Netzwerke in Expression und Erhalt des Genoms

Zu Beginn des Jahres hat der Sonderforschungsbereich (SFB646) unter Beteiligung des GSF – Forschungszentrums für Umwelt und Gesundheit in Neuherberg seine Arbeit aufgenommen. Zusammen mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Ludwig-Maximilians-Universität München und des Max-Planck-Instituts für Biochemie in Martinsried untersuchen sie das Zusammenspiel molekularer Maschinen der Genexpression und Genomerhaltung.

Seitens der GSF beteiligen sich das Institut für Molekulare Strahlenbiologie (Prof. Dr. Jean-Marie Buerstedde), die Abteilung Genexpression (PD Dr. Michael Meisterernst) und eine Nachwuchsgruppe aus der Abteilung Genvektoren (Dr. Aloys Schepers) mit Teilprojekten zur DNA-Rekombination, DNA-Transkription und DNA-Replikation.

Genkontrolle und Genomerhaltungsmechanismen, insbesondere die Gentranskription, Prozessierung der RNA und ihr Transport aus dem Kern, sind im Zellkern eng miteinander verknüpft. Diese werden im SFB von Chemikern, Biologen und Physikern interdisziplinär untersucht. „Die Fragestellungen sind von grundlegender Bedeutung für das Funktionieren menschlicher Zellen und werden insbesondere die Gesundheitsforschung prägen“, erklärt Meisterernst.

Ein großer Pluspunkt ist dabei die räumliche Nähe der beteiligten Forschungseinrichtungen: Die wissenschaftliche Kompetenz konzentriert sich dabei auf den Campus Großhadern/Martinsried. „Woh l nur sehr wenige deutsche Standorte bieten eine derart hohe Dichte an Forschern, die an solchen Themen arbeiten – und München gehört mit Sicherheit dazu“, so SFB-Sprecher Professor Ralf-Peter Jansen vom Genzentrum der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München. Als externer Partner ist außerdem die Universität Zürich beteiligt. Damit findet eine nunmehr 10-jährige Zusammenarbeit zwischen dem Hämatologikum der GSF und dem Genzentrum der LMU einen neuen wissenschaftlichen Rahmen“ ergänzt Meisterernst, der selbst einst als Gruppenleiter am Genzentrum arbeitete.

Schwerpunkt der geplanten Arbeiten ist das Zusammenspiel von Vorgängen in der Zelle, die mit dem Genom assoziiert sind. Der Prozess beginnt mit der Umsetzung der genetischen Information der DNA in ein Botenmolekül und dessen Prozessierung zur reifen mRNA, die aus dem Zellkern exportiert wird. „Für die genetische Stabilität des Genoms ist eine möglichst fehlerfreie Verdopplung des Genoms bei der Zellteilung (die DNA-Replikation) und die anschließende Aufteilung der Chromosomen auf die beiden Tochterzellen von entscheidender Bedeutung. Schepers hebt hervor: „Beide Prozesse sind eng mit einer effektiven DNA-Reparatur verbunden“. Diese nukleären Prozesse und die DNA-Rekombination (der Austausch von genetischem Material zwischen zwei Chromosomen) bilden den zweiten Schwerpunkt des SFB.

Untersuchungen der letzten Jahre ergaben, dass diese Vorgänge oft innerhalb von sehr großen Multiproteinkomplexen kontrolliert werden, welche untereinander eng vernetzt sind. Der neue SFB will die Dynamik und Koordination dieser komplexen zellulären Interaktionen untersuchen. „Ein besseres Verständnis dieser Vorgänge ist gerade auch für die zentralen Fragestellungen der GSF in den Disziplinen Strahlenbiologie, Toxikologie und Immunologie wichtig“, so Buerstedde.