Pflanzen und Fliegen vererben Histon-Code

26. September 2017 | Von | Kategorie: grundlagenforschung

Danhua Jiang & Frédéric Berger: DNA replication-coupled histone modification maintains Polycomb gene silencing in plants. Science 357, 15.09.2017, S. 1146-1149.

 Fides Zenk et al.: Germ line-inherited H3K27me3 restricts enhancer function during maternal-to-zygotic transition. Science 357, 14.07.2017, S. 212-216.

Wie es Zellen im Zuge der  Teilung gelingt, die epigenetisch wichtige Modifikation ihrer Histonproteine an Tochterzellen zu vererben, ist noch nicht in allen Einzelheiten verstanden. Jetzt klärten Forscher aus Wien diesen Vorgang für eine wichtige Histon-Markierung bei Pflanzen auf. Eine dreifache Methylierung des Lysins an Stelle 27 des H3-Histons (H3K27me3) macht das Erbgut kompakt und hemmt die Gen-Aktivierbarkeit. Nun entdeckten die Forscher, dass an Stellen mit dieser Markierung während der Zellteilung ein H3.1-Histon an die molekulare „Gabel“ bindet, die die DNA für die Verdoppelung spaltet. Dieses Histon ist einfach methyliert, wird aber von einem ebenfalls an die Gabel gebundenen Polycomb-Enzym in das dreifach methylierte Histon überführt, wenn es in die DNA der Tochterzellen eingebaut wird. Nun könne man das epigenetische Gedächtnis von Zellen während der Zellteilung gezielt beeinflussen und so die Entwicklung und Regenerationsfähigkeit ganzer Organismen verändern, folgern die Forscher.

Am Beispiel der gleichen Histonmarkierung gelang Fides Zenk vom Max-Planck-Institut für Immunbiologie und Epigenetik in Freiburg mit Kollegen sogar etwas sensationelles: Sie verfolgten den gesamten Weg einer generationsüberschreitenden epigenetischen Vererbung bei Fliegen. Die Forscher entdeckten, dass ein bereits in den mütterlichen Zellen angelegtes Muster von H3K27me3-Markierungen auch in den Eizellen aufrecht gehalten wird und auch nach der Befruchtung im frühen Embryo aktiv ist. Das Muster wird also über die Keimbahn weitergereicht. Im Embryo unterdrückt der geerbte Histon-Code schließlich bestimmte Gene  und ermöglicht eine gesunde Entwicklung. Andernfalls sterben die Embryos. Deshalb – und weil es H3K27me3-Markierungen ebenfalls in frühen Embryonen von Mäusen gibt – vermuten die Forscher, sie hätten womöglich ein wichtiges neues Prinzip der so genannten transgenerationellen epigenetischen Vererbung gefunden.

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