Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     Siemens  n-tv 
Datenbankrecherche:

Fachgebiet (optional):

 

Putting MicroRNAs on the Stem Cell Map

11.08.2008
Short snippets of RNA called microRNAs help to keep embryonic stem cells in their stem cell state. Researchers now have discovered the gene circuitry that controls microRNAs in embryonic stem cells. Mapping the control circuitry of stem cells reveals how they maintain themselves or decide to differentiate, providing key clues for regenerative medicine and reprogramming of adult cells to a stem cell state. These maps also aid our understanding of human development and diseases such as cancer.

Anzeige

Embryonic stem cells are always facing a choice—either to self-renew or begin morphing into another type of cell altogether.


It’s a tricky choice, governed by complex gene regulatory circuitry driven by a handful of key regulators known as “master transcription factors,” proteins that switch gene expression on or off.

In the past few years, scientists in the lab of Whitehead Member Richard Young and their colleagues have mapped out key parts of this regulatory circuitry, but the genes that produce the tiny snippets of RNA known as microRNAs have until now been a missing piece of the map. Since microRNAs are a second set of regulators that help to instruct stem cells whether to stay in that state, they play key roles in development.

Young and colleagues have now discovered how microRNAs fit into the map of embryonic stem cell circuitry. With this map, the scientists have moved one step closer to understanding how adult cells can be reprogrammed to an embryonic state and then to other types of cells, and to understanding the role of microRNAs in cancer and other diseases.

“By understanding how master transcription factors turn microRNAs on and off, we now see how these two groups of gene regulators work together to control the state of the cell,” says Young, senior author on the study reported in the August 8 issue of Cell. “MicroRNAs are a special class of molecules because they not only contribute to cellular control but they play important roles in disease states such as cancer.”

Previous studies had shown that the microRNA machinery is important in maintaining embryonic stem cells in their embryonic state, but offered only partial views of how microRNA genes fit in with the overall gene regulation circuitry. To do so required mapping the sites in the genome from which microRNA genes start, explains Stuart Levine, co-lead author on the paper and postdoctoral scientist in Young’s lab.

“Knowing where genes start is essential to understanding their control,” says Levine. “Based on our knowledge of microRNA gene start sites we were able to discover how these genes are controlled by the master transcription factors.”

The researchers first created genome-wide maps of human and mouse embryonic stem cells that pinpoint where transcription factors bind to DNA and launch gene expression. This pinpointed where four master transcription factors (known as Oct4, Sox2, Nanog and Tcf3) were occupying sites where microRNA genes start to be transcribed. They found that the four core transcription factors are interacting with two key sets of microRNA genes. One set of microRNA genes is actively expressed in embryonic stem cells. The other set is silenced in those cells by other gene regulatory proteins known as Polycomb proteins. These proteins repress genes that are key for later development, a role previously described by Young lab researchers and their colleagues.

“We now have a list of what microRNAs are important in embryonic stem cells,” says Alex Marson, co-lead author on the paper and an MD/PhD student in the Young lab. “This gives us clues of which microRNAs you might want to target to direct an embryonic stem cell into another type of cell. For example, you might be able to harness a microRNA to help drive an embryonic stem cell to become a neuron, aiding with neurodegenerative disease or spinal cord injury.”

Moreover, the results give scientists a better platform for analyzing microRNA gene expression in cancer and other diseases. “We and others are finding that the overall gene circuitry for embryonic stem cells and cancer cells is very similar,” notes Marson. “Now that we have connected the circuitry to microRNAs, we can begin to compare microRNAs that are regulated in embryonic stem cells to those in cancer cells.”

The work was supported by the National Institutes of Health.

Richard Young’s primary affiliation is with Whitehead Institute for Biomedical Research, where his laboratory is located and all his research is conducted. He is also a professor of biology at Massachusetts Institute of Technology.

Full citation:
Cell, August 8, 2008 134(5)
“Connecting microRNA Genes to the Core Transcriptional Regulatory Circuitry of Embryonic Stem Cells”

Alexander Marson (1,2,5), Stuart S. Levine (1,5), Megan F. Cole (1,2), Garrett M. Frampton (1,2), Tobias Brambrink (1), Sarah Johnstone (1,2), Matthew G. Guenther (1), Wendy K. Johnston (1,3), Marius Wernig (1), Jamie Newman (1, 2), J.Mauro Calabrese (2, 4), Lucas M. Dennis (1,2), Thomas L. Volkert (1), Sumeet Gupta (1), Jennifer Love (1), Nancy Hannett (1), Phillip A. Sharp (2,4), David P. Bartel (1, 2, 3), Rudolf Jaenisch (1,2), and Richard A. Young (1,2)

1 Whitehead Institute for Biomedical Research, 9 Cambridge Center, Cambridge, MA 02142, USA
2 Department of Biology, Massachusetts Institute of Technology (MIT), Cambridge, MA
02139, USA
3 Howard Hughes Medical Institute
4 Koch Institute for Integrative Cancer Research, Massachusetts Institute of Technology (MIT), Cambridge, MA 02139, USA
5 These authors contributed equally to this work

