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Wichtiger Mechanismus der epigenetischen Genregulation identifiziert |
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Wie kann eine fehlerhafte Genaktivität verhindert werden, die letztlich zu Krebs führen kann?
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| Forscher der Universität Zürich haben einen Mechanismus identifiziert, wie Zellen die Regulation der genetischen Informationen durch epigenetische Modifikationen vererben. Diese Erkenntnisse bieten neue Ansatzmöglichkeiten für zukünftige Krebstherapien.
Die DNA enthält den gesamten Bauplan eines Organismus. Aufgrund dieser Anleitung weiss jede Zelle, wie sie sich entwickeln und welche Aufgabe sie erfüllen muss.
Während der gesamten Entwicklung müssen die genetischen Informationen korrekt abgelesen werden, damit bestimmte Gene zum richtigen Zeitpunkt in den richtigen Zellen aktiv sind. Sind diese Prozesse gestört, kommt es zu Um- und Fehlprogrammierungen - was letztlich zur Bildung von Krebs führen kann. |
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Zweistufige Modifikation zur Regulierung der Gene
Epigenetiker der Universität Zürich haben nun erforscht, welche Prozesse die DNA-Methylierung der Zellen steuern. Das Team um Tuncay Baubec, Professor am Institut für Molekulare Mechanismen bei Krankheiten an der UZH, konnte zeigen, dass ein bestimmtes Protein in diesem Prozess eine wichtige Aufgabe übernimmt: Die sogenannte DNA-Methyltransferase 3A (DNMT3A) positioniert die Methylierung am richtigen Ort. «DNMT3A platziert sich bevorzugt in unmittelbarer Nähe von Genen, die eine wichtige Rolle in der Entwicklung spielen und gewährleistet, dass die DNA-Methylierung um diese Gene aufrechterhalten wird», erklärt Erstautor Massimiliano Manzo. «Die DNA-Methylierung um diese Gene funktioniert wie ein Behälter, der dafür sorgt, dass eine weitere epigenetische Modifikation (die Histonmodifikation H3K27me3), die normalerweise diese Gene reguliert, korrekt positioniert wird.» Somit werden die essentiellen Gene durch das Zusammenspiel beider Modifikationen auf mehreren Ebenen reguliert.
Krebsentstehung besser verstehen
Die Erkenntnisse der Studie liefern wichtige Grundlagen für die Krebsforschung. DNMT3A ist eines der am häufigsten veränderten Gene bei einer aggressiven Form der Leukämie und trägt viel zur Entwicklung und zum Voranschreiten der Blutkrebserkrankung bei. «Unsere Ergebnisse weisen auf eine bisher unbekannte Funktion des Proteins DNMT3A in der Wechselwirkung zweier Modifikationen hin, die normalerweise wenig in Verbindung gebracht werden. Wir hoffen, dass diese neuen Ergebnisse uns erlauben, die molekularen Mechanismen der Krebsentstehung besser zu verstehen und diese aggressive Form der Leukämie effektiver therapieren zu können», erklärt Tuncay Baubec.
Originalarbeit
Massimiliano Manzo, Joël Wirz, Christina Ambrosi, Rodrigo Villaseñor, Bernd Roschitzki and Tuncay Baubec. Isoform-specific localization of DNMT3A regulates DNA methylation fidelity at bivalent CpG islands. EMBO Journal. 26 October 2017. DOI: 10.15252/embj.201797038
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| Erbfaktoren - Gene - DNA |
Zu den Hauptbestandteilen eines Zellkerns gehören die «Nukleoproteide». «Nukleoproteide» sind Substanzen, die aus «Nukleinsäuren» und einem Protein (Eiweiss) bestehen. Die «Nukleinsäuren» steuern die Bildung der Enzyme in den Zellen. Sie sind damit die Träger der «Erbfaktoren = Gene = Genome». Eine wichtige «Nukleinsäuren» ist die «Desoxyribonukleinsäure (DNS)». Die DNS wird auch DNA (engl. A = Acid = Säure) genannt. Die DNS ist in den Chromosomen lokalisiert. Bei der Zellkernteilung werden die Chromosomen längs geteilt. Jeder der geteilten Zellkerne enthält jeweils die Hälfte jedes einzelnen Chromosoms.
Die DNA enthält den gesamten Bauplan eines Organismus. Aufgrund dieser Anleitung weiss jede Zelle, wie sie sich entwickeln und welche Aufgabe sie erfüllen muss.
Die Chromosomen (griech: Farbkörper) befinden sich in den Zellen von Lebewesen. Der wichtigste Bestandteil der Chromosomen ist bei den meisten Lebewesen die «Desoxyribonucleinsäure (DNS). Die Chromosomen sind die Träger der Erbanlagen. Die Reihenfolge der Gene in den Chromosomen ist ein wichtiger Indikator für die Identität eines Lebewesens. |
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