Ärzte Zeitung online, 08.01.2010

Winzige Moleküle schalten Gene aus

FREIBURG (eb). Biologen der Universität Freiburg haben entdeckt, das winzige Genmolekühle, sogenannte microRNA, direkt mit Genen in Kontakt treten und diese dadurch abschalten können. Sie vermuten, dass dieser Genregulierungsmechanismus nicht nur bei den untersuchten Moosen, sondern auch bei Menschen vorkommt.

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Spitzenforschung als Kunstwerk: Winzige RNAs bringen DNA zum Schweigen

Foto: © Cell

RNA-Moleküle sind die mobilen Boten der Gene. Sie tragen die Information zur Herstellung von Eiweißen von der DNA zu den Ribosomen. Neben diesen Boten-RNAs haben alle Lebewesen winzige RNA-Moleküle, sogenannte microRNAs, die die Boten-RNAs und damit die Proteinproduktion behindern können.

Biologen der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg um Privatdozent Wolfgang Frank und Professor Ralf Reski vom Lehrstuhl für Pflanzenbiotechnologie entdeckten nun, dass solche microRNAs auch direkt mit Genen in Kontakt treten und diese dadurch abschalten können.

Mit Ausnahme einiger Viren wird in allen Lebewesen die Erbinformation, die Summe all ihrer Gene, in Form von DNA gespeichert. Aktive Gene werden in Boten-RNAs, die sogenannten mRNAs, umgeschrieben, die als Blaupausen für die Produktion von Proteinen an den Ribosomen dienen. Inaktive Gene werden nicht in mRNAs umgeschrieben.

Die feine Balance zwischen an- und abgeschalteten Genen ist in verschiedenen Organen unterschiedlich und verändert sich im Laufe der Entwicklung und unter Umwelteinflüssen. Wird diese Balance gestört, kommt es zu Missbildungen und Krankheiten wie Krebs. 2006 bekamen die US-amerikanischen Biologen Andrew Z. Fire und Craig C. Mello den Nobelpreis für Medizin für eine Technik, mit der sich Gene gezielt stumm schalten lassen.

Nun beschreiben die Freiburger Biologen zusammen mit Forschern des Max-Planck-Instituts für Entwicklungsbiologie in Tübingen, dass microRNAs nicht nur indirekt über die Behinderung von mRNAs, sondern auch direkt Gene abschalten können (Cell 140, 2010, 111). Dabei werden diese Gene chemisch durch das Hinzufügen von Methylgruppen stillgelegt. Solche Veränderungen werden in der Fachsprache der Biologen als Epigenetik bezeichnet.

Diesen neuen Mechanismus der Genregulation haben die Forscher bei dem Kleinen Blasenmützenmoos Physcomitrella patens, dem bevorzugten Forschungsobjekt am Freiburger Lehrstuhl für Pflanzenbiotechnologie, gefunden.

Als die Freiburger Biologen sogenannte Knockout-Moose erstellten, waren sie von dem Effekt überrascht, weil er allen bisherigen Erwartungen widersprach. Nun vermuten sie, dass der von ihnen aufgedeckte Mechanismus zur Genregulation nicht nur beim Moos vorkommt, sondern in vielen anderen Lebewesen, einschließlich Menschen.

Zur Studie "Transcriptional Control of Gene Expression by MicroRNAs" (bitte auf der Seite auf die Registerbuttons klicken)

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