Cristin Carr | Quelle: Newswise Science News
Weitere Informationen: www.wi.mit.edu/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Newly discovered breast milk antibodies help neutralize HIV
23.05.2012 | Duke University Medical Center

nachricht Scientists unravel role of fusion gene in prostate cancer
23.05.2012 | New York- Presbyterian Hospital/Weill Cornell Medical Center/Weill Cornell Medical College

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: Licht lässt Partikel wachsen - Forscher entdecken neuen Mechanismus in der Atmosphäre


Licht lässt die Partikel in der Atmosphäre wachsen. In einem Experiment hat ein internationales Forscherteam erstmals einen neuen Mechanismus nachweisen können, bei dem Partikel durch Licht größer werden und der damit Einfluss auf die Wolkenbildung und das Klima hat.

Photokatalytische Reaktionen können zu einer schnellen Bindung von nicht kondensierenden flüchtigen organischen Kohlenwasserstoffen (VOCs) auf der Oberfläche der Partikel führen. Unter solchen Bedingungen nehme die Größe und Masse der Partikel schnell zu, schreiben die Wissenschaftler im renommierten Fachblatt PNAS.

Die Ergebnisse des Laborexperimentes könnten Effekte erklären, die bisher schon bei Feldkampagnen ...

Im Focus: Abschreckung: Tabak signalisiert angreifenden Zikaden Verteidigungsbereitschaft


Ähnlich wie blutsaugende Insekten prüfen Pflanzenschädlinge ihren Wirt auf Abwehrsignale, bevor sie anfangen zu fressen

Pflanzen bilden wenige Minuten nach Angriff eines Fraßfeindes Jasmonsäure, ein Hormon, das die Verteidigung gegen Insekten in Gange setzt mit der Folge, dass giftige Stoffe wie Nikotin oder Verdauungshemmer in den Blättern akkumulieren.

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie, Jena, haben jetzt herausgefunden, dass Zwergzikaden die Verteidigungsbereitschaft von Tabakpflanzen aufspüren können. ...

Im Focus: Erbgutkopie reist im Protein-Koffer


Wissenschaftlern vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Bonn ist es erstmals gelungen, den Transport eines wichtigen Informationsträgers in biologischen Zellen praktisch unmodifiziert in Echtzeit zu filmen.

Die Studie zeigt, wie die so genannte Boten-RNA die Zellkernhülle überwindet und vom Zellkern in das Zytoplasma gelangt. Diese Arbeit ist nun in dem renommierten Journal „Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA“ (PNAS) publiziert.

Der Bauplan aller Lebewesen ist in ihrem Erbgut gespeichert. Dieses lagert bei höheren ...

Im Focus: Mikroben kennen nur eine Konstante: Veränderung!


Ein neuer Sonderforschungsbereich (SFB) an der Philipps-Universität geht der einzigartigen Fähigkeit von Mikroorganismen auf den Grund, sich ständig an veränderte Umweltbedingungen anzupassen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert den SFB 987 mit dem Titel "Mikrobielle Diversität in der umweltabhängigen Signalantwort" in den kommenden vier Jahren mit voraussichtlich mehr als sieben Millionen Euro.

„Die erfolgreiche Beantragung des neuen Sonderforschungsbereichs belegt einmal mehr die exzellenten wissenschaftlichen Leistungen im Bereich der Mikrobiologie am Standort Marburg“, erklärt Professor Dr. Frank Bremmer, der Marburger Uni-Vizepräsident für Forschung. „Die Einrichtung des SFB wird Marburgs Stellung als zentraler Ort der mikrobiologischen Forschung festigen und deren internationale Sichtbarkeit weiter erhöhen.“ ...

Im Focus: Schnelles Korallensterben


Erosion in tropischen Küstenregionen führt zum schnellen Tod der Korallen

Die Farbigkeit, Vielfalt und Exotik der tropischen Korallenriffe fasziniert viele Menschen weltweit. Und doch sind es die Folgen unserer Zivilisation, die dieses fragile Ökosystem bedrohen durch Klimaerwärmung, Sauerstoffmangel und Ozeanversauerung. Fortschreitende Industrialisierung, Waldrodungen und intensive Landwirtschaft in küstennahen Gebieten führen zu Erosion und verändern die Lebensbedingungen im Meer dramatisch.

Jetzt ...

Alle Focus-News des innovations-reports >>>

Anzeige

B2B Suche
Produkt / Dienstleistung
Firma / Organisation

Anzeige

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

Komplexität beherrschen

23.05.2012 | Energie und Elektrotechnik

Nano-Müll lässt sich nicht verbrennen

23.05.2012 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Nea Kameni volcano movement captured by Envisat

23.05.2012 | Geowissenschaften

VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Veranstaltungen

Jeder Mensch ist anders - Nutzen der individualisierten Medizin

23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

14th Leibniz Conference of advanced science „Sensorsysteme 2012“

23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

Exklusive Kontakte beim Investforum

23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

FindAndHelp