Neuer SFB - Wie verpackte Gene gesteuert werden

31.05.2013 - Deutschland

Das fadenförmige Erbmolekül DNA passt nur in den Zellkern höherer Organismen, wenn es als eng verpackter DNA-Protein-Komplex vorliegt, der als Chromatin bezeichnet wird. Dazu wird die DNA um einen Kern aus Histon-Proteinen zu sogenannten Nukleosomen gewickelt und durch spezielle Proteine dicht gepackt. Diese Verpackung schützt einerseits die DNA. Andererseits muss die Aktivierung oder Stilllegung bestimmter Gene möglich bleiben, und auch für die Zellteilung und die DNA-Reparatur muss die Erbsubstanz zugänglich sein. Daher kann Chromatin flexibel seine Struktur und Zusammensetzung ändern und so den Zugang zu den jeweils benötigten Genen steuern – dieser Vorgang ist essentiell für alle Lebensprozesse in der Zelle.

Welche Mechanismen dem Chromatin die notwendige Plastizität verleihen, wird nun im Rahmen des neu eingerichteten SFB „Chromatindynamik“ erforscht. „Bislang nahm man an, dass Chromatin im Zellkern die meiste Zeit in stabilen Zuständen vorliegt. Neue Erkenntnisse gehen jedoch von einer wesentlich größeren Dynamik aus“, sagt Peter Becker vom Adolf-Butenandt-Institut der LMU, der Sprecher des neuen SFB. Damit das Chromatin etwa auf Stoffwechselsignale, veränderte Umweltbedingungen oder Entwicklungsprozesse reagieren kann, wird es immer wieder umgeformt und chemisch modifiziert.

Hier setzt die Grundlagenforschung des SFB an: Die Forscher erhoffen sich einen Einblick in die grundlegenden Struktureigenschaften und die Dynamik des Chromatins – und zwar beginnend bei der Betrachtung einzelner Atome über die Molekülebene bis hin zu mikroskopisch darstellbaren Zellkern-Strukturen. Im Fokus stehen dabei drei Themenschwerpunkte: Der Umbau von Nukleosomen, Histonmodifikationen sowie die Dynamik von Chromatin-Strukturen, die die Genaktivität hemmen.

Ein für uns sehr wichtiger Aspekt und eine besondere Stärke des SFB ist die interdisziplinäre Untersuchung vieler verschiedener Aspekte der Chromatindynamik, die sich gegenseitig beeinflussen“, sagt Becker, „wir untersuchen ein komplexes System, das sich nur entschlüsseln lässt, wenn alle regulatorischen Mechanismen einbezogen werden können“. Deshalb legen die Wissenschaftler großen Wert auf einen intensiven Austausch zwischen den beteiligten Gruppen, die gemeinsam eine große Bandbreite an theoretischer, methodischer und technologischer Expertise in das Projekt einbringen. München hat seit langem eine starke Position als Standort für Chromatinforschung und viele der nun beteiligten Gruppen kooperierten bereits in der Vergangenheit. Damit ist der SFB in einem idealen wissenschaftlichen Umfeld angesiedelt.

Der neue SFB „Chromatindynamik“ wird am 1. Oktober seine Arbeit aufnehmen und bis 2017 mit rund 10 Millionen Euro gefördert werden. Neben der LMU als Sprecherhochschule sind das Helmholtz Zentrum München sowie das Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried beteiligt.

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