Neues zur Funktionsweise von Heterochromatin
Durch Bildung von Zentromeren und Telomeren gewährleistet Heterochromatin die ordnungsgemäße Aufteilung der Chromosomen bei der Zellteilung. Die Heterochromatinstruktur beeinflusst zudem die Genexpression. Allerdings ist trotz der Bedeutung für die zelluläre Expression noch kaum erforscht, wie dieses Material gebildet wird. Das Projekt HETCHROMPROJECT (Study of the determinants of heterochromatin formation and maintenance) untersuchte nun molekulare Schlüsselmechanismen der Heterochromatinbildung. Einer der Hauptakteure ist das ARS-bindende Protein ABP1. Die Analysen erfolgten an der Hefe Schizosaccharomyces pombe, einem idealen Modellsystem, da viele der Signalwege der genetischen Regulierung evolutionär konserviert und auch bei Säugern zu finden sind. Die Forscher von HETCHROMPROJECT fanden heraus, dass ABP1 die Transkription kleiner RNAs unterdrücken kann. Aber auch andere Gene wurden entdeckt, die die Transkription kleiner RNA an- und ausschalten. Insbesondere wird die Unterdrückung kleiner RNA aufgehoben, wenn das clr3-Histondeacetylase-Gen und der hip3-HIRA-Komplex nicht aktiv sind. Diese beiden Gene kodieren für Produkte, die die Stummschaltung von Genen (Silencing) durch Regulierung der Chromatinstruktur beeinflussen. In weiteren Studien mit einer Tagging-Methode wurden gereinigte Proteine identifiziert, die mit dem ABP1 Protein zusammenarbeiten. Die Deletion von ABP1 resultierte dabei in einem erweiterten Nukleolus, der die Organisation des Chromatins übernimmt. HETCHROMPROJECT untersuchte auch die Rolle neuer Proteine, die an der Heterochromatinregulierung beteiligt sind. In einem zweistufigen genetischen Screen wurden 83 Deletionsstämme identifiziert, an denen sich optimal Veränderungen der Heterochromatinstruktur im Zentromer untersuchen lassen. Einige dieser Gene wurden direkt mit der Heterochromatinstruktur in Zusammenhang gebracht, andere wiederum deuten auf neue Signalwege hin und erweitern das Forschungspotenzial. Heterochromatin ist für die Chromosomensegregation während der Zellteilung und den Erhalt der genomischen Integrität von Bedeutung. So lieferte das Projekt neue Erkenntnisse zur Vermeidung unerwünschter Transkription durch Regulierung der Chromatinstruktur und könnte damit neue Therapien für Krankheiten ebnen, bei denen die Genexpression durch eine veränderte Heterochromatinstruktur gestört ist.
Schlüsselbegriffe
Heterochromatin, Zentromer, Zellteilung, Genexpression, ABP1, Transkription
