Erste Schritte im Leben eines Menschen

26. Februar 2015 | Von | Kategorie: grundlagenforschung

Jesse R. Dixon et al.: Chromatin architecture reorganization during stem cell differentiation. Nature 518, 19.02.2015, S. 331-336.

Alexander M. Tsankov et al.: Transcription factor binding dynamics during human ES cell differentiation. Nature 518, 19.02.2015, S. 344-349.

Im Rahmen des US-amerikanischen Epigenome Roadmap Programms, das gerade einen Großteil seiner Resultate aus fünf Jahren Arbeit veröffentlichte (siehe Meldung Epigenomik startet durch), widmeten sich zwei der 88 Projekte den Veränderungen, die den Anfang jeden menschlichen Lebens markieren. Sie untersuchten die epigenetischen Unterschiede zwischen embryonalen Stammzellen, also jenen Zellen, aus denen theoretisch noch jeder denkbare Zelltyp des späteren Menschen werden kann, und den von ihnen abstammenden Zellen, die gerade die ersten Differenzierungsschritte hinter sich haben.

Die eine Gruppe um Bing Ren von der University of California kartierte den Histon-Code der embryonalen Stammzellen und ihre Abkömmlinge. Dabei geht es um biochemische Veränderungen der Histon-Proteine, die immer zu acht ein so genanntes Nukleosom bilden, um das sich der DNA-Faden mehr oder weniger dicht aufwickeln kann. Der Histon-Code entscheidet mit, wie dicht das Chromatin genannte DNA-Nukleosom-Gemisch gepackt ist, was wiederum starken Einfluss auf die Aktivierbarkeit der betroffenen Gene hat. Ren und Kollegen entdeckten nun, dass die ersten Zell-Generationen im Zuge ihrer Differenzierungsschritte das Chromatin massiv umbauen. Über das gesamte Erbgut hinweg, wechseln 36 Prozent des Erbguts von der aktivierbaren in die nicht aktivierbare Form oder umgekehrt.

Die andere Gruppe um Alexander Meissner aus Boston, Mitherausgeber dieses Newsletters, betrachtete, an welchen Stellen des Erbguts jene regulatorischen Proteine (Transkriptionsfaktoren) binden, die das Ablesen bestimmter für die Zelldifferenzierung wichtiger Gene induzieren, und welche epigenetischen Veränderungen diese Bindungen begleiten. Dabei zeigte sich, dass die Verwandlung der pluripotenten Zellen mit einer jeweils charakteristischen Veränderung der Methylierung der DNA verbunden ist. Gleichzeitig verwandeln die Transkriptionsfaktoren die Dichte des Chromatins. Beides geschah in Abhängigkeit davon, zu welchem späteren Keimblatt die Zelle gehören sollte. So fixiert die Epigenetik offenbar das jeweils typische Genaktivierungsmuster.

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