Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie Umwelt und Genetik unsere Erbanlagen beeinflussen – Erste europäische Studie vorgelegt

02.06.2014

Seit langem diskutiert die Wissenschaft darüber, wie groß der Einfluss der Umwelt auf die Gene ist.

Ein europäisches Konsortium (EURATRANS) unter Leitung von Prof. Norbert Hübner (Max-Delbrück-Centrum, MDC) hat den umgekehrten Weg beschritten. Es ging erstmals der Frage nach, inwieweit bestimmte genetische Veranlagungen die Genregulation beeinflussen und versucht so zu erklären, warum bestimmte Umwelteinflüsse unterschiedlich wirken, etwa, warum Salz bei manchen Menschen den Blutdruck stark erhöht, bei anderen nicht.


Die Graphik zeigt verschiedene Histonmodifikationen einer zufällig ausgewählten Region des Genoms von je drei Laborratten mit einem aktivierten Gen und einem nicht aktivierten Bereich (rot).

(Graphik: Christin Mieth/Copyright: MDC)

Mit ihrer Studie* schlagen sie zudem einen neuen Wege zur Untersuchung dieser Phänomene ein, indem sie unterschiedliche genetische Analysemethoden miteinander verknüpfen.

Der Mensch hat hunderte verschiedene Zellen, zum Beispiel Blut-, Nieren-, Leber-, oder Herzzellen. Alle Zellen – bis auf die roten Blutzellen – haben einen Zellkern, in dem die Erbsubstanz DNA mit ihren rund 20 000 Genen verpackt ist. Obwohl die Zellen alle dieselbe genetische Ausstattung haben, sind in den unterschiedlichen Zelltypen aber unterschiedliche Gene aktiv oder inaktiv. Wie die Gene gesteuert werden, wird seit langem intensiv erforscht.

„Epigenetik - Bindeglied zwischen Genen und Umwelt“

In diesem Zusammenhang ist vor einigen Jahren ist ein neuer Begriff in der Genetik aufgekommen: die Epigenetik. „Epigenetische Faktoren sind das Bindeglied zwischen Genen und Umwelt“, erläutert Dr. Carola Rintisch (MDC) dieses Phänomen. Zusammen mit Dr. Matthias Heinig (MDC und Max-Planck-Institut für Molekulare Genetik, Berlin) ist sie Erstautorin dieser Studie. Epigenetische Faktoren regulieren die Aktivität von Genen, ohne dabei die Abfolge der Genbausteine zu verändern. „Deshalb lag es nahe, auch zu untersuchen, inwieweit die Gene epigenetische Faktoren beeinflussen können“, so Dr. Rintisch weiter.

Im Mittelpunkt der Studie standen dabei die bei Histonen auftretenden Veränderungen (Modifikationen). Diese Histonmodifikationen zählen zu den epigenetischen Faktoren. Histone sind die Spulen, um die der DNA-Faden gewickelt ist. Je nachdem wie locker oder dicht die DNA um die Histone gepackt ist, können Gene abgelesen werden oder nicht. Den Verpackungszustand steuern Enzyme, die kleine Moleküle (Methylgruppen) an bestimmte Stellen in den Histonen binden. Die durch die unterschiedliche Methylierung hervorgerufenen Histonmodifikationen sind für die Genregulation entscheidend. Aber noch ist die Rolle der Histone und ihre Verpackungszustände wenig verstanden.

Ziel – Anfälligkeit für Krankheiten erkennen

Um den genetischen Einfluss auf die Histone zu untersuchen verglichen die Forscher die Genome zweier Rattenstämme – ein Stamm mit normalem Blutdruck – der andere Stamm mit Herz-Kreislauf-Krankheiten und Stoffwechselstörungen – mit den von ihnen erstellten Histonmodifizierungskarten. Schon dabei konnten sie Unterschiede in der Histonveränderung der beiden Stämme feststellen. Zur Ermittlung der genetischen Faktoren, die die Histonveränderungen auslösen, wurden weitere 30 Rattenstämme untersucht, die alle aus den zwei Ausgangsstämmen hervorgegangen sind und jeweils ein „genetisches Mosaik“ der beiden Rattenstämme besitzen.

Dr. Wei Chen vom Berliner Institut für Medizinische Systembiologie (BIMBS) des MDC sequenzierte anschließend die aufbereiteten Proben von Herz- und Lebergewebe der Tiere (ChIP-Sequenzierung). Vor allem im Herzgewebe ermittelten die Forscher zahlreiche Genregionen (QTLs – Quantitative Trait Loci), die die Histonveränderung und damit die Genaktivität beeinflussen.

