Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Das Skelett der Chromosomen

26.08.2013
IMP-Forscher entdecken stabilisierende Funktion von Cohesin

Jan-Michael Peters und sein Team am Wiener Forschungsinstitut für Molekulare Pathologie (IMP) konnten nachweisen, dass Chromosomen eine Art Skelett besitzen. Die molekulare Stütze ist aus Cohesin-Proteinen aufgebaut. In der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsjournals NATURE beschreiben die Forscher ihre Entdeckung.


Grafische bearbeitete fluoreszenzmikroskopische Aufnahme von Zellkernen ohne Wapl-Funktion, in denen das Kohesin “Vermicelli”-Strukturen bildet. Die Zellkerne wurden nachträglich eingefärbt und unterschiedlich skaliert. IMP

In jeder Zelle des menschlichen Körpers ist eine gesamte Ausgabe der Erbinformation enthalten, abgespeichert in Form von DNA. Etwa dreieinhalb Meter dieses fadenförmigen Moleküls finden im Zellkern Platz, dessen Durchmesser jedoch nur einen hundertstel Millimeter beträgt. Proportional vergrößert entspräche das einem Fußball, in dem ein 150 Kilometer langer Strang verstaut werden muss. Wie die Zelle diese Verpackungsaufgabe löst, verstehen Wissenschaftler bisher nur sehr wenig.

Zellen als Verpackungskünstler

Relativ gut untersucht sind die Histon-Proteine, um die sich die DNA wie um eine Spule legt und platzsparend aufwickelt. Mit dieser Art der Verpackung beschäftigt sich eine eigene Disziplin, die Epigenetik. Doch auch einfache Organismen ohne Histone müssen ihr Erbgut stark komprimieren, und auch in menschlichen Zellen können die Histone die DNA vermutlich alleine nicht verpacken.

Eine Arbeitsgruppe um IMP-Direktor Jan-Michael Peters konnte nun nachweisen, dass ein Protein-Komplex namens Cohesin wesentlich dazu beiträgt, DNA in einer kompakten Form zu stabilisieren. Cohesin ist evolutionär sehr alt und findet sich bereits in Bakterien, die noch ohne Zellkern auskommen. Es könnte also eine sehr ursprüngliche Funktion bei der Strukturierung der DNA haben.

Den Zellbiologen ist Cohesin bereits bekannt. Der Komplex ist für die korrekte Aufteilung der Schwesterchromatiden bei der Zellteilung mitverantwortlich. Seine Untereinheiten bilden dabei einen molekularen Ring, der die zuvor verdoppelten Chromosomen so lange umschließt, bis der exakte Zeitpunkt der Trennung gekommen ist. Die Struktur und die Funktion des Cohesin-Komplexes bei der Zellteilung wurden erstmals 1997 am IMP entdeckt und seitdem genauer untersucht.

Dass die Architektur der Chromosomen auch zwischen den Zellteilungen auf Cohesin angewiesen ist, war bisher nicht bekannt und wurde nun in einem indirekten Verfahren nachgewiesen. Der Biologe Antonio Tedeschi aus dem Team von Jan-Michael Peters untersuchte Zellen, in denen das Protein Wapl experimentell stillgelegt worden war. Dieses Molekül kontrolliert, wie eng sich Cohesin mit DNA verbindet. Fehlt Wapl, so ist die Bindung von Cohesin an DNA ungewöhnlich stabil. Als Folge davon können diese Zellen ihre Gene nicht zum richtigen Zeitpunkt ablesen und sich nicht teilen.

Vermicelli stützen Chromosomen

Bei der mikroskopischen Analyse dieser Zellen entdeckte Tedeschi in den Zellkernen lange, fadenförmige Strukturen aus Cohesin, die er „Vermicelli“ taufte (italienisch für ‚kleine Würmer’). Jedem Chromosom ließ sich einer dieser Fäden zuordnen. Daraus schließen die Forscher, dass Chromosomen eine Art Skelett besitzen, das im Wesentlichen aus Cohesin besteht.

„Wir nehmen an, dass Cohesin für die Chromosomen eine ähnliche Funktion hat wie die Knochen für den Bewegungsapparat“, meint Jan-Michael Peters. „Die Stabilität unseres Körpers hängt, wenn auch indirekt, vermutlich ebenso vom Cohesin-Skelett der Chromosomen ab wie vom knöchernen Skelett.“

Wie sehr wir auf die einwandfreie Funktion von Cohesin angewiesen sind, wird bei geringsten Schädigungen des Systems offensichtlich. Einige seltene Erbkrankheiten werden mit Mutationen im Cohesin-Gen in Verbindung gebracht. Die fehlerhafte Struktur des Moleküls führt zu gravierenden Entwicklungsstörungen und starken gesundheitlichen Einschränkungen. Derzeit stehen jedoch noch keine kausalen Therapieoptionen zur Verfügung.

Originalpublikation: Wapl is an essential regulator of chromatin structure and chromosome segregation. Antonio Tedeschi et al. Doi: 10.1038/nature12471

Über das IMP
Das Forschungsinstitut für Molekulare Pathologie betreibt in Wien biomedizinische Grundlagenforschung und wird dabei maßgeblich von Boehringer Ingelheim unterstützt. Mehr als 200 ForscherInnen aus über 30 Nationen widmen sich der Aufklärung grundlegender molekularer und zellulärer Vorgänge, um komplexe biologische Phänomene im Detail zu verstehen und Krankheitsmechanismen zu entschlüsseln.
Kontakt
Dr. Heidemarie Hurtl
IMP Communications
Dr. Bohr-Gasse 7
A-1030 Wien
Tel.: +43 (0)1 79730 3625
Mobil: +43 (0)664/8247910
hurtl@imp.ac.at
Wissenschaftlicher Kontakt
Dr. Jan-Michael Peters
Jan-michael.peters@imp.ac.at

Dr. Heidemarie Hurtl | idw
Weitere Informationen:
http://www.imp.ac.at

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