Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Zwischen den Genen lesen

03.06.2016

Unsere Gene entscheiden über vieles in unserem Leben – wie wir aussehen, welche Begabungen wir haben oder welche Krankheiten wir entwickeln. Lange Zeit als „Müll“ abgetan, weiß man inzwischen, dass auch DNA-Bereiche zwischen den Genen wichtige Funktionen haben. Sie sind Sitz eines komplexen Steuerungswerks mit Tausenden von molekularen Schaltern, die die Aktivität unserer Gene regulieren. Doch die regulatorischen Bereiche des Erbguts lassen sich schwer finden. Forscher um Patrick Cramer vom MPI für biophysikalische Chemie und Julien Gagneur von der TU München haben jetzt eine Methode entwickelt, mit der sich regulatorische DNA-Bereiche aufspüren lassen, die aktiv sind und Gene steuern.

Die Gene in unserer DNA enthalten die Baupläne für Proteine, die als „Arbeiter“ praktisch alle Prozesse in unseren Zellen ausführen und steuern. Doch damit jedes Protein zur rechten Zeit am rechten Ort in unserem Körper seine Aufgaben erfüllen kann, muss die Aktivität des dazugehörigen Gens genau kontrolliert werden.


Die TT-Seq-Methode (hier dunkelblau) erlaubt Wissenschaftlern, sich ein sehr viel umfassenderes Bild aller RNA-Moleküle in der Zelle zu machen als es mit bisher existierenden Methoden möglich war.

Margaux Michel, Patrick Cramer / Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie

Diese Funktion übernehmen regulatorische DNA-Bereiche zwischen den Genen, die als hochkomplexes Steuerungswerk fungieren. „Regulatorische DNA-Bereiche sind unter anderem lebenswichtig für die Entwicklung des Menschen, den Erhalt von Geweben und die Immunantwort“, erklärt Patrick Cramer, Leiter der Abteilung Molekularbiologie am Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie.

„Darüber hinaus spielen sie bei vielen Krankheiten eine wichtige Rolle. Krebs- und Herzkreislaufpatienten bespielsweise haben genau in diesen DNA-Abschnitten viele Veränderungen“, so der Biochemiker.

Wenn regulatorische DNA-Bereiche aktiv sind, werden von ihnen zunächst RNA-Kopien erstellt. „Die daraus resultierenden RNA-Moleküle haben für uns Forscher allerdings einen großen Nachteil: Sie werden von der Zelle rasch wieder abgebaut und lassen sich daher bislang nur schwer aufspüren“, berichtet Julien Gagneur, der vor Kurzem mit seiner Gruppe vom Genzentrum der Ludwig-Maximilians-Universität München an die Technische Universität München gewechselt ist.

„Aber gerade die sehr kurzlebigen RNA-Moleküle wirken oft als lebenswichtige molekulare Schalter, die Gene gezielt aktivieren, wenn sie an einem bestimmten Ort des Körpers benötigt werden. Ohne diese Schalter würden unsere Gene nicht funktionieren.“

Anker für kurzlebige molekulare Schalter

Björn Schwalb und Margaux Michel, Mitarbeiter in Cramers Team, ist es gemeinsam mit Benedikt Zacher Gagneurs Gruppe nun gelungen, eine hochempfindliche Methode zu entwickeln, mit der sich auch sehr kurzlebige RNA-Moleküle einfangen und identifizieren lassen – das sogenannte TT-Seq (für englisch: transient transcriptome sequencing). Über die Ergebnisse berichtet das renommierte Wissenschaftsjournal Science in seiner neuesten Ausgabe vom 3. Juni.

Um die RNA-Moleküle einzufangen, verwendeten die drei Nachwuchsforscher einen Trick: Sie verabreichten den Zellen für einige Minuten ein Molekül, das als eine Art Anker wirkt. Die Zellen bauten daraufhin diesen Anker in jede RNA ein, die sie in der Versuchszeit herstellten. Mithilfe des Ankers konnten die Wissenschaftler schließlich auch die kurzlebigen RNA-Moleküle aus der Zelle herausfischen und untersuchen.

