Mehr über die Geheimnisse der Genexpression
Chromatin ist ein eng gepackter Komplex aus DNA (Desoxyribonukleinsäure) und Proteinen, u.a. so genannten Histonen, um die sich die DNA windet. Diese Windung und Bindung beschränkt den Zugriff von Transkriptionsfaktoren (TF), d.h. Molekülen, die die Transkription modulieren. Nur eine "Öffnung" des Komplexes gewährleistet die ordnungsgemäße Genexpression und Zellfunktion. Wird die hochdynamische, komplex regulierte Modulierung der Chromatinstruktur gestört, können Gene fehlerhaft exprimiert werden. Genaue Kenntnisse der Mechanismen und räumlich-zeitlichen Bindungsmuster in einer Einzelzelle oder kleinen Zellverbänden sind daher Voraussetzung, um die Genexpression im Detail zu verstehen. Die jüngst entwickelte Methode der Chromatin-Immunopräzipitation (ChIP) eignet sich hervorragend, um Histonmodifikation und Bindungsmuster zwischen Transkriptionsfaktoren und Chromatin zu analysieren. Mit der Immunopräzipitation an chemisch quervernetztem Chromatin (XChip) kann die Interaktion zwischen TF und DNA jedoch nur wenige Minuten lang analysiert werden, was auch eine Evaluierung der transienten Chromatinbindung und kleiner Populationen von weniger als 100 Zellen verhindert. Das EU-finanzierte Projekt ATLAS entwickelte nun eine Laser-ChIP-Methode (LChIP) mit zahlreichen Vorteilen gegenüber herkömmlichen Methoden. UV-Strahlung aus einem Ultrakurzpulslaser generiert in kürzester Zeit eine stabile Quervernetzung mit Nulllänge. Das Prinzip dabei beruht auf der inhärenten Photoreaktivität der angeregten Nukleotide in der DNA. Auf diese Weise wird das biologische System weniger gestört als durch chemische Quervernetzer wie Formaldehyd, was Analysen der transienten Interaktionen in kurzer zeitlicher Abfolge ermöglicht. Weiterhin wurden DNA-Amplifizierungsmethoden für sehr kleine Zellpopulationen optimiert. Die bahnbrechende Laser-ChIP-Technologie von ATLAS ermöglicht damit die Untersuchung transienter Bindungsereignisse zwischen Chromatin und anderen Molekülen, die kritisch für die Genexpression, aber mit herkömmlichen Methoden nicht detektierbar sind. Die Analyse zellselektiver genetischer und epigenetischer Programme für kleine Teilpopulationen bis hin zu einzelnen Zellen wird völlig neue wissenschaftliche Erkenntnisse hervorbringen. ATLAS kann auf diese Weise physiologische und pathologische zelluläre Prozesse genauer erklären und damit auch neue Therapien für genetische Erkrankungen fördern. Weitere Informationen unter: http://vimeo.com/15927539(öffnet in neuem Fenster) http://vimeo.com/15928069(öffnet in neuem Fenster)
