Präziserer Blick auf die Entstehung von Krankheiten

Untersuchung epigenetischer Informationen an lebenden Zellen

Der Forschungsgruppe von Prof. Albert Jeltsch am Institut für Biochemie und Technische Biochemie der Universität Stuttgart ist es erstmals gelungen, epigenetische Informationen des Erbguts an lebendigen Zellen auszulesen.

Zellkern einer menschlichen Zelle

Zellkern einer menschlichen Zelle mit den Komponenten des Detektionssystems. | Universität Stuttgart / IBTB

Dieses neue Verfahren wird es ermöglichen, die Entstehung von Krankheiten und andere biologische Entwicklungsprozesse besser zu verstehen und neue Therapieansätze zu entwickeln. Epigenetische Information besteht aus chemischen Veränderungen, die der DNA und den diese umgebenden Proteinen an definierten Positionen angehängt werden. Sie beeinflussen die Entwicklung von vielzelligen Organismen und sind wesentlich an der Entstehung von Krankheiten beteiligt. Wenn man die epigenetischen Informationen kennt, kann man erklären, warum verschiedene Zellen sich trotz gleichem Genom unterschiedlich verhalten und, so die Hoffnung, diese Prozesse beeinflussen.

Bisher nur an Zellproben möglich

Bisher konnte die Veränderung epigenetischer Informationen jedoch nur in mehreren Stufen an Zellproben untersucht werden, die dabei zerstört wurden. Dies ist deshalb von Nachteil, weil so Entwicklungsprozesse nur punktuell erfasst werden und die einzelnen Zellproben zudem unterschiedliche Merkmale aufweisen können.

Übergewicht schlägt sich auch auf dem Erbgut nieder

Die Festtags-Pfunde lagern sich nicht nur auf den Hüften, sondern auch auf der DNA ab. Das ist das Ergebnis einer großen internationalen Studie unter Federführung des Helmholtz Zentrums München, Partner im Deutschen Zentrum für Diabetesforschung, die nun veröffentlicht wurde.

weiterlesen

Aktivierung eines Fluoreszenzproteins

Mit der von der Gruppe um Professor Jeltsch entwickelten Methode zur Analyse epigenetischer Informationen an lebenden Zellen sind nun erstmals durchgehende Untersuchungen an derselben Zelle möglich. Das Verfahren beruht auf der spezifischen Bindung von Ankermolekülen im Genom, kombiniert mit der Erkennung von epigenetischen Signalen durch Leseproteine. Wenn diese Signale an einem bestimmten Ort vorhanden sind, binden beide Elemente dicht beieinander. Es kommt zur Aktivierung eines Fluoreszenzproteins, das in entsprechenden Fluoreszenzmikroskopen aufgespürt werden kann.

Reprogrammierung verfolgen

„Mit der neuen Methode können Entwicklungsprozesse in Zellen über längere Zeiträume und in verschiedenen Zellbereichen deutlich präziser beobachtet werden“, erklärt Jeltsch. „Dies eröffnet neue Möglichkeiten, die Reprogrammierung von epigenetischer Information während der Entwicklung von Organismen und auch bei der Entstehung von Krankheiten zu verfolgen.“ Profitieren könnte davon neben der Grundlagenforschung zum Beispiel die Tumortherapie. (idw, red)

 

Literatur:

Cristiana Lungu, Sabine Pinter, Julian Broche, Philipp Rathert, Albert Jeltsch: Modular fluorescence complementation sensors for live cell detection of epigenetic signals at endogenous genomic sites. Nature Communications, 2017 Sep 21; 8 (1): 649, DOI 10.1038/s41467-017-00457-z.