Wiener Wissenschafter klären Mechanismen der Gen-Regulation

20. Dezember 2014, 12:00
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Einige Gene sind in allen Zellen, andere nur in bestimmten Zellen oder Geweben

Wien - Von der Gen-Regulation hängt das Schicksal von Zellen ab. Manche Erbanlagen müssen universell funktionieren, andere sind nur in bestimmten Zell- oder Gewebetypen aktiv und machen deren Charakteristika aus. Wissenschafter am Institut für Molekulare Pathologie (IMP) in Wien haben jetzt dafür verantwortliche Mechanismen im Detail untersucht.

"Es gibt Gene, die in allen Zellen des Organismus aktiv sein müssen. Sie nennt man 'Haushaltsgene'. Andere wiederum sind nur in bestimmten Zellen oder bestimmten Geweben aktiv. Das sind 'Entwicklungsgene'", sagte Alexander Stark zum Hintergrund der Arbeit der IMP-Wissenschafter, die nun in "Nature" veröffentlicht worden ist.

Die Experten untersuchten mit einer von IMP-Forschern im vergangenen Jahr entwickelten Methode, wie bei dem Modellorganismus Drosophila melanogaster ("Fruchtfliege") die Regulation der beiden Gen-Arten von einander unterschiedlich funktioniert. Das muss sie auch, denn sonst würde ja in Entwicklung und Funktion von Zellen eines Organismus ein völliges Durcheinander auftreten.

"Haushalts-" und "Entwicklungsgene"

Die gesammelte Erkenntnis: Es gibt zwei Klassen von Promotoren, bei denen das Ablesen (Transkribieren) der Erbsubstanz startet - eine für "Haushalts-" und eine für "Entwicklungsgene". Zudem konnten sie zeigen, dass es auch zwei Klassen von Genom-Regionen gibt, an denen die Genaktivierung gesteuert wird (Verstärker oder Enhancer genannt) - eine Klasse pro Promotertyp.

Mit dem Protein Dref konnten sie darüber hinaus einen "Schalter" oder Transkriptionsfaktor identifizieren, der die Enhancer für Haushaltsgene erkennt, die typischerweise am Beginn der abzulesenden "Haushaltsgene" liegen, und der somit die Aktivierung des Gens antreibt. Stark erläuterte: "Die Gensequenz für diesen Transkriptionsfaktor findet sich auf der Erbsubstanz (DNA; Anm.), bei 'Haushaltsgenen' zumeist in der Nähe bzw. unmittelbar vor dem Promotor.

Der zweite "Schalter", einer für "Entwicklungsgene", ist das Protein Trl. Der Wissenschafter führte aus: "Die Sequenz für diesen Transkriptionsfaktor befindet sich in Entwicklungs-Enhancern, die oft weit weg von den Genen liegen, die sie kontrollieren."

Zellen "außer Rand und Band"

Eine Hypothese zur Erklärung dieses Phänomens könnte lauten, dass "Haushaltsgene" dauerhaft aktiv und daher einfach zu schalten sind, während "Entwicklungsgene" einer spezifischeren Steuerung unterliegen müssen, um eben die Eigenart von spezialisierten Zellen oder Geweben zu wahren. Klar ist, dass Störungen in diesem System auch mit Gesundheit und Krankheit in Verbindung stehen. Ein Beispiel dafür: Eine fehlende Kontrolle des richtigen Aktivierungsmusters von Genabschnitten in den Zellen kann bewirken, dass diese "außer Rand und Band" geraten. Auch Krebs kann die Folge sein. (APA, 20.12.2014)

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