RNA-Moleküle packen aus – Forscher klären, wie Erbinformationen in Zellen gelesen werden

Mikroskopische Aufnahmen der DNA und RNA in menschlichen Zellen: Die in den Zellen enthaltenen DNA-Moleküle (blau) und RNA-Moleküle (grün) wurden mit spezifischen Farbstoffen markiert und sichtbar gemacht. In der Kontrolle sieht man die unbehandelten Zellen (obere Reihe), deren Genom (DNA) in Anwesenheit von RNA eine gleichmäßig verteilte und aufgelockerte Struktur im Zellkern aufweist. Nach Entfernung der RNA (untere Reihe) aggregiert die DNA zu inaktiven und ungleichmäßig verteilten Verpackungsstrukturen.<br><br>Foto: Universität Regensburg<br>

Regensburger und Münchner Wissenschaftler haben jetzt gezeigt, dass kleine RNA-Moleküle die verpackte DNA gezielt zugänglich machen und so das Ablesen bzw. Abschreiben der DNA ermöglichen.

Unsere Erbinformation ist auf einem etwa zwei Meter langen und zwei Milliardstel Meter (Nanometer) schmalen DNA-Molekül verschlüsselt. Dieser extrem dünne und empfindliche DNA-Faden ist an Proteine gebunden, die das Molekül geschützt und kompakt in dem 100.000-fach kleineren Zellkern unterbringen.
Die verpackte DNA, die auch als Chromatin (DNA-Protein-Komplex) bezeichnet wird, ist dabei wie die Perlen einer Kette auf Millionen von aneinander gereihten, kleinen Proteinspulen aufgewickelt. Die Perlenkette liegt demnach nicht ausgestreckt vor, sondern ist mehrfach gewunden. Das auf diese Weise stark verdichtete Chromatin schützt die DNA, jedoch wird diese gleichzeitig unzugänglich für das Auslesen der enthaltenen Erbinformation. Entsprechend muss die Zelle Mechanismen besitzen, um die jeweils benötigte Information zu finden und die entsprechende DNA-Region gezielt auszupacken.

Zwei Arbeitsgruppen von Prof. Dr. Gernot Längst (Universität Regensburg) und Prof. Dr. Axel Imhof (LMU München) konnten nun bei der Fruchtfliege Drosophila einen neuen Mechanismus identifizieren, bei dem sogenannte snoRNA-Moleküle an das Chromatin binden und die DNA-Verpackung gezielt öffnen. Auf diese Weise ermöglichen sie das Auslesen der Erbinformation. snoRNAs sind kleine RNA-Moleküle, die in großer Zahl im Zellkern vorkommen, aber bislang von der Forschung mit anderen Aufgaben in der Zelle in Verbindung gebracht wurden.

Wie es zu fehlerhaften Freilegungen der DNA-Verpackung und damit zur Degeneration von Zellen kommen kann, ist eine der zentralen Fragestellungen der Entwicklungsbiologie und der Tumormedizin. Die Untersuchungen aus Regensburg und München ermöglichen ein tieferes Verständnis dieser Prozesse. Es gilt nun zu untersuchen, inwieweit sich die Beobachtungen der Forscher auch für Säugetierarten bestätigen lassen.
Die Ergebnisse sind vor Kurzem in der renommierten Fachzeitschrift „Molecular Cell“ veröffentlicht worden (DOI:10.1016/j.molcel.2012.08.021).

Die Originalveröffentlichung unter:
http://www.cell.com/molecular-cell/abstract/S1097-2765%2812%2900739-3?switch=standard

Ansprechpartner für Medienvertreter:
Prof. Dr. Gernot Längst
Universität Regensburg
Institut für Biochemie, Genetik und Mikrobiologie
Managing Director
RIGeL – Regensburg International Graduate School of Life Sciences
Tel.: 0941 943-2849
[email protected]

Ansprechpartner für Medien

Alexander Schlaak idw

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