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Ein- und Ausschalter der Gene: Münstersche Wissenschaftler entdecken neue Form der Transkription zur Genregulation

Prof. Wojciech Makalowski (l.) und Prof. Jürgen Brosius (Foto: Amit Pande)

Münster (mfm/sm) – Die Genregulierung ist bis heute in der Wissenschaftswelt nicht vollkommen verstanden; die genauen Vorgänge sind noch immer eine Blackbox. Prof. Wojciech Makalowski und Prof. Jürgen Brosius von der Universität Münster (WWU) haben nun ein wenig mehr Licht ins Dunkel gebracht: In einer Studie fanden sie heraus, dass viele durch Transkription entstandene RNA-Stränge gar keine Funktion haben und allein durch den Akt ihrer Transkription der Regulierung benachbarter Gene dienen. Die Forschungsergebnisse der Wissenschaftler wurden im Fachmagazin Nucleic Acids Resaerch veröffentlicht und könnten in Zukunft weitreichende Folgen für neue Behandlungsmethoden beispielsweise für Krebspatienten haben.

Fast jede Zelle in unserem Körper trägt identische genetische Informationen. Entscheidend für die Ausprägung und die Funktion einer Zelle – ihren Phänotyp – ist die Genexpression. Ihr wiederum liegt die Genregulation zugrunde: Bestimmte Gene werden beispielsweise bei der Transkription, also der Umschreibung von DNA zu RNA, aus- oder eingeschaltet. Dazu binden Transkriptionsfaktoren in der Nähe des Enzymkomplexes RNA-Polymerase, dem sogenannten Promoter, der für die Transkription nötig ist. „Die Transkriptionsfaktoren können den Umschreibungsprozess von DNA zu RNA in Gang setzen, aber auch blockieren. Sie stecken damit quasi den aktiven Bereich auf der DNA ab und sind sozusagen die Ein- und Ausschalter für die Gene“, erklärt Prof. Makalowski, Direktor des Institutes für Bioinformatik an der Medizinischen Fakultät der WWU.

„Wir konnten in unserer Studie zeigen, dass auch Transkription von anderen Stellen als dem eigentlichen Promoter initiiert wird. Wenn diese dann über Stellen fortschreitet, an die andere Transkriptionsfaktoren andocken könnten, wird dadurch die Expression des benachbarten Gens stark verändert“, so Prof. Jürgen Brosius vom Institut für Experimentelle Pathologie. Die entstandenen Transkripte selbst hatten dabei keine weitere Funktion, die Zelle baute sie wieder ab. „Wir haben also gezeigt, dass nicht jede RNA auch weiter genutzt wird, wovon man lange ausging. Transkription kann auch allein dem Vorgang der Regulation von benachbarten Genen dienen, weil dort die Transkriptionsfaktoren nicht mehr andocken können. Das ist etwa mit einem Zug vergleichbar, der auf einem bestimmten Gleisabschnitt fährt, so dass währenddessen kein anderer auf dieses Gleis geleitet werden kann“, erklärt Brosius weiter. Dieser neue Aspekt ist ein wichtiger Baustein für das generelle Verständnis der Genregulierung und damit beispielsweise auch von Tumoren, da deren Wachstum besser verstanden werden kann.

Das münstersche Projekt konnte durch die Zusammenarbeit beider Institute und einer Kooperation mit der Medizinischen Hochschule Brandenburg realisiert werden. Insgesamt forschten die Wissenschaftler über fünf Jahre lang an ihrer Entdeckung.

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