Genomforscher erstellen Expressionsatlas der Maus
EU-finanzierte Wissenschaftler erstellten einen digitalen Atlas der Genexpression (Gene Expression Atlas) beim Mausembryo, um die Forschungen zur Transkription von Genen voranzubringen. Die im Fachblatt PLoS Biology veröffentlichte Studie wird den Forschern die nötigen Informationen zur Koexpression und Interaktion von entwicklungs- und krankheitsspezifischen Genen liefern. Die Forschungsmittel für die Studie stammen zum Teil aus dem Projekt EUREXPRESS (European consortium to generate a web-based gene expression atlas by RNA [ribonucleic acid] in situ hybridization), das mit fast 11 Millionen EUR unter dem Themenbereich "Biowissenschaften, Genomik und Biotechnologie im Dienste der Gesundheit" des Sechsten Rahmenprogramms (RP6) der EU finanziert wurde. EUREXPRESS erstellte eine Expressionsdatenbank für mehr als 20.000 Gene mittels In-situ-Hybridisierung der RNA bei Sagittalschnitten von Mäuseembryonen. Für die neue Forschungsarbeit integrierten Forscher des Telethon-Instituts für Genetik und Medizin (TIGEM) in Italien Genexpressionsdaten von mehr als 18.000 kodierenden Genen aus Hunderten anatomischer Strukturen in einen interaktiven, umfangreichen und frei recherchierbaren digitalen Expressionsatlas. Hierfür identifizierten sie Netzwerke sowohl gewebespezifischer als auch überlappender Gene. Die gewonnenen Erkenntnisse liefern neue Einblicke in entwicklungsspezifische Strukturen wie etwa das Telencephalon (Großhirn, oder auch Cerebrum), den größten, für verschiedene (z.B. motorische) Funktionen zuständigen Hirnabschnitt. Das Forscherteam ordnete Krankheitsphänotypen und Expressionsregionen kodierender Gene einander zu und extrahierte Informationen über die komplexe segmentale Organisation in Gehirnen von Säugetieren. Aufgrund der hohen zellulären Auflösung des EUREXPRESS-Atlas gelang es den Forschern, die Genmarker für die molekulare Charakterisierung von Organen und mögliche Marker für hämatopoetische Zelllinien zu identifizieren, ein weiteres Resultat war die genomweite Kartierung eines primären entwicklungsspezifischen Signalwegs. "Die aussagefähigen und hochauflösenden Daten enthüllten neue molekulare Domänen für mehrere entwicklungsspezifische Strukturen wie das Telencephalon, eine neue Organisationsstruktur im Hypothalamus und Einblicke in den Wnt [Signalweg] bei der Differenzierung von Nierenepithelien", heißt es in der Studie. Professor Andrea Ballabio von TIGEM zufolge war "die enge Zusammenarbeit aller beteiligten Forscher die Bedingung für das Gelingen der Studie, denn nur koordiniertes und kollaboratives Handeln führen zum Erfolg. Der Expressionsatlas wird dazu dienen, Genfunktionen und Krankheitsursachen künftig besser zu verstehen." Zur Forschungszusammenarbeit im Rahmen der Studie erklärt Professor und Koautor Stylianos E. Antonarakis von der Universität Genf, Schweiz: "Die enorme Aufgabe wurde von einem Team aus Spezialisten verschiedener Fachrichtungen bewältigt, die zusammen mehr als nur die Summe aller Teile ausmachten. Die frei recherchierbaren Daten und aussagefähigen Darstellungen werden all jenen Forschern ein unentbehrliches Werkzeug sein, die sich mit Genfunktionen und den molekularen Ursachen unzähliger genetischer Erkrankungen befassen." Den Forschern zufolge hat die Genomforschung viel dazu beigetragen, physiologische und pathophysiologische Prozesse von Infektionskrankheiten bis hin zu Krebserkrankungen besser zu verstehen. Die Erstellung umfangreicher Datenreihen und die Aufarbeitung der extrahierten Informationen zählten dabei zu den wichtigsten Aufgaben in der Genomforschung. "Zu wissen, wann und in welchen Geweben Gene aktiv sind, erleichtert wesentlich das Verständnis bzw. die Vorhersage physiologischer Gen- und Proteinfunktionen und deren Interaktion bei der Bildung komplexer Netzwerke, die wiederum die Grundlage für die Entwicklung und Funktion von Organen sind", schreiben die Forscher. "Parallel zur Erforschung von Gen-Netzwerken werden komplementäre Technologien angewandt, um die komplexe Gesamtheit eines Gen-Netzwerks zu verstehen." Anhand der Daten könnten künftig Expressionssignaturen für spezifische Zellpopulationen und Unterschiede in Genregionen identifiziert werden, die sich in strukturell komplexen Organen nur schwer dingfest machen lassen. An der Forschungsarbeit beteiligten sich Experten aus Frankreich, Deutschland, Italien, Spanien, der Schweiz, dem Vereinigten Königreich und den Vereinigten Staaten.Weitere Informationen unter: EUREXPRESS: http://www.eurexpress.org Telethon Institute of Genetics and Medicine (TIGEM): http://www.tigem.it/ PLoS Biology: http://www.plosbiology.org/home.action Den Artikel in PLoS Biology finden Sie: hier
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