Epigenetische Erkennung von Transposonen
Austauschbare Elemente sind DNA-Sequenzen, die inhärent in der Lage sind, innerhalb des Genoms von einer Position zur anderen zu springen. Dieses Attribut könnte möglicherweise Insertionsmutagenese auslösen, was für die Zellen schädlich wäre. Eukaryotische Zellen haben Mechanismen entwickelt, um mit der mutagenen Fähigkeit der austauschbaren Elemente umzugehen, indem sie sie in das transkriptionell inaktive Heterochromatin platzieren. Die Fähigkeit der Zellen, zwischen nützlicher DNA und solchen Elementen zu unterscheiden, entsteht durch kleine nicht-kodierende RNA-Moleküle. Das Hauptziel des EU-finanzierten TETRAHYMENA-Projekts (RNA directed DNA elimination in Tetrahymena) war die Untersuchung des Mechanismus, durch den kleine RNA-Moleküle austauschbare Elemente in Heterochromatin einschließen. Zu diesem Zweck verwendeten sie den beispielhaften Protozoon-Organismus Tetrahymena, der fast 10.000 intern eliminierte Sequenzen (IES) im Zusammenhang mit austauschbaren Elementen während der geschlechtlichen Fortpflanzung entfernt. Neue Hinweise haben gewisse Heterochromatinkomponenten (Lysin-methylierte Histone und HP1-ähnliches Protein) identifiziert, die speziell mit solchen IES in Verbindung gebracht werden. Außerdem sind die Enzyme (Dicer, Argonaut), die für die Produktion von kleinen RNA-Molekülen notwendig sind, essentiell für die Eliminierung von DNA. Die TETRAHYMENA-Forscher enthüllten, dass das Muster der DNA-Eliminierung komplementär zu dem somatischen Genom durch den selektiven Abbau von kleinen RNA-Molekülen epigenetisch gesteuert wird. Die Forscher fanden heraus, dass die Methylierung kleiner RNA-Moleküle diesen epigenetischen Vorrang erleichtert. Sie enthüllten auch, dass diese kleinen RNA-Moleküle in den Nukleus eingeführt werden — der erste Indikator für den Mechanismus, der selektiv funktionell gereifte, kleine RNA-Moleküle in den Nukleus transportiert. Weiterhin fanden die Wissenschaftler heraus, dass eine domestizierte PiggyBac-Transposase den Exzisionsprozess der DNA-Eliminierung beschleunigt. Zusammen zeigten die TETRAHYMENA-Daten den Mechanismus der RNA-gesteuerten epigenetischen Erkennung von vertauschbaren Elementen in eukaryotischen Zellen. Die Rollen von Chromatin und Epigenetik in diesem Vorgang werden künftige Studien über die Ruhigstellung von RNA und Chromatin vereinfachen.
Schlüsselbegriffe
Transposon, Heterochromatin, kleine RNA-Moleküle, Tetrahymena, IES, intern eliminierte Sequenz, Argonautenprotein, Transposase
