System zum Entfernen von Erbgutmarkierungen im Labor nachgebaut
Markierungen im Erbgut sorgen dafür, dass jeweils die richtigen Gene abgelesen werden. Forschende vom Departement Biomedizin der Universität Basel haben nun erstmals im Reagenzglas den Mechanismus nachgebildet, mit dem Markierungen von der DNA entfernt werden können. Dies berichten sie im Fachmagazin «Nature Communications».
02. März 2016
In allen Zellen eines Lebewesens befindet sich das gleiche Genom – also die gleiche genetische Information, aus der sich der gesamten Organismus bauen lässt. Damit sich daraus unterschiedliche Zelltypen wie Muskel- oder Leberzellen entwickeln können, wird bei der Bildung jeder Zellart aber nur ein bestimmter Abschnitt des Genoms ausgelesen.
Diese Abschnitte des genetischen Codes werden an spezifischen Stellen durch chemische Modifikationen markiert, indem sogenannte Methylgruppen an die DNA angehängt werden. Dies drosselt die Aktivität bestimmter Gene und bewirkt, dass die jeweils richtigen Gene abgelesen beziehungsweise nicht abgelesen werden. Damit dieser Mechanismus stabil arbeitet, ist er umkehrbar: So können die molekularen Markierungen wenn nötig auch wieder verändert und entfernt werden.
Mechanismus im Reagenzglas nachgebaut
Wie die DNA-Demethylierung, also das Entfernen der Markierungen von der DNA, im Detail funktioniert, ist noch nicht vollständig geklärt. Forschende um Prof. Primo Schär vom Departement Biomedizin der Universität Basel konnten diesen zentralen Kontrollmechanismus nun erstmals im Reagenzglas mit menschlichen Proteinen nachbilden. Dabei ist es ihnen gelungen, Markierungen erfolgreich, vollständig und fehlerfrei aus der DNA zu entfernen, berichten sie im Fachjournal «Nature Communications».
«Das hat uns wichtige Informationen über die Funktionsweise dieses epigenetischen Editiersystems geliefert», sagt Schär. Die biochemische Nachbildung der DNA-Demethylierung wird es den Forschern in Zukunft auch ermöglichen, die Regulation des Systems besser zu verstehen, welche für die korrekte Embryonalentwicklung entscheidend ist, aber bei Fehlfunktionen auch an der Entstehung von Krankheiten wie Krebs beteiligt sein kann.
Originalbeitrag
Alain R. Weber, Claudia Krawczyk, Adam B. Robertson, Anna Kuśnierczyk, Cathrine B. Vågbø, David Schuermann, Arne Klungland & Primo Schär
Biochemical Reconstitution of TET1-TDG-BER Dependent Active DNA Demethylation Reveals a Highly Coordinated Mechanism
Nature Communications (2016), doi: 10.1038/ncomms10806
