Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     Siemens  n-tv 
Datenbankrecherche:

Fachgebiet (optional):

 

Study reveals new role for RNA interference during chromosomal replication

17.10.2011
At the same time that a cell's DNA gets duplicated, a third of it gets super-compacted into repetitive clumps called heterochromatin.

Anzeige

This dense packing serves to repress or "silence" the DNA sequences within—which could wreck the genome if activated—as well as regulate the activity of nearby genes. When the cell divides, the daughter cells not only inherit a copy of the mother cell's DNA, but also the exact pattern in which that DNA is clumped into heterochromatin.


This "epigenetic" mode of inheritance—information not transmitted through the DNA code itself but by the way in which it is packaged—has long been investigated by Cold Spring Harbor Laboratory Professor and HHMI-GBMF Investigator Rob Martienssen. In a landmark study that was hailed as one of the breakthroughs of the year by Science magazine in 2002, Martienssen and his colleagues showed that the inheritance of heterochromatin depends on a set of mechanisms broadly defined as RNA interference (RNAi).

In a new study that appears online in Nature on October 16, Martienssen's team, including investigators from the Pasteur Institut in Paris and the University of Salamanca in Spain, describes a new role for RNAi, one that allows the DNA replication process itself to progress smoothly without resulting in DNA damage.

DNA is normally coiled around proteins called histones, which when chemically modified at specific locations, aggregate into dense arrays to form heterochromatin. Martienssen and others had previously found that RNAi guides this histone modification process, which occurs at the same time in the cell cycle when DNA is being duplicated.

In this RNAi-guided process, an enzyme called polymerase II copies or "transcribes" specific regions of DNA into RNA molecules, and somehow this modifies histones in those exact regions, thereby creating heterochromatin. These heterochromatic regions, however, alternate with so-called "origins of replication" – spots on the DNA where DNA-building proteins can bind, unzip the double-stranded DNA molecule to create a replication "fork," and begin to build a new strand of it.

This alternate arrangement of regions to be transcribed for heterochromatin assembly and regions that serve as origins for DNA replication raised a new question: how do the transcription machinery and the replication machinery work in tandem without colliding with each other and as a result stall the replication fork and trigger DNA damage?

In a recent study, Martienssen collaborated with scientists at the University of California at Berkeley and showed that the DNA-building proteins themselves could latch on to histone-modifying proteins and pull them along the replication fork.

"This finding raised the question of what role RNAi actually plays during the replication phase of the cell cycle," says Martienssen. "The answers to both questions turned out to be very simple and elegant."

His group's experiments in fission yeast, a simple model system used for studying heterochromatin, show that when the polymerase II enzyme has transcribed a stretch of DNA into RNA, the RNAi mechanism causes the enzyme to release its hold on the DNA and fall away. This allows the replication fork to progress smoothly and the DNA strands to be copied by the replication machinery. The histone-modifying proteins, which follow right along, establish heterochromatin.

The scientists found that failure or absence of the RNAi mechanism stalls replication, which triggers a strong "DNA damage" alert within the cell. That's when a repair mechanism called homologous recombination kicks in and repairs the stalled fork, but the ability to modify histones is lost.

"These experiments have revealed the real role of RNAi during the cell's replication phase, which is to protect cells from this sort of replication-associated fork damage," according to Martienssen.

"RNAi promotes heterochromatic silencing through replication-coupled release of RNA Pol II" appears online in Nature on October 16. The full citation is: Mikel Zaratiegui, Stephane Castel1, Danielle V. Irvine, Anna Kloc, Jie Ren, Fei Li, Elisa de Castro, Laura Marý´n, An-Yun Chang, Derek Goto, W. Zacheus Cande, Francisco Antequera, Benoit Arcangioli & Robert A. Martienssen. The paper can be downloaded at http://dx.doi.org/ using the doi 10.1038/nature10501.

About Cold Spring Harbor Laboratory

Founded in 1890, Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) has shaped contemporary biomedical research and education with programs in cancer, neuroscience, plant biology and quantitative biology. CSHL is ranked number one in the world by Thomson Reuters for impact of its research in molecular biology and genetics. The Laboratory has been home to eight Nobel Prize winners. Today, CSHL's multidisciplinary scientific community is more than 350 scientists strong and its Meetings & Courses program hosts more than 11,000 scientists from around the world each year. Tens of thousands more benefit from the research, reviews, and ideas published in journals and books distributed internationally by CSHL Press. The Laboratory's education arm also includes a graduate school and programs for undergraduates as well as middle and high school students and teachers. CSHL is a private, not-for-profit institution on the north shore of Long Island. For more information, visit www.cshl.edu.

Hema Bashyam | Quelle: EurekAlert!
Weitere Informationen: www.cshl.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