Schlüsselprotein für Gen-Regulation identifiziert
Pflanzengenetiker vom Gregor Mendel-Institut für Molekulare Pflanzenbiologie der ÖAW in Wien sind dem Verständnis der epigenetischen Regulation einen entscheidenden Schritt näher gekommen / Ergebnisse in "Current Biology" publiziert
Marjori und Antonius Matzke, Senior Scientists am Gregor Mendel-Institut für Molekulare Pflanzenbiologie (GMI) der österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) sind Pioniere der Epigenetik-Forschung. Ihr Interesse gilt der Regulation der Genaktivität mittels kleiner RNA (short guide RNA, shRNA), die die Stilllegung von Genen (Gene silencing) vermittelt. Vor kurzem gelang es den Wissenschaftlern und ihren Kollegen, allen voran Dr. Tatsuo Kanno, eines der entscheidenden Proteine zu identifizieren, das die Voraussetzung für diese Regulation schafft. Es handelt sich dabei um den so genannten chromatin-modellierenden Faktor DRD1. Die Wissenschaftler vermuten, dass es die Aufgabe dieses Faktors ist, die beiden Doppelstränge der DNA so weit zu öffnen, dass in weiterer Folge Enzyme zur Stilllegung dieser Abschnitte ihre Wirkung entfalten können. Die shRNA ist bei diesem Regulationsprozess aufgrund ihrer charakteristischen Basenabfolge dafür verantwortlich, die richtige Andockstelle am DNA-Doppelstrang für DRD1 zu finden. DRD1 ist der erste chromatin-modellierende Faktor der bei der - von RNA geleiteten - epigenetischen Modifikation des Genoms eine Rolle spielt.
Die Wissenschaftler haben ein System entwickelt, bei dem der Vorgang der Stilllegung von Genen (Gene silencing) via shRNA experimentell reproduzierbar ist. Sie beweisen, dass an einer speziellen Mutante der Modellpflanze Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana), welcher der chromatin-modellierende Faktor DRD1 fehlt, die Stilllegung von Genen nicht möglich ist. Die wahrscheinliche Ursache dafür ist, dass in diesem Fall trotz der Anwesenheit der shRNA - wichtig für die Auswahl des richtigen Abschnitts - die DNA ihre dicht gepackte Struktur behält und daher für eine epigenetische Modifikation nicht zugänglich ist. Salopp ausgedrückt: Unter diesen Umständen lässt sich die "ausgewählte DNA-Datei nicht öffnen und verändern".
Epigenetik
Marjori und Antonius Matzke, Wittgensteinpreisträger des Jahres 1997, gehören zum Gründungsteam des noch jungen Gregor Mendel-Instituts für Molekulare Pflanzenbiologie (GMI) unter Leitung des Wiener Pflanzengenetikers Dieter Schweizer. Im Zentrum ihrer Forschungsinteressen steht die Epigenetik, die sich mit den vererbbaren Änderungen des Expressionspotentials von Genen befasst und eine Schnittstelle zwischen Umweltfaktoren und Erbanlagen darstellt. Wachstum und Differenzierung von Pflanzen, Tieren und Mikroorganismen geht immer mit einer selektiven Stilllegung von Genen einher. Marjori und Antonius Matzke und ihre Arbeitsgruppe am GMI fokussieren ihre Bemühungen auf funktionelle RNA Moleküle, wie etwa die shRNA. Diese kurzen Abschriften des Genoms kodieren nicht für ein Protein, sondern haben Signalfunktion und wirken zurück auf die DNA. Wie dies möglich ist, konnte in der jüngsten Arbeit, die in der aktuellen Ausgabe des Journals Current Biology veröffentlicht wird, geklärt werden.
Das Gregor Mendel-Institut - ein Zentrum der Pflanzenforschung in dynamischem Umfeld
Das GMI wurde im Jahr 2001 von der ÖAW mit dem Ziel gegründet, exzellente Grundlagenforschung auf dem Gebiet der Pflanzenmolekularbiologie in Österreich zu ermöglichen. Das GMI wird 2005/06 gemeinsam mit einem zweiten ÖAW-Institut, dem Institut für Molekulare Biotechnologie (IMBA), bei dem tierische Modellsysteme im Zentrum der Forschung stehen, das neue Laborgebäude in der Dr. Bohr-Gasse am Vienna Biocenter (VBC) beziehen. In unmittelbarer Nachbarschaft befinden sich das Pflanzenmolekularbiologie-Zentrum der Universität Wien (PMZ) und das renommierte Institut für Molekulare Pathologie von Boehringer Ingelheim (IMP). Am GMI werden bereits in der Pilotphase im Jahr 2006, einschließlich der in Ausbildung befindlichen PhD-Studenten und Post-Docs, etwa 60 Forscher arbeiten. Zurzeit gehören dem GMI sechs Forschergruppen an, die bis zur Fertigstellung des neuen Gebäudes in Labors der Universität Wien und der Universität für Bodenkultur untergebracht sind.
Kontakt:
Dr. Marjori Matzke
Österreichische Akademie der Wissenschaften (ÖAW)
Gregor Mendel-Institut für Molekulare Pflanzenbiologie (GMI)
Tel: +43 (1) 4277-29740
E-Mail: Marjori.Matzke@gmi.oeaw.ac.at
http://www.gmi.oeaw.ac.at/
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