Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Was nach der Befruchtung im Zellkern passiert

06.12.2016

Ein Wissenschaftlerteam am Helmholtz Zentrum München zeigt, wie sich die direkte Umgebung der DNA verändert, nachdem Eizelle und Spermium miteinander verschmelzen. Die Ergebnisse lassen erahnen, warum aus den Keimzellen alle erdenklichen Körperzellen werden können. Nachzulesen ist die Studie in ‚Genes and Development‘.

Bevor es zum viel zitierten Wunder der Geburt kommt, müssen bereits Monate zuvor zahlreiche Ereignisse stattfinden, die die Wissenschaft bislang noch nicht im Detail verstanden hat. Dazu gehört etwa die Frage, wie eine einzige Zelle den Ursprung für alle weiteren Zellen im künftigen Organismus bilden kann. Zu ergründen, wie das möglich ist, ist das Ziel von Prof. Dr. Maria-Elena Torres-Padilla, Direktorin des Instituts für Epigenetik und Stammzellen (IES) am Helmholtz Zentrum München und Professorin für Stammzellbiologie an der Ludwig-Maximilians-Universität München.


Die Abbildung zeigt einen normalen murinen Embryo (obere Reihe) und einen mit erhöhter Suv4-20 Expression (untere Reihe, Methylierung in Rot). Während die Zellen ohne Histon-Modifikationen ihre DNA verdoppeln (oben, wenige Zellen in Gelb) und dann zur Zellteilung voranschreiten, verharren die Zellen mit viel Suv4-20 in der Verdopplungsphase (zahlreiche gelbe Zellen) und können sich nicht mehr teilen. Quelle: Helmholtz Zentrum München/Andre Eid

„Uns interessiert vor allem, was passieren muss, damit die Zellen sich so vielfach teilen und in so unterschiedliche Strukturen wie Haut, Leber oder Herz entwickeln können“, erklärt die Forscherin. Dazu untersuchten sie und ihr Team in einer aktuellen Studie das sogenannte Chromatin, also die DNA und die Proteine (Histone) um diese herum. „Wir haben uns angeschaut, wie bestimmte Histone nach der Befruchtung verändert werden und konnten dabei einen neuen Mechanismus aufklären.“*

Kleine Anhängsel, große Auswirkungen

Die Autoren fanden heraus, dass das Molekül Suv4-20h2, eine sogenannte Histon-Methyltransferase, über das Chromatin fährt und kleine chemische Veränderungen (sogenannte Methylgruppen) an die Histone anhängt. Solange das stattfinde, sei die Zelle nur eingeschränkt teilungs- und entwicklungsfähig, erklärt Torres-Padilla. Kommt es aber zur Befruchtung, verschwinden die Anhängsel und die Zelle kann sich zum Organismus weiterentwickeln.

Um diese Ergebnisse zu überprüfen, testeten die Forscher im Versuchsmodell, wie es sich auswirkt, wenn man Suv4-20h2 auch in der befruchteten Eizelle aktiv hält. „Wir konnten zeigen, dass in diesem Fall die Methylgruppen an den Histonen bestehen blieben“, so Erstautor Andre Eid, Doktorand am IES. „Dadurch geriet die Entwicklung ins Stocken und die Zellen kamen über die erste Teilung nicht hinaus.“

In weiteren Experimenten konnte das Team zeigen, dass dieser Mechanismus vermutlich darauf beruht, dass die Methylgruppen an den Histonen zu einem Fehler bei der Verdopplung des Erbmaterials führen und der Zellzyklus zum Erliegen kommt.

„Unsere Ergebnisse geben uns einen Einblick in die komplexen Zusammenhänge zwischen dem Chromatin und der Fähigkeit von Zellen, sich in andere Zelltypen zu entwickeln – die sogenannte Totipotenz“, ordnet Torres-Padilla die Ergebnisse ein. Dies sei sowohl ein wichtiger Schritt für die menschliche Embryologie, als auch für das Verständnis von bestimmten Krebskrankheiten, bei denen die Zellen ganz ähnliche Mechanismen zeigen, die sich auf ihr Wachstum auswirken.

Weitere Informationen

* Konkret zeigten die Forscher, dass Suv4-20h2 für H4K20me3-Methylierungen verantwortlich ist. Anders als bei somatischen Zellen inhibieren diese in den Keimzellen die Zellteilung und die Pluripotenz.

Hintergrund:
Die Studie ist das Ergebnis eine Kooperation des Helmholtz Zentrums München mit dem Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire (IGBMC) in Straßburg, von wo aus Torres-Padilla an die Isar gewechselt war.

Original-Publikation:
Eid, A. et al. (2016): SUV4-20 activity in the pre-implantation mouse embryo controls timely replication. Genes and Development, doi: 10.1101/gad.288969.116
http://genesdev.cshlp.org/content/early/2016/12/05/gad.288969.116.short?rss=1

Verwandte Artikel:
Strategien gegen die Unfruchtbarkeit
https://www.helmholtz-muenchen.de/presse-medien/pressemitteilungen/2013/pressemi...
Maria Elena Torres-Padilla als New Champion beim Weltwirtschaftsforum
https://www.helmholtz-muenchen.de/presse-medien/pressemitteilungen/2013/pressemi...
„Junge Talente anwerben“
https://www.helmholtz-muenchen.de/presse-medien/pressemitteilungen/2013/pressemi...

Das Helmholtz Zentrum München verfolgt als Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt das Ziel, personalisierte Medizin für die Diagnose, Therapie und Prävention weit verbreiteter Volkskrankheiten wie Diabetes mellitus und Lungenerkrankungen zu entwickeln. Dafür untersucht es das Zusammenwirken von Genetik, Umweltfaktoren und Lebensstil. Der Hauptsitz des Zentrums liegt in Neuherberg im Norden Münchens. Das Helmholtz Zentrum München beschäftigt rund 2.300 Mitarbeiter und ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, der 18 naturwissenschaftlich-technische und medizinisch-biologische Forschungszentren mit rund 37.000 Beschäftigten angehören. Das Helmholtz Zentrum München ist Partner im Deutschen Zentrum für Diabetesforschung e.V. http://www.helmholtz-muenchen.de

Das Institut für Epigenetik und Stammzellen (IES) befasst sich mit der Erforschung und der Charakterisierung früher Ereignisse in der befruchteten Eizelle von Säugern. Die Wissenschaftler interessieren sich vor allem für die Totipotenz der Zellen, die im Laufe der Entwicklung verloren geht, und wollen aufklären, welche Veränderungen im Zellkern zu diesem Verlust führen. Ziel ist, ein besseres Verständnis der molekularen Abläufe zu bekommen und dadurch therapeutische Ansätze zu entwickeln, diese zu beeinflussen. http://www.helmholtz-muenchen.de/ies

Die LMU ist eine der führenden Universitäten in Europa mit einer über 500-jährigen Tradition. Sie bietet ein breites Spektrum aller Wissensgebiete – die ideale Basis für hervorragende Forschung und ein anspruchsvolles Lehrangebot. Es reicht von den Geistes- und Kultur- über Rechts-, Wirtschafts- und Sozialwissenschaften bis hin zur Medizin und den Naturwissenschaften. 15 Prozent der 50.000 Studierenden kommen aus dem Ausland – aus insgesamt 130 Nationen. Das Know-how und die Kreativität der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bilden die Grundlage für die herausragende Forschungsbilanz der Universität. Der Erfolg der LMU in der Exzellenzinitiative, einem deutschlandweiten Wettbewerb zur Stärkung der universitären Spitzenforschung, dokumentiert eindrucksvoll die Forschungsstärke der Münchener Universität. http://www.lmu.de

Ansprechpartner für die Medien
Abteilung Kommunikation, Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt (GmbH), Ingolstädter Landstr. 1, 85764 Neuherberg - Tel. +49 89 3187 2238 - Fax: +49 89 3187 3324 - E-Mail: presse@helmholtz-muenchen.de

Fachliche Ansprechpartnerin
Prof. Dr. Maria Elena Torres-Padilla, Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt (GmbH), Institut für Epigenetik und Stammzellen, Marchioninistraße 25, 81377 München - Tel. +49 89 3187 3317 - E-Mail: torres-padilla@helmholtz-muenchen.de

Weitere Informationen:

http://www.helmholtz-muenchen.de/presse-medien/pressemitteilungen/2016/index.html - weitere Mitteilungen aus dem Helmholtz Zentrum München

Sonja Opitz | Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt

Weitere Berichte zu: Befruchtung Chromatin Epigenetik Helmholtz Histone IES Methylgruppen Stammzellen Umwelt Zelle Zellen Zellkern

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Aus-Schalter für Nebenwirkungen
22.06.2018 | Max-Planck-Institut für Biochemie

nachricht Ein Fall von „Kiss and Tell“: Chromosomales Kissing wird fassbarer
22.06.2018 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

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: Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

Noch mehr Reichweite oder noch mehr Nutzlast - das wünschen sich Fluggesellschaften für ihre Flugzeuge. Wegen ihrer hohen spezifischen Steifigkeiten und Festigkeiten kommen daher zunehmend leichte Faser-Kunststoff-Verbunde zum Einsatz. Bei Rümpfen oder Tragflächen sind permanent Innovationen in diese Richtung zu beobachten. Um dieses Innovationsfeld auch für Flugzeugräder zu erschließen, hat das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF jetzt ein neues EU-Forschungsvorhaben gestartet. Ziel ist die Entwicklung eines ersten CFK-Bugrads für einen Airbus A320. Dabei wollen die Forscher ein Leichtbaupotential von bis zu 40 Prozent aufzeigen.

Faser-Kunststoff-Verbunde sind in der Luftfahrt bei zahlreichen Bauteilen bereits das Material der Wahl. So liegt beim Airbus A380 der Anteil an...

Im Focus: IT-Sicherheit beim autonomen Fahren

FH St. Pölten entwickelt neue Methode für sicheren Informationsaustausch zwischen Fahrzeugen mittels Funkdaten

Neue technische Errungenschaften wie das Internet der Dinge oder die direkte drahtlose Kommunikation zwischen Objekten erhöhen den Bedarf an effizienter...

Im Focus: Innovative Handprothesensteuerung besteht Alltagstest

Selbstlernende Steuerung für Handprothesen entwickelt. Neues Verfahren lässt Patienten natürlichere Bewegungen gleichzeitig in zwei Achsen durchführen. Forscher der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) veröffentlichen Studie im Wissenschaftsmagazin „Science Robotics“ vom 20. Juni 2018.

Motorisierte Handprothesen sind mittlerweile Stand der Technik bei der Versorgung von Amputationen an der oberen Extremität. Bislang erlauben sie allerdings...

Im Focus: Temperaturgesteuerte Faser-Lichtquelle mit flüssigem Kern

Die moderne medizinische Bildgebung und neue spektroskopische Verfahren benötigen faserbasierte Lichtquellen, die breitbandiges Laserlicht im nahen und mittleren Infrarotbereich erzeugen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) zeigen in einer aktuellen Veröffentlichung im renommierten Fachblatt Optica, dass sie die optischen Eigenschaften flüssigkeitsgefüllter Fasern und damit die Bandbreite des Laserlichts gezielt über die Umgebungstemperatur steuern können.

Das Besondere an den untersuchten Fasern ist ihr Kern. Er ist mit Kohlenstoffdisulfid gefüllt - einer flüssigen chemischen Verbindung mit hoher optischer...

Im Focus: Temperature-controlled fiber-optic light source with liquid core

In a recent publication in the renowned journal Optica, scientists of Leibniz-Institute of Photonic Technology (Leibniz IPHT) in Jena showed that they can accurately control the optical properties of liquid-core fiber lasers and therefore their spectral band width by temperature and pressure tuning.

Already last year, the researchers provided experimental proof of a new dynamic of hybrid solitons– temporally and spectrally stationary light waves resulting...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Leben im Plastikzeitalter: Wie ist ein nachhaltiger Umgang mit Plastik möglich?

21.06.2018 | Veranstaltungen

Kongress BIO-raffiniert X – Neue Wege in der Nutzung biogener Rohstoffe?

21.06.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen im August 2018

20.06.2018 | Veranstaltungen

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

Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

22.06.2018 | Materialwissenschaften

Lernen und gleichzeitig Gutes tun? Baufritz macht‘s möglich!

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

GFOS und skip Institut entwickeln gemeinsam Prototyp für Augmented Reality App für die Produktion

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

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