Ein 'Tête-à-tête' mit TET
Kürzlich entdeckten Wissenschaftler, dass die TET (Ten-Eleven-Translocation)-Familie von Dioxygenasen an der DNA-Demethylierung und Pluripotenz beteiligt ist. Diese Proteine wandeln 5-Methylcytosin (5mC) in 5-Hydroxymethylcytosin (5hmC), 5-Formylcytosine (5fC) und 5-Carboxycytosine (5caC) in DNA um und sind die einzigen bekannten Säugetierenzyme, die einen vollständigen Pfad der aktiven DNA-Demethylierung initiieren. Daher sind sie für viele biologische Prozesse wie zygotische epigenetische Reprogrammierung, pluripotente Stammzelldifferenzierung, Hämatopoese und Leukämie von zentraler Bedeutung. Das Projekt EPIPLUS (A novel epigenetic modification in pluripotent stem cells) befasste sich mit den zugrundeliegenden Wirkmechanismen dieser Enzyme in der frühen Entwicklung von Säugetieren, die bisher nur unzureichend beleuchtet wurden. Das Team von EPIPLUS kennzeichnete die Promotor- und Enhancer-Domänen in der DNA, die an der Regulierung von Tet1 und Tet2 in embryonalen Mausstammzellen beteiligt sind. Sie konnten die entwicklungs- und gewebespezifischen Expressionsmuster von Tet1 und Tet2 identifizieren. Ein noch wichtigeres Ergebnis ihrer Experimente war, dass die Tet1-vermittelte Hydroxymethylierung ein wichtiger Prozess während der embryonalen Entwicklung ist. Die Forscher erzeugten transgenen Maus-Reporterstämme für die zellzustandsspezifische Expression von Tet1 und kreuzten sie, um transgene Doppel-Reporter-Mausmodelle zu erhalten. Sie untersuchten die Kinetik der Zellreprogrammierung in diesen embryonalen Maus-Fibroblasten durch Tracking des Master-Pluripotenzfaktors Oct4. Sie stellten fest, dass Zellen über eine geordnete sequentielle Aktivierung von Enhancern, die sowohl Oct4 als auch Tet1 regulieren, erfolgreich in Richtung induzierter pluripotenter Stammzellen (iPS) re-programmiert wurden. Unter Verwendung von Reporter-Mustern werden zurzeit noch weitere Analysen der stufenspezifischen Umprogrammierung von Zwischenprodukten durchgeführt, um die kritischen epigenetischen Veränderungen, die für vollständig naive Pluripotenz in iPSC erforderlich sind, zu bestimmen. Die Ergebnisse von EPIPLUS sollten den Wissenschaftlern helfen, eine epigenetische Blaupause der Embryonalentwicklung bei Säugetier zu schaffen, die auch bei der In-vitro-Manipulation des Zellschicksals helfen wird. Da eine deregulierte TET-Aktivität mit Entwicklungsstörungen und Krebs in Verbindung gebracht wird, könnten die Forscher die aus dieser Studie hervorgehenden Erkenntnisse in Krankheitsmodellen, toxikologischen Studien und zelluläre Ersatztherapien verwenden.
Schlüsselbegriffe
TET, Demethylierung, Pluripotenz, epigenetische Reprogrammierung, EPIPLUS, Oct4, iPSC
