Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Genregulation - Die Übersetzer des genetischen Codes 2.0

28.02.2013
Unsere Erbanlagen sind in den Genen festgelegt - aber welche Informationen umgesetzt werden, legen chemische Modifikationen der DNA fest. Eine neue Studie zeigt, welche Proteine diesen erweiterten genetischen Code lesen und weitergeben.
Die Eigenschaften aller Organismen sind in den Genen festgelegt - die Abfolge der vier Nukleinbasen Adenin, Guanin, Thymin und Cytosin in der DNA codiert in allen Zellen den Bauplan des Lebens. Aber um zu entscheiden, welches Gen wann aktiv ist, benötigt die Zelle noch eine zweite Informationsebene, die über den reinen Gencode hinaus reicht: Nur so können unterschiedliche Zelltypen spezifisch jeweils die Gene aktivieren, die für ihre Funktion wichtig sind.

Wissenschaftler um Professor Thomas Carell vom Department Chemie der LMU konnten nun gemeinsam mit der Gruppe von Professor Michiel Vermeulen (Universität Utrecht, Niederlande) zeigen, wie die Genregulation auf dieser zweiten Ebene funktioniert. Eine wesentliche Rolle spielen dabei vier neue DNA-Basen: Das methylierte Cytosin-Derivat 5-Methylcytosin (mC) sowie drei erst in den letzten Jahren entdeckte Basen, die durch Oxidation aus mC hervorgehen: 5-Hydroxymethylcytosin (hmC), das 2011 von Carells Gruppe entdeckte 5’-Formylcytosin (fC) sowie 5’-Carboxycytosin (caC).

Die Methylierung der DNA - also das Übertragen einer Methylgruppe auf Nukleinbasen - spielt bei der Stilllegung von Genen eine wichtige Rolle. Seit 2009 ist bekannt, dass mC die Genaktivität vermindert, die Funktion der anderen Cytosin-Derivate dagegen ist noch nicht vollständig geklärt. In enger Zusammenarbeit mit dem LMU-Biologen Professor Heinrich Leonhardt gelang es den Wissenschaftlern nun zum ersten Mal, mithilfe ausgefeilter Analysen die Proteine zu identifizieren, die in Stammzellen, Nervenzellen und neuralen Vorläuferzellen der Maus spezifisch an die neuen Basen binden - und so Rückschlüsse auf deren Funktion erlauben.
Die Studie zeigte, dass die neuen Basen sehr spezifisch mit bestimmten Proteinen interagieren, und es nur wenige Überlappungen gibt - jede Oxidationsstufe also spezifische Funktionen übernimmt. Rekrutiert werden insbesondere bestimmte Transkriptionsregulatoren, aber auch zahlreiche DNA-Reparaturproteine. "Die DNA-Reparaturproteine erkennen die fC und caC Basen und schneiden sie heraus, um sie am Ende durch unmethyliertes Cytosin zu ersetzen. Somit scheinen DNA-Reparaturmechanismen auch bei der Genaktivierung eine wichtige Rolle zu spielen", sagt Carell.

Die Wissenschaftler nehmen an, dass die neuen Basen insbesondere bei der Entwicklung embryonaler Stammzellen zu spezialisierten adulten Zellen eine wichtige Rolle spielen. Sie ermöglichen Genen auch, zwischen aktiven und inaktiven Phasen zu wechseln - dies ist insbesondere für Nervenzellen essentiell, die sich zwar nicht mehr teilen, aber trotzdem auf Umwelteinflüsse reagieren müssen. Welche Proteine die Botschaft der neuen Basen lesen und weitergeben, ist somit von großer Bedeutung für das Verständnis der zellulären Mechanismen.
Publikation:
Dynamic Readers for 5-(Hydroxy)Methylcytosine and Its Oxidized Derivatives
Cornelia G. Spruijt, Felix Gnerlich, Arne H. Smits, Toni Pfaffeneder, Pascal W.T.C. Jansen, Christina Bauer, Martin Münzel, Mirko Wagner, Markus Müller, Fariha Khan, H. Christian Eberl, Anneloes Mensinga, Arie B. Brinkman, Konstantin Lephikov, Udo Müller, Jörn Walter, Rolf Boelens, Hugo van Ingen, Heinrich Leonhardt, Thomas Carell, and Michiel Vermeulen
Cell 2013
http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2013.02.004

