Berliner Wissenschaftler finden Hinweise, dass das Ablesen
genetischer Information über die Modifikation bestimmter
DNA-Strukturproteine codiert wird.
Die
Verschlüsselung der genetischen Information in der DNA - der sogenannte
genetische Code - ist seit langem bekannt. Umstrittener ist jedoch die
Existenz eines so genannten "Histon-Codes", der mittels Modifikationen
an DNA-Strukturproteinen (Histonen) das Ablesen der genetischen
Information beeinflußt. Wissenschaftler des Berliner
Max-Planck-Instituts für molekulare Genetik haben jetzt Belege gefunden,
welche die Existenz eines solchen Codes untermauern. In der einer
Ausgabe der Zeitschrift Genomics berichten sie, dass die
Transkriptionsrate bestimmter Gene über chemische Modifikationen der
Histone reguliert werden kann [siehe unten].
Die DNA eines Organismus ist in jeder seiner Zellen identisch. Damit
der Körper jedoch unterschiedliche Organe und Gewebe ausbilden kann,
werden in verschiedenen Zellen jeweils unterschiedliche Bereiche der
DNA abgelesen und in Proteine übersetzt. Der erste Schritt dieses
Prozesses, das Ablesen der DNA, wird als Transkription bezeichnet.
Ihre Regulation ist von entscheidender Bedeutung dafür, dass aus
identischer Erbinformation so unterschiedliche Organe wie Herzen,
Knochen oder Muskeln entstehen können.
In der Zelle befindet sich die DNA in engem Verbund mit einer
bestimmten Gruppe von Proteinen, den sogenannten Histonen. Die negativ
geladenen DNA-Moleküle sind dabei um die positiv geladenen Histone
aufgewickelt, wodurch die Länge der DNA extrem komprimiert wird.
Wissenschaftler gingen lange davon aus, dass die Packung der DNA die
einzige Aufgabe der Histone sei. Inzwischen weiss man jedoch, dass die
Dichte der DNA-Packung auch Einfluss darauf hat, in welchem Maße die
DNA abgelesen und in Proteine übersetzt wird. So ist die Transkription
um so höher, je schwächer die Bindung der DNA an die Histone ist. Die
Stärke der Interaktion zwischen Histonen und DNA hängt maßgeblich von
chemischen Anhängen (Modifikationen) an den Enden der Histone ab.
Wissenschaftler des Berliner Max-Planck-Instituts für molekulare
Genetik haben jetzt vier verschiedene Histonmodifikationen in Zellen
von Herz und Skelettmuskel untersucht. Die Forscher unter der Leitung
von Dr. Silke Sperling fanden heraus, dass bestimmte Kombinationen von
Modifikationen mit unterschiedlich starker Transkriptionsrate
verbunden sind. Der Einfluss einzelner Kombinationen auf die
Transkription war dabei höher als die Summe des Effekts jeder
einzelnen Modifikation. Diese Ergebnisse bestätigen die Theorie vom
Vorhandensein eines "Histon-Codes", der den genetischen Code ergänzen
und anzeigen soll, wann und wie stark ein Gen abgelesen wird.
Quellen und Artikel:
-
Fischer, J.J., Toedling, J., Krueger, T., Schueler, M. Huber W &
Sperling S. Combinatorial effects of four histone modifications in
transcription and differentiation.
In: Genomics 2007, article in press;
doi
10.1016/j.ygeno.2007.08.010.
