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Dienstag, 28.03.2017
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Rätsel um „Erbgut-Verpackung“ gelöst

Mechanismus der Chromatin-Modulation in der Zelle entschlüsselt

Ein wichtiger Schritt für ein besseres Verständnis unseres Erbguts ist der Innsbrucker Molekularbiologin Alexandra Lusser gelungen. Gemeinsam mit Forschern aus San Diego konnte sie ein spezielles Protein identifizieren und charakterisieren, das für die „Verpackung“ des Erbguts in der Zelle von entscheidender Bedeutung ist. Die Wissenschaftler erhoffen sich dadurch neue Möglichkeiten für das Verständnis von Krebserkrankungen und Erbkrankheiten.
DNA

DNA

Als lange Kette betrachtet kann die DNA mehrere Meter lang sein. Im Zellkern ist aber nur sehr wenig Platz, deshalb muss die DNA „verpackt“ werden. Dies geschieht mittels basischer Proteine, so genannter Histone, um die die DNA herumgewickelt wird. Dadurch kann die Länge um das 50.000-fache verkürzt werden. Außerdem wird auf diese Weise eine übergeordnete Ebene der Regulation geschaffen, die all jene Prozesse beeinflusst, die Zugang zur DNA benötigen.

Die Forschung zur Struktur dieser „Verpackung“, des so genannten Chromatins, hat sich in den letzten Jahren sehr stark weiterentwickelt und großes wissenschaftliches und medizinisches Interesse hervorgerufen. Dies ist nicht zuletzt darauf zurückzuführen, dass viele der Faktoren, die für die Modulation der Chromatinstruktur verantwortlich sind, auch bei der Entstehung einer großen Anzahl von Krebserkrankungen wie Leukämien, Brust- und Lungenkrebs aber auch Erbkrankheiten wie dem Williams Syndrom involviert sind. Die Prozesse, die die Packung der DNA und Histone regulieren (“Chromatin Assembly”), spielen eine zentrale Rolle bei der Verdoppelung der Chromosomen, bei Transkription, der Reparatur von DNA Schäden und bei der Rekombination des genetischen Materials.

Neues Motorprotein identifiziert


Gemeinsam mit amerikanischen Kollegen ist es Alexandra Lusser nun gelungen, ein molekulares Motorprotein, CHD1, zu identifizieren und zu charakterisieren, das die Packung der DNA und Histone im Reagenzglas beschleunigt, so dass Chromatin entsteht, das dem natürlichen Chromatin der Zelle sehr ähnlich ist. Weitere Analysen haben ergeben, dass möglicherweise verschiedene Faktoren für die Packung unterschiedlicher Chromatinarten verantwortlich sind.


So scheint CHD1 die Entstehung von locker gepacktem Chromatin zu vermitteln, das heißt Chromatin wie man es in aktiv transkribierten Regionen des Genoms findet. Im Gegensatz dazu ist ACF, ein weiterer Assembly Faktor, an der Entstehung von dichtgepackten, repressiven Chromatinstrukturen beteiligt, deren Gene kaum aktiv sind. Ein besseres Verständnis dieser Prozesse ist entscheidend, um die Diagnose, Behandlung und Therapie von Erkrankungen zu verbessern.

Die Forscher berichten in der Februar-Nummer von Nature Structural & Molecular Biology über ihre Ergebnisse.
(Medizinische Universität Innsbruck, 14.01.2005 - DLO)
 
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