Kontakt:
Prof. Dr. Thomas Carell
Chair for Organic Chemistry
Department of Chemistry, LMU München
Tel: +49 (0)89 2180-77750
E-Mail: Thomas.Carell@cup.uni-muenchen.de

Luise Dirscherl | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenchen.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Need for speed: Warum Malaria-Parasiten schneller sind als die menschlichen Abwehrzellen
20.07.2018 | Universitätsklinikum Heidelberg

nachricht Erwiesen: Mücken können tropisches Chikungunya-Virus auch bei niedrigen Temperaturen verbreiten
20.07.2018 | Bernhard-Nocht-Institut für Tropenmedizin

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: Future electronic components to be printed like newspapers

A new manufacturing technique uses a process similar to newspaper printing to form smoother and more flexible metals for making ultrafast electronic devices.

The low-cost process, developed by Purdue University researchers, combines tools already used in industry for manufacturing metals on a large scale, but uses...

Im Focus: Rostocker Forscher entwickeln autonom fahrende Kräne

Industriepartner kommen aus sechs Ländern

Autonom fahrende, intelligente Kräne und Hebezeuge – dieser Ingenieurs-Traum könnte in den nächsten drei Jahren zur Wirklichkeit werden. Forscher aus dem...

Im Focus: Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT

Das Very Large Telescope (VLT) der ESO hat das erste Licht mit einem neuen Modus Adaptiver Optik erreicht, die als Lasertomografie bezeichnet wird – und hat in diesem Rahmen bemerkenswert scharfe Testbilder vom Planeten Neptun, von Sternhaufen und anderen Objekten aufgenommen. Das bahnbrechende MUSE-Instrument kann ab sofort im sogenannten Narrow-Field-Modus mit dem adaptiven Optikmodul GALACSI diese neue Technik nutzen, um Turbulenzen in verschiedenen Höhen in der Erdatmosphäre zu korrigieren. Damit ist jetzt möglich, Bilder vom Erdboden im sichtbaren Licht aufzunehmen, die schärfer sind als die des NASA/ESA Hubble-Weltraumteleskops. Die Kombination aus exquisiter Bildschärfe und den spektroskopischen Fähigkeiten von MUSE wird es den Astronomen ermöglichen, die Eigenschaften astronomischer Objekte viel detaillierter als bisher zu untersuchen.

Das MUSE-Instrument (kurz für Multi Unit Spectroscopic Explorer) am Very Large Telescope (VLT) der ESO arbeitet mit einer adaptiven Optikeinheit namens GALACSI. Dabei kommt auch die Laser Guide Stars Facility, kurz ...

Im Focus: Diamant – ein unverzichtbarer Werkstoff der Fusionstechnologie

Forscher am KIT entwickeln Fenstereinheiten mit Diamantscheiben für Fusionsreaktoren – Neue Scheibe mit Rekorddurchmesser von 180 Millimetern

Klimafreundliche und fast unbegrenzte Energie aus dem Fusionskraftwerk – für dieses Ziel kooperieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit. Bislang...

Im Focus: Wiener Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung

Quantenphysiker/innen der ÖAW entwickelten eine neuartige Methode für den Nachweis von hochdimensional verschränkten Quantensystemen. Diese ermöglicht mehr Effizienz, Sicherheit und eine weitaus geringere Fehleranfälligkeit gegenüber bisher gängigen Mess-Methoden, wie die Forscher/innen nun im Fachmagazin „Nature Physics“ berichten.

Die Vision einer vollständig abhörsicheren Übertragung von Information rückt dank der Verschränkung von Quantenteilchen immer mehr in Reichweite. Wird eine...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Stadtklima verbessern, Energiemix optimieren, sauberes Trinkwasser bereitstellen

19.07.2018 | Veranstaltungen

Innovation – the name of the game

18.07.2018 | Veranstaltungen

Wie geht es unserer Ostsee? Ein aktueller Zustandsbericht

17.07.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Neue Anwendungen für Mikrolaser in der Quanten-Nanophotonik

20.07.2018 | Physik Astronomie

Need for speed: Warum Malaria-Parasiten schneller sind als die menschlichen Abwehrzellen

20.07.2018 | Biowissenschaften Chemie

Die Gene sind nicht schuld

20.07.2018 | Medizin Gesundheit

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics