Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie bleibt genetisches Material während der Fortpflanzung intakt?

07.04.2016

Eltern vererben ihre genetische Information in Form von Chromosomen. Diese sind jedoch nicht einfache Kopien, sondern ein Mosaik aus den beiden Chromosomenkopien. Die Herstellung dieser Mosaike erfolgt durch einen Prozess des Ausschneidens und Einfügens von Chromosomenstücken.

Wie solche Schnitte – auch Brüche genannt – in unserem genetischen Material repariert werden, untersuchen Verena Jantsch und ihr Team an den Max F. Perutz Laboratories der Universität Wien und der Medizinischen Universität Wien. Ihre Ergebnisse geben wichtige Einblicke in die Prozesse, die sicherstellen, dass unser genetisches Material intakt bleibt und so genetische Krankheiten und Krebsentstehung verhindern.


Bild eines Kerns, der sich zu einer Eizelle entwickeln wird, dargestellt mithilfe einer Technik namens "Structured Illumination Microscopy".

Copyright: Alexander Vogler, MFPL / Universität Stanford

Unser genetisches Material – die DNA – muss gleichzeitig stabil und variabel sein. Stabil, damit sie von Generation zu Generation weitergegeben werden kann und so der Fortbestand der Spezies sichergestellt ist. Variabel, um genetische Vielfalt und Evolution zu ermöglichen.

DNA-Brüche werden gezielt während der Fortpflanzung eingefügt und gewährleisten die zuverlässige Verteilung der elterlichen Chromosomen. Sie entstehen aber beispielsweise auch durch schädliche Umweltfaktoren oder toxische Stoffwechselprodukte. Glücklicherweise hat die Natur gleich mehrere ausgeklügelte Prozesse entwickelt, solche DNA-Brüche zu reparieren.

Bei der Entwicklung von Ei- und Samenzellen entsteht Mosaik-DNA

Seit ihrer Zeit als Postdoc forscht Verena Jantsch von den Max F. Perutz Laboratories (MFPL) an Chromosomen und den Prozessen, die sicherstellen, dass sie intakt bleiben und korrekt auf Tochterzellen verteilt werden. "Eine Art von DNA-Schäden sind sogenannte DNA-Doppelstrangbrüche. Diese sind auch Teil des Prozesses des Ausschneidens und Einfügens, um Mosaik-Chromosomen zu erzeugen, die für die genetische Vielfalt von Ei- und Samenzellen sorgen.

Gleichzeitig sind sie von entscheidender Bedeutung, um Chromosomen zu verbinden – eine Voraussetzung für die genaue Verteilung der Chromosomen in Ei- und Samenzellen. Repariert werden DNA-Doppelstrangbrüche durch einen Prozess, der als homologe Rekombination bezeichnet wird. Dabei wird der DNA-Schaden mithilfe der identischen Kopie der DNA, die in der gleichen Zelle vorliegt, repariert", erklärt Verena Jantsch, Berta-Karlik-Professorin an der Universität Wien.

Ein wichtiger Faktor für ein korrektes Ergebnis der homologen Rekombination ist der RTR-Komplex, der sich aus mehreren Proteinen zusammensetzt. Wenn in diesen Mutationen auftreten, kommt es zu genetischer Instabilität und erhöhtem Krebsrisiko.

Wie DNA-Brüche in Schach gehalten werden

Marlene Jagut, Postdoc im Labor von Verena Jantsch, hat nun in Zusammenarbeit mit Anne Villeneuve an der Universität Stanford und Arndt von Haeseler an den MFPL gezeigt, dass eines der Proteine des RTR-Komplexes – RMI – gleich mehrere wichtige Funktionen bei der Reparatur von DNA-Doppelstrangbrüchen spielt. Sie erklärt:

"In unserem genetischen Modellsystem haben wir gezeigt, dass RMI sowohl die Position definiert als auch die Reifung der homologen Rekombination entlang der Chromosomen steuert. Mutationen in RMI führen zu unerwünschten Verbindungen zwischen Chromosomen und auch zu unvollständig reparierten DNA-Brüchen. Beides resultiert in Chromosomen-Anomalien in den Keimzellen".

Die Ergebnisse tragen nicht nur zum besseren Verständnis der Rolle des RTR-Komplexes bei der Entstehung von Ei- und Samenzellen bei, sondern helfen auch, die Prozesse der Krebsentstehung besser zu verstehen. Zukünftig wollen Verena Jantsch und ihr Team noch intensiver erforschen, wie der RTR-Komplex das Endergebnis der homologen Rekombination bestimmt.

Ihr Modellsystem ist besonders gut geeignet zu untersuchen, wie der RTR-Komplex während der letzten Schritte der Rekombination zum Aufbau der Verbindung der Chromosomen beiträgt. Diese Funktion des RTR-Komplexes in der späten Phase der Rekombination war bisher unbemerkt geblieben.

Publikation in PLoS Biology:
Marlène Jagut, Patricia Hamminger, Alexander Woglar, Sophia Millonigg, Luis Paulin, Martin Mikl, Maria Rosaria Dello Stritto, Lois Tang, Cornelia Habacher, Angela Tam, Miguel Gallach, Arndt von Haeseler, Anne M. Villeneuve und Verena Jantsch: Separable Roles for a Caenorhabditis elegans RMI1 Homolog in Promoting and Antagonizing Meiotic Crossovers Ensure Faithful Chromosome Inheritance. In: PLoS Biology (März 2016)
DOI: http://dx.doi.org/10.1371/journal.pbio.1002412

Rückfragen
Dr. Lilly Sommer
Max F. Perutz Laboratories
Communications
T +43-1-4277-24014
lilly.sommer@mfpl.ac.at

Über die MFPL
Die Max F. Perutz Laboratories (MFPL) sind ein gemeinsames Forschungs- und Ausbildungszentrum der Universität Wien und der Medizinischen Universität Wien am Vienna Biocenter, einem der größten Life Sciences Cluster in Österreich. An den MFPL sind rund 500 MitarbeiterInnen aus 40 Nationen in durchschnittlich 60 Forschungsgruppen mit Grundlagenforschung und Lehre im Bereich der Molekularbiologie beschäftigt.

Offen für Neues. Seit 1365.
Die Universität Wien ist eine der ältesten und größten Universitäten Europas: An 19 Fakultäten und Zentren arbeiten rund 9.600 MitarbeiterInnen, davon 6.800 WissenschafterInnen. Die Universität Wien ist damit die größte Forschungsinstitution Österreichs sowie die größte Bildungsstätte: An der Universität Wien sind derzeit rund 93.000 nationale und internationale Studierende inskribiert. Mit über 180 Studien verfügt sie über das vielfältigste Studienangebot des Landes. Die Universität Wien ist auch eine bedeutende Einrichtung für Weiterbildung in Österreich. http://www.univie.ac.at

Stephan Brodicky | Universität Wien

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Aufräumen? Nicht ohne Helfer
19.10.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Einzelne Rezeptoren auf der Arbeit
19.10.2017 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Im Focus: Neutron star merger directly observed for the first time

University of Maryland researchers contribute to historic detection of gravitational waves and light created by event

On August 17, 2017, at 12:41:04 UTC, scientists made the first direct observation of a merger between two neutron stars--the dense, collapsed cores that remain...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Aufräumen? Nicht ohne Helfer

19.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Neue Biotinte für den Druck gewebeähnlicher Strukturen

19.10.2017 | Materialwissenschaften

Forscher studieren molekulare Konversion auf einer Zeitskala von wenigen Femtosekunden

19.10.2017 | Physik Astronomie