Zellbiologie

Histone regulieren Ablesung der DNA

Dresden - 26.09.2010, 07:29 Uhr


Histone, die häufigsten Proteine im Zellkern, greifen auf vielfältige Weise in die Regulation von Genen ein. Je nach Veränderung ihrer Grundstruktur aktivieren oder hemmen sie das Ablesen von Genen.

Obwohl in einem Organismus alle Zellen die gleichen Gene besitzen, werden diese unterschiedlich abgelesen. Dabei entstehen verschiedene Zelltypen mit jeweils anderer Proteinzusammensetzung. Die Wissenschaft, die sich mit diesem Phänomen beschäftigt, heißt Epigenetik. Fehler können zu Störungen in der Entwicklung eines Embryos oder zu Krankheiten wie Krebs führen.

Die menschliche Erbsubstanz (DNA) ist zwei Meter lang. Wie um Spulen ist sie um spezielle Proteine, die Histone, gewickelt, damit sie in den Zellkern mit einem Durchmesser von nur 0,006 Millimetern passt. Der so verpackte Komplex aus DNA und Proteinen wird als Chromatin bezeichnet. Bei der Entscheidung, welche Gene abgelesen und in Proteine übersetzt werden und welche nicht, spielen Veränderungen in der Struktur der Histone eine wichtige Rolle: Durch das Anfügen von chemischen Gruppen werden die Histone so modifiziert, dass sie von unveränderten Histonen unterschieden werden können. Auf diese Weise können sie eine gezielte Funktion an dieser speziellen Stelle im Genom ausführen. Eine der häufigsten Modifikationen ist die Methylierung, die dazu führt, dass weitere Proteine an die modifizierten Histone binden. So können sie das Ablesen eines Gens erleichtern oder aber verhindern.

Obwohl dies schon seit langem bekannt war, war die Identität der daran beteiligten Proteine größtenteils unbekannt. Die Wissenschaftler konnten jetzt für die fünf wichtigsten Methylierungen Proteine identifizieren, die an die veränderten Histon-Proteine binden. Die Ergebnisse der Wissenschaftler bilden die Grundlage für weitere Experimente, die ans Licht bringen sollen, welche Rolle die an die Histone bindenden Proteine genau spielen und wie die Histon-Modifikationen die Genregulation beeinflussen. Da auch bei einigen Krebserkrankungen Veränderungen der Histone sowie der Proteine, die an Histone binden, eine Rolle spielen, könnten die Ergebnisse auf lange Sicht auch zum besseren Verständnis dieser Erkrankungen und somit zu neuen Therapieansätzen führen, hoffen die Forscher.

Quelle: Vermeulen, M. et al. Cell 2010;142 (6):967-980


Dr. Bettina Hellwig


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