Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

X-Chromosomen - Ein Regulator mit viel Selbstkontrolle

22.10.2012
Das X-Chromosom in männlichen Zellen muss doppelt so aktiv sein wie die beiden weiblichen X-Chromosomen, um dieselbe Menge an Genprodukten zu produzieren. Der Enzymkomplex DCC kontrolliert dies - und reguliert zugleich seine eigene Dosis.

Die genetische Aktivität einer jeden Zelle muss streng reguliert und kontrolliert sein, weil ein Zuviel wie auch ein Zuwenig katastrophale Folgen haben kann. Höhere Lebewesen sehen sich dabei mit einer besonderen Herausforderung konfrontiert.

Denn ihre Erbanlagen kommen doppelt vor: Ein Set an Genen stammt von der Mutter, das andere vom Vater. Beim Menschen, der Maus, der Taufliege Drosophila und vielen anderen Arten kommen verschiedene Geschlechtschromosomen vor, die ungleich verteilt sind - und deshalb unterschiedlich reguliert werden müssen.

Weibliche Zellen tragen zwei X-Chromosomen, männliche Zellen dagegen nur ein X- und ein Y-Chromosom, das sehr viel kleiner ist und nur wenige Gene trägt. Kompensatorische Maßnahmen sind nötig, damit die Gene auf den X-Chromosomen in den männlichen und weiblichen Zellen gleichermaßen genutzt werden. So muss gewährleistet werden, dass trotz unterschiedlicher Chromosomendosis dieselbe Menge an Genprodukten vorhanden ist. Letztlich müssen die Gene des X-Chromosoms in männlichen Zellen doppelt so aktiv sein wie in weiblichen Zellen.

Störungen mit tödlicher Wirkung

In der Taufliege Drosophila melanogaster wird der Prozess der Dosis-Kompensation besonders intensiv untersucht. Wird dieser entscheidende Prozess gestört, sind die betroffenen Männchen nicht lebensfähig. Ein essenzieller Faktor dabei ist der Dosis-Kompensationskomplex DCC, der ausschließlich Gene auf dem X-Chromosom reguliert. „Wir wollten nun wissen, wie diese Enzymmaschinerie selbst reguliert wird“, sagt der LMU-Biologe Professor Peter Becker. „Eine wichtige Frage ist, wie das X-Chromosom von den übrigen Chromosomen unterschieden wird, deren Genaktivität nicht beeinflusst wird - und nicht beeinflusst werden darf."

Auch hier scheint es auf die Dosis anzukommen: Wird die Menge an DCC künstlich erhöht, so binden die überschüssigen Regulatoren auch an falsche Chromosomen. Becker und sein Team fahndeten nach Mechanismen der enzymatischen Qualitätskontrolle: Wie wird gewährleistet, dass die sieben Komponenten des DCC im richtigen Verhältnis hergestellt werden? Den Forschern gelang mit Hilfe des Modellorganismus Drosophila der Nachweis, dass der DCC über eine Art autoregulatorischen Sensor und Effektor zugleich verfügt.

Die eigene Dosis regulieren

Dabei handelt es sich um eine neuartige Enzymaktivität im zentralen Baustein der Enzymmaschinerie. Das Protein MSL2 besitzt Ubiquitin-Ligase-Aktivität und kann damit Proteine für den Abbau markieren. Dafür werden an das Molekül, das zerlegt werden soll, sogenannte Ubiquitin-Ketten angehängt. Doch MSL2 kann nicht nur sich selbst modifizieren, sondern auch drei der vier anderen Proteine des DCC. „Wir vermuten, dass fehlerhafte oder unvollständige Komplexe die interne Qualitätskontrolle nicht passieren und dann abgebaut werden“, so Becker.
Doch nicht jedes ubiquitinierte Molekül wird gleich entsorgt: Die Forscher konnten modifizierte DCC-Komponenten nachweisen, die an Gene gebunden waren. „Wir leiten daraus die Hypothese ab, dass Ubiquitin-Markierungen nicht notwendigerweise die Beseitigung des markierten Proteins zur Folge haben müssen“, sagt Becker. „Möglicherweise fungieren diese Moleküle dann als Signalstrukturen - auch wenn noch unklar ist, welche Mechanismen hiervon betroffen sind.“ (suwe)

Publikation:
MSL2 Combines Sensor and Effector Functions in Homeostatic Control of the Drosophila Dosage Compensation Machinery
Raffaella Villa et.al.
Molecular Cell online, 18. Oktober 2012
Doi http://dx.doi.org/10.1016/j.molcel.2012.09.012

Ansprechpartner:
Professor Peter Becker
Adolf-Butenandt-Institut der LMU
Tel.: 089 / 2180 – 75427
E-Mail: pbecker@med.uni-muenchen.de

Luise Dirscherl | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenchen.de
http://www.molekularbiologie.abi.med.uni-muenchen.de/ueber_uns/becker/index.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen
09.12.2016 | Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP

nachricht Wolkenbildung: Wie Feldspat als Gefrierkeim wirkt
09.12.2016 | Karlsruher Institut für Technologie

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: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochgenaue Versuchsstände für dynamisch belastete Komponenten – Workshop zeigt Potenzial auf

09.12.2016 | Seminare Workshops

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie