Veterinär-Biochemiker und Molekularbiologen der Universität Zürich entschlüsseln Mechanismus der Genabschreibung

(02.05.2012) Bei einer Entzündung werden Gene neu abgeschrieben, um eine Abwehrreaktion des Körpers einzuleiten. Dabei wird das Eiweiss ARTD1 auf der DNA neu arrangiert.

Diesen bis anhin unklaren Mechanismus haben nun Veterinärbiochemiker und Molekularbiologen der Universität Zürich entschlüsselt: ARTD1 wird von einer molekularen Schere in zwei Stücke geschnitten, was die Genabschreibung erleichtert.

Die Resultate sind wegweisend für das Verständnis von Entzündungsreaktionen und die Entwicklung neuer Entzündungshemmer.

Krankheiten und Verletzungen lösen in den Zellen unseres Körpers Warnsignale aus. Dadurch werden Gene abgeschrieben und Eiweisse neu hergestellt, verändert oder abgebaut, um die Zellen den äusseren Einflüssen anzupassen und den Organismus zu schützen.

Der Aufbau eines Eiweisses ist in der DNA kodiert. Um ein bestimmtes Eiweiss herstellen zu können, muss der entsprechende DNA-Abschnitt, die Gene, abgeschrieben und in ein Eiweiss übersetzt werden.

Die DNA ist im Zellkern als langer Faden enthalten, der von Eiweissen aufgewickelt und gebunden wird. Eines dieser Eiweisse ist ARTD1. Durch das Binden von ARTD1 an die DNA regelt die Zelle, welche Gene abgeschrieben werden.

Wenn Zellen in ihrer Umgebung Warnsignale oder Fremdstoffe wie Bakterien und Viren wahrnehmen, verändert sich das Profil der abgeschriebenen Gene und eine Entzündung wird ausgelöst.

Um solche Veränderungen der Genabschreibung zu ermöglichen, wird ARTD1 auf der DNA neu arrangiert und verteilt. Wie das genau funktioniert, war bis anhin unbekannt.

Nun hat die Gruppe um Prof. Michael Hottiger des Instituts für Veterinärbiochemie und Molekularbiologie der Universität Zürich entdeckt, wie sich ARTD1 bei Entzündungen von bestimmten Stellen auf der DNA löst und so die Genabschreibung auslöst.

Molekulare Schere

Wie die Forschenden in «Molecular Cell» zeigen, wird ARTD1 von einer molekularen Schere, dem Eiweiss Caspase 7, in zwei Stücke geschnitten. Diese Stücke lösen sich daraufhin von der DNA und der betroffene Abschnitt kann besser abgeschrieben werden.

Das Zerschneiden von Eiweissen durch Caspase 7 ist bis anhin hauptsächlich im Zusammenhang mit dem Zelltod bekannt. «Der Schnitt von ARTD1 durch Caspase 7 während der Entzündung stellt eine neue biologische Funktion dar. Sie ermöglicht uns ