Es wurde untersucht, wie die in der Mutterzelle vorhandenen Histonproteine an einem Gen während der Zellteilung verteilt werden, und wie die Markierung durch PRC2 stattfindet

Den Mechanismus, wie nach einer Zellteilung Gene kopiert und um Histone gewickelt und die vom Enzym PRC2 markierten Histone wieder an exakt der selben Stelle platziert werden, hat ein Team um Jürg Müller vom Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried entschlüsseln können. Die Ergebnisse der Studie wurden in "Science" veröffentlicht.

"Die DNA ist wie eine große Bibliothek. Jedes Buch entspricht der genauen Bauanleitung für ein Protein. Obwohl in allen Zellen die selbe DNA-Bibliothek vorhanden ist, sind einige Bücher versiegelt. Eine Muskelzelle braucht andere Protein-Bauanleitungen wie eine Darmzelle", erklärt Müller.

Histone entscheiden, wie zugänglich ein Gen ist. An Genen, die inaktiv bleiben müssen, werden Histone durch das Enzym PRC2 chemisch modifiziert. "Wäre das Histon ein Buchverschluss, hilft PRC2 beim Versiegeln, und verhindert das Lesen", beschreibt Müller.

Konkret wurde untersucht, wie die in der Mutterzelle vorhandenen markierten Histonproteine an einem Gen während der Zellteilung verteilt werden, und wie neu eingebaute Histone die Markierung durch PRC2 erhalten. Dabei fanden die Forscher heraus, dass die schon markierten Histone zufällig auf die Tochterzellen verteilt werden. Damit PRC2 die neuen Histone versiegeln kann, muss es zuvor an Polycomb Response Elemente.

"Wird diese Polycomb Response Element-DNA aus der DNA entfernt, kann keine neue PRC2-Histonversiegelung mehr stattfinden. Dann gibt es nur die schon markierten Histone aus der Mutterzelle. Bei jedem weiteren DNA-Kopiervorgang und somit jeder Zellteilung wird die Anzahl der versiegelten Histone verdünnt und geht so nach einigen Teilungen komplett verloren", erklärt Erstautorin Friederike Laprell.

Der Verlust dieser Versiegelung führt dazu, dass Gene aktiv werden, welche neue Entwicklungsprogramme anschalten. So verlieren die Zellen in kürzester Zeit ihre Identität. "Gemeinsam bilden somit die Polycomb Response Element-DNA und PRC2 das Fundament um Gene vererbbar inaktiv zu halten. Nur so bleibt die Zellidentität über viele Generationen hindurch erhalten", fährt Müller fort.

Quelle: Science/APA

Bildquelle: APA (MPI für Biochemie)