„Unsere öffentlich zugänglichen Datensätze könnten dazu beitragen Genvariationen zu erkennen, die auf eine Anfälligkeit für Herz-Kreislauf und Stoffwechselerkrankungen hindeuten“, erklärt Prof. Hübner. „Zugleich haben wir mit unserer Vorgehensweise einen neuartigen Weg aufgezeigt, neue Verbindungen zwischen genetischer Ausstattung (Genotyp) und Umwelt (Erscheinungsbild Phänotyp) aufzudecken“.

*Natural variation of histone modification and its impact on gene expression in the rat genome

Carola Rintisch1,*, Matthias Heinig2,1*, Anja Bauerfeind1, Sebastian Schafer1, Christin Mieth1, Giannino Patone1, Oliver Hummel1, Wei Chen1, Stuart Cook3,9,10, Edwin Cuppen4, Maria Colomé-Tatché11, Frank Johannes5, Ritsert C. Jansen5, Helen Neil6, Michel Werner6, Michal Pravenec7, Martin Vingron2, and Norbert Hübner1,8
*equal contribution

1 Max Delbrück Center for Molecular Medicine (MDC), Robert-Rössle-Str. 10, 13125 Berlin, Germany

2 Department of Computational Biology, Max Planck Institute for Molecular Genetics, Ihnestr. 63-73, 14195 Berlin, Germany

3 National Heart and Lung Institute, Cardiovascular Genetics and Genomics, Sydney Street, London, SW3 6NP, UK

4 Center for Molecular Medicine, University Medical Center Utrecht, Hubrecht Institute KNAW, Uppsalalaan 8, 3584 CT Utrecht, The Netherlands

5 Groningen Bioinformatics Centre (GBIC), Groningen Biomolecular Sciences and Biotechnology Institute (GBB), Linnaeusborg 7, 9747AG Groningen, The Netherlands

6 Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives (CEA), iBiTec-S, Université Paris-Sud, CNRS FRE3377, F-91191 Gif-sur-Yvette cedex, France

7 Institut of Physiology, Academy of Sciences of the Czech Republic, Videnska 1083, CZ-14220 Prague 4, Czech Republic

8 DZHK (German Centre for Cardiovascular Research), Partner site Berlin, Berlin, Germany

9 Duke-NUS Graduate Medical School, 8 College Road, 169857 Singapore

10 National Heart Center Singapore, 5 Hospital Drive, 169609 Singapore

11 European Research Institute for the Biology of Ageing, University of Groningen, University Medical Center Groningen, A. Deusinglaan 1, NL-9713 AV Groningen, The Netherlands
Genome Res. June 2014 24: 942-953; Published in Advance May 2, 2014, doi:10.1101/gr.169029.113

Kontakt:
Barbara Bachtler
Pressestelle
Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) Berlin-Buch
in der Helmholtz-Gemeinschaft
Robert-Rössle-Straße 10
13125 Berlin
Tel.: +49 (0) 30 94 06 - 38 96
Fax: +49 (0) 30 94 06 - 38 33
e-mail: presse@mdc-berlin.de
http://www.mdc-berlin.de/

Barbara Bachtler | Max-Delbrück-Centrum

Weitere Berichte zu: Bindeglied Erbanlagen Genetik Histone MDC Max-Delbrück-Centrum Medizin Molecular Singapore Studie Umwelt Zellen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Studien Analysen:

nachricht Klimawandel: ungeahnte Rolle der Bodenerosion
11.04.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

nachricht Europaweite Studie zu „Smart Engineering“
30.03.2017 | IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Studien Analysen >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Ballungsräume Europas

26.04.2017 | Veranstaltungen

200 Weltneuheiten beim Innovationstag Mittelstand in Berlin

26.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Wie digitale Technik die Patientenversorgung verändert

26.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Akute Myeloische Leukämie: Ulmer erforschen bisher unbekannten Mechanismus der Blutkrebsentstehung

26.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Naturkatastrophen kosten Winzer jährlich Milliarden

26.04.2017 | Interdisziplinäre Forschung

Zusammenhang zwischen Immunsystem, Hirnstruktur und Gedächtnis entdeckt

26.04.2017 | Biowissenschaften Chemie