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 Bakterieller Untermieter macht Blattnahrung für Käfer verdaulich
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

nachricht Neues Werkzeug für gezielten Proteinabbau
17.11.2017 | Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie

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: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte