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Mittwoch, 24.05.2017
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Ablesen der Gene im 60 Minuten-Takt

Biologische Taktgeber regeln RNA-Transkription in menschlichen Zellen

Unsere Gene werden offensichtlich nicht kontinuierlich abgelesen, sondern folgen einen inneren Taktgeber: Jeder Transkriptions-Zyklus dauert 60 Minuten, dann wird das Gen abgeschaltet. Wenn der Regulator dann weiter Bedarf signalisiert, wird der 60-Minuten-Zyklus wiederholt. Diese jetzt in „Cell“ veröffentlichte Erkenntnis wirft ein neues Licht auf die Mechanismen der Proteinproduktion und den Zellstoffwechsel.
DNA

DNA

Die Transkription bildet die Grundlage allen Lebens: Sie sorgt dafür, dass unsere in der DNA kodierte Erbinformation abgelesen und in Proteine übersetzt werden kann. Konkret geschieht dies in mehreren Schritten: Zuerst lagert sich ein Proteinkomplex an eine Startersequenz eines Gens an, spaltet die beiden DNA-Stränge auf und bildet eine Boten-RNA, die eine quasi spiegelbildliche Kopie der abgelesene DNA-Sequenz darstellt. Diese Boten-RNA wandert zu den Proteinfabriken der Zelle, den Ribosomen, und hier entsteht das ursprünglich in der DNA kodierte Protein.

Aber wann findet diese Ablesung statt? Immer? Oder in bestimmten Zeitabständen? Genau diese Fragen haben jetzt Wissenschaftler um Professor Carsten Carlberg von der "Life Sciences"-Forschungseinheit der Universität Luxemburg beantwortet: Sie entdeckten, dass die RNA-Transkription nicht kontinuierlich, sondern zyklisch verläuft: In ihren Experimenten zeigte sich, dass die Gene durch ein Signal, wie zum Beispiel eine Hormongabe, zunächst eingeschaltet und nach etwa 60 Minuten wieder ausgeschaltet werden. Wenn das Signal danach weiterhin auf "Grün" steht, wird der 60-Minuten-Zyklus so lange wiederholt, bis das Signal aufgehoben wird.

Auf diese Weise überprüfen die menschlichen Zellen alle 60 Minuten, ob es notwendig ist, weiterhin zu reagieren. Nach Ansicht der Forscher kann der menschliche Organismus mit Hilfe dieser biologischen Taktgeber wesentlich flexibler auf die verschiedensten Signale der Umwelt, unserer Ernährung und Stress reagieren.


Die Wissenschaftler haben diesen Prozess nicht nur entdeckt, sondern auch erstmals im Detail aufgeklärt und mit mathematischen Modellen beschrieben. Die Ergebnisse ihres in Zusammenarbeit mit der Freien Universität Amsterdam durchgeführten Projekts sind jetzt in der Fachzeitschrift „Cell“ erschienen.
(Universität Luxemburg, 26.08.2009 - NPO)
 
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