07.05.2010 · Es könnte ein neues Prinzip in der Regulation von Genen sein. Zumindest in Stammzellen der Maus sind die Steuermodule des Genoms gespickt mit Molekülen, die das Ablesen vieler Bauanleitung unterdrücken.
Von Karin Hollricher
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Angefärbte Chromosomen mit dem Erbmaterial unter dem Mikroskop.
Von etlichen Organismen ist die genaue Sequenz der Genome bereits entschlüsselt. Auch die Aktivität vieler Gene ist bekannt. Doch werden die Ergebnisse, die von verschiedenen Zelltypen eines Organismus stammen, unterschiedlich interpretiert. So nutzt etwa eine sich entwickelnde Stammzelle andere Gene als etwa eine adulte Muskelzelle. Mit welchen Mitteln eine Zelle den Genomtext in der für sie adäquaten Weise verwendet, ist noch immer Gegenstand intensiver Forschung.
In einer genomweiten Analyse von Stammzellen der Maus haben jetzt Wissenschaftler vom Whitehead Institute for Biomedical Research in Cambridge (Massachusetts) herausgefunden, dass bei rund drei Viertel aller Gene zwar Moleküle auf dem Startpunkt sitzen, diese aber auf quasi "Pause" gestellt sind und damit ein Ablesen des Bauplans verhindert wird. Ein lange bekanntes und an der Entstehung von Krebs beteiligtes Molekül, c-Myc, hebt diese Sperre gezielt auf und aktiviert damit das fatale Gen ("Cell", Bd. 141, S. 432).
Viel mehr Pausenschalter als gedacht
Eine Erbanlage kann nur dann ihre Funktion ausüben, wenn ihre Information in Ribonukleinsäure kopiert - transkribiert - wird. Diese Abschrift ist die Vorlage zur Proteinherstellung. Das Ablesen und Kopieren ist ein komplexer Vorgang, der von vielen Molekülen kontrolliert und von sogenannten RNA-Polymerasen ausgeführt wird. Diese binden an Steuerelemente, die sich am Anfang der Gensequenzen befinden, und starten von dort die Herstellung der Kopien. Frühere Studien hatten gezeigt, dass es "Pausenmoleküle" geben muss, welche die RNA-Polymerasen buchstäblich anhalten. Man hielt dies jedoch für eine Spezialität nur weniger Gene. Die amerikanischen Forscher haben nun entdeckt, dass Polymerasen an drei Viertel aller Gene, gleich ob sie in einer Zelle aktiv sind oder nicht, gebunden und mehrheitlich durch Pausenmoleküle auf stumm geschaltet sind. "Wir stellen fest, dass wir einen gesamten zweiten Mechanismus in der Kontrolle der Genexpression bisher nicht kannten", sagt der Hauptautor, Richard Young.
© National Human Research Institute
Modell der Doppelhelix: Die Basenpaare erinnern an die Sprossen einer Strickleiter
Krebsgen neutralisiert den Schalter
Auf der Suche nach einem Signal, das die Transkription schließlich doch startet, stießen die Forscher zu ihrer eigenen Überraschung auf das Molekül c-Myc. Bei rund einem Drittel aller in den Mausstammzellen aktiven Gene neutralisiert c-Myc die Pausensignale. Dazu bedarf es aber der Hilfe eines weiteren Moleküls namens P-TEFb. Die Entdeckung ist vor allem für Krebsforscher spannend, ist c-Myc doch ein Faktor, der insbesondere auch Gene des Zellwachstums steuert. In vielen Tumorarten wurden hohe Konzentrationen von c-Myc gefunden. Möglicherweise werden so Gene angeschaltet, die Tumore wuchern lassen. K.H.
