Ganze zwei Meter misst der DNS-Faden der Erbsubstanz in jeder einzelnen menschlichen Zelle. Damit das Kunststück, dieses Informationsband in den kleinen Zellkern zu bändigen, überhaupt gelingt, wird die DNS wie Wollknäuel um so genannte Nukleosomen aufgewickelt. Diese kleinen Körperchen sitzen dicht an dicht auf der Doppelhelix der DNS und bilden ihrerseits geordnete Spiralen, die sich zu größeren Schlaufen legen. Damit ist der Erbschatz durchaus nicht willkürlich zusammenge-worfen, sondern bildet eine säuberlich aufgedrehte Struktur und nutzt den Raum im Kern optimal aus. "Allerdings geht das zu Lasten der Zugänglichkeit der DNS. Damit etwa Aktivierungsfaktoren an ihr Ziel gelangen, muss die aufgewickelte DNS zunächst wieder freigelegt werden", erklärt Achim Leutz vom Max-Delbrück-Zentrum in Ber-lin-Buch.
Um bestimmte Gene für ihre Ablesung auszupacken, geht die Zelle sehr zielge-richtet vor: Jeder Zelltyp legt nur die Gene frei, die er auch wirklich benötigt. Den ersten Schritt dazu machen dabei so genannte Transkriptionsfaktoren, die kurze Signale auf der DNS erkennen. So enthält etwa eine Fettzelle völlig andere Späher als ein weißes Blutkörperchen und aktiviert deshalb auch andere Gene. Die Transkriptionsfaktoren locken dann den eigentlichen Entpackungskünstler an, den so genannten "swi/snf-Komplex". Diese biologische Maschine lockert die DNS rund um die Nukleosomen und schiebt sie wie Eisenbahnwagen auf den Gleisen eines Rangierbahnhofs auf dem Faden der Erbsubstanz hin und her. Der Weg zu den Genen ist somit frei. "Wir konnten erstmals bei Vorläuferzellen sowie bereits differenzierten Zelltypen Gene aktivieren, die sie normalerweise nie verwenden, indem wir Transkriptionsfaktoren und aktivierte swi/snf-Komplexe hineingaben", berichtet der Molekularbiologe.
Doch Leutz und sein Team gelang damit ein weiterer Clou, denn sie steuerten die Zellen nicht nur kurzfristig um: Selbst nach vielen Zellteilungen blieb die künstlich veränderte Genaktivität erhalten. Das Verpackungsmuster der DNS werde offenbar von der Mutter- auf die Tochterzellen übertragen, vermuten die Forscher. Das könnte erklären, warum in der Entwicklung kurzfristige Signale ausreichen, um das Schicksal einer ganzen Zelllinie dauerhaft zu bestimmen. "Es hat sich bereits in den vergan-genen Jahren gezeigt, dass eine Reihe von Krebsgenen direkt mit dem Verpackungsgrad der DNS zusammenhängen. Es gibt inzwischen bereits Experimente, in denen die Aktivität von Verpackungsenzymen durch Pharmaka beeinflusst und so eine Veränderung des Krebsgeschehens erzeugt werden konnte." Indizien wiesen etwa darauf hin, dass bei bestimmten Blutkrebsen die entarteten Zellen über eine solche Manipulation für eine Chemotherapie sensibilisiert werden könnten.
[Quelle: Volkart Wildermuth]
Um bestimmte Gene für ihre Ablesung auszupacken, geht die Zelle sehr zielge-richtet vor: Jeder Zelltyp legt nur die Gene frei, die er auch wirklich benötigt. Den ersten Schritt dazu machen dabei so genannte Transkriptionsfaktoren, die kurze Signale auf der DNS erkennen. So enthält etwa eine Fettzelle völlig andere Späher als ein weißes Blutkörperchen und aktiviert deshalb auch andere Gene. Die Transkriptionsfaktoren locken dann den eigentlichen Entpackungskünstler an, den so genannten "swi/snf-Komplex". Diese biologische Maschine lockert die DNS rund um die Nukleosomen und schiebt sie wie Eisenbahnwagen auf den Gleisen eines Rangierbahnhofs auf dem Faden der Erbsubstanz hin und her. Der Weg zu den Genen ist somit frei. "Wir konnten erstmals bei Vorläuferzellen sowie bereits differenzierten Zelltypen Gene aktivieren, die sie normalerweise nie verwenden, indem wir Transkriptionsfaktoren und aktivierte swi/snf-Komplexe hineingaben", berichtet der Molekularbiologe.
Doch Leutz und sein Team gelang damit ein weiterer Clou, denn sie steuerten die Zellen nicht nur kurzfristig um: Selbst nach vielen Zellteilungen blieb die künstlich veränderte Genaktivität erhalten. Das Verpackungsmuster der DNS werde offenbar von der Mutter- auf die Tochterzellen übertragen, vermuten die Forscher. Das könnte erklären, warum in der Entwicklung kurzfristige Signale ausreichen, um das Schicksal einer ganzen Zelllinie dauerhaft zu bestimmen. "Es hat sich bereits in den vergan-genen Jahren gezeigt, dass eine Reihe von Krebsgenen direkt mit dem Verpackungsgrad der DNS zusammenhängen. Es gibt inzwischen bereits Experimente, in denen die Aktivität von Verpackungsenzymen durch Pharmaka beeinflusst und so eine Veränderung des Krebsgeschehens erzeugt werden konnte." Indizien wiesen etwa darauf hin, dass bei bestimmten Blutkrebsen die entarteten Zellen über eine solche Manipulation für eine Chemotherapie sensibilisiert werden könnten.
[Quelle: Volkart Wildermuth]