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Genschleifen entscheiden über ein- oder beidseitige Transkription

Raffinierte Spieler können bei manchen Spielzeugrennbahnen eine Weiche umlegen und so das Fahrzeug ihres Gegenspielers auf eine Endlosschleife schicken. Zellen gehen deutlich weniger subtil vor – sie ändern gleich die ganze Streckenführung. Wissenschaftler am Europäischen Laboratorium für Molekularbiologie in Heidelberg (EMBL) und der Universität Oxford konnten in einer am 27. September 2012 im Fachmagazin Science veröffentlichten Studie zeigen, dass Zellen die Laufwege der Transkriptionsmaschine, die die Informationen von der DNA abliest, manipulieren. Die Zellen formen DNASchleifen, lösen sie wieder auf und kontrollieren so, ob sich die Transkriptionsmaschine in eine oder beide Richtungen entlang des DNA Strangs bewegt. “Wir haben entdeckt, dass Genschleifen bi-direktionale Promotoren in Einbahn-Systeme umwandeln können“, so Lars Steinmetz, der Studienleiter am EMBL.

Bereits vor drei Jahren hat die Arbeitsgruppe um Steinmetz eine Besonderheit der Transkription entdeckt: Die Transkriptionsmaschine, die zunächst auf den Promotern, also den Startsequenzen für die Transkription, andockt, bewegt sich nicht nur entlang des Gens sondern auch in entgegengesetzter Richtung. Allerdings schien das nicht überall der Fall zu sein, denn bei manchen Genen waren die Promotoren nur in einer Richtung aktiv. In der Zwischenzeit haben Nicholas Proudfoot und seine Kollegen von der Universität Oxford gezeigt, dass Gene sich zu einer Schleife drehen können. Folglich ist die Transkriptionsmaschine, sobald sie das Ende des Gens erreicht hat, gleich wieder bereit vom Anfang des Gens zu starten. Zudem hat die Arbeitsgruppe um Proudfoot nachgewiesen, dass sich diese Schleifen nicht ausbilden können, wenn ein bestimmtes Protein inaktiviert wurde.

Bei der Analyse des gesamten Hefegenoms haben Steinmetz, Proudfoot und Kollegen jetzt herausgefunden, dass wenn Gene mit einem ‚Einbahn‘-Promotor keine Schleifen bilden können, die Transkription dieser Promotoren bi-direktional wird. Offensichtlich können mehr Transkriptionsmaschinen in die Gegenrichtung arbeiten, wenn sie nicht in den Schleifen gefangen sind. Dieses Verhalten beeinflusst auch andere Gene. Indem Zellen Schleifen ausbilden und wieder lösen, können sie nicht nur kontrollieren was mit den dortigen Genen passiert, sondern auch genomweit in die Transkriptionsregulation eingreifen.

Die Forscher versuchen nun zu verstehen, wie und wann sich die Schleifen ausbilden, zum Beispiel als Antwort auf eine Veränderung im zellulären Umfeld, oder auch wie das Auflösen einer Schleife die Transkription kurzer DNA Abschnitte innerhalb eines Gens beeinflusst. Weitere Fragen, die Steinmetz brennend interessieren: „Was passiert, wenn ein Promotor zwei Gene aktiviert? Sind diese dann auch geschleift und wie genau läuft das ab?“

Literatur:
Tan-Wong, S.M., Zaugg, J.B., Camblong, J., Xu, Z., Zhang, D.W., Mischo, H.E., Ansari, A.Z., Luscombe, N.M., Steinmetz, L.M., Proudfoot, N.J. Gene loops enhance transcriptional directionality. Published online in Science Express, 27 September 2012.

Seiten-Adresse: https://www.gesundheitsindustrie-bw.de/de/fachbeitrag/pm/genschleifen-entscheiden-ueber-ein-oder-beidseitige-transkription/