„Die so gefundenen RNA-Moleküle stellen eine Momentaufnahme aller DNA-Bereiche dar, die zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Zelle aktiv waren – der Gene ebenso wie der bislang schwer auffindbaren regulatorischen Bereiche zwischen den Genen“, erläutert Cramer. „Mit der TT-Seq-Methode haben wir jetzt das geeignete Werkzeug an der Hand, um etwas darüber zu lernen, wie Gene in verschiedenen Zelltypen gesteuert werden und wie genregulatorische Programme arbeiten,“ ergänzt Gagneur.

In vielen Fällen haben Forscher schon eine recht genaue Vorstellung davon, welche Gene bei einer bestimmten Krankheit eine Rolle spielen, kennen aber die daran beteiligten molekularen Schalter nicht. Die Wissenschaftler um Cramer und Gagneur hoffen, mithilfe der neuen Methode dazu beitragen zu können, wichtige Schlüsselmechanismen aufzudecken, die bei der Entstehung und dem Verlauf von Krankheiten eine Rolle spielen. In einem nächsten Schritt möchten sie ihre Methode unter anderem auf Blutzellen anwenden, um den Verlauf einer HIV-Infektion bei AIDS-Patienten besser zu verstehen.

Original-Publikation
Björn Schwalb, Margaux Michel, Benedikt Zacher, Katja Frühauf, Carina Demel, Achim Tresch, Julien Gagneur, Patrick Cramer: TT-Seq maps the human transient transcriptome.
Science 352,1225-1228 (2016), doi: 10.1126/science.aad9841.

Kontakt
Prof. Dr. Patrick Cramer, Abteilung Molekularbiologie
Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie, Göttingen
Tel.: +49 551 201-2800
E-Mail: patrick.cramer@mpibpc.mpg.de

Prof. Dr. Julien Gagneur, Gruppe Computational Biology
Technische Universität München
Tel.: +49 89 289-19411
E-Mail: gagneur@in.tum.de

Dr. Anne Morbach, Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie, Göttingen
Tel.: +49 551 201-1308
E-Mail: anne.morbach@mpibpc.mpg.de

Weitere Informationen:

http://www.mpibpc.mpg.de/15377722/pr_1620 – Original-Pressemitteilung
http://www.mpibpc.mpg.de/de/cramer – Webseite der Abteilung Molekularbiologie am Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie, Göttingen
http://www.gagneurlab.in.tum.de – Webseite der Gruppe Computational Biology an der Technischen Universität München

Dr. Carmen Rotte | Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Aufschlussreiche Partikeltrennungen
20.07.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht Bildgebung von entstehendem Narbengewebe
20.07.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

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: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Im Focus: Manipulating Electron Spins Without Loss of Information

Physicists have developed a new technique that uses electrical voltages to control the electron spin on a chip. The newly-developed method provides protection from spin decay, meaning that the contained information can be maintained and transmitted over comparatively large distances, as has been demonstrated by a team from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute. The results have been published in Physical Review X.

For several years, researchers have been trying to use the spin of an electron to store and transmit information. The spin of each electron is always coupled...

Im Focus: Das Proton präzise gewogen

Wie schwer ist ein Proton? Auf dem Weg zur möglichst exakten Kenntnis dieser fundamentalen Konstanten ist jetzt Wissenschaftlern aus Deutschland und Japan ein wichtiger Schritt gelungen. Mit Präzisionsmessungen an einem einzelnen Proton konnten sie nicht nur die Genauigkeit um einen Faktor drei verbessern, sondern auch den bisherigen Wert korrigieren.

Die Masse eines einzelnen Protons noch genauer zu bestimmen – das machen die Physiker um Klaus Blaum und Sven Sturm vom Max-Planck-Institut für Kernphysik in...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Operatortheorie im Fokus

20.07.2017 | Veranstaltungen

Technologietag der Fraunhofer-Allianz Big Data: Know-how für die Industrie 4.0

18.07.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - September 2017

17.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

1,4 Millionen Euro für Forschungsprojekte im Industrie 4.0-Kontext

20.07.2017 | Förderungen Preise

Von photonischen Nanoantennen zu besseren Spielekonsolen

20.07.2017 | Physik Astronomie

Bildgebung von entstehendem Narbengewebe

20.07.2017 | Biowissenschaften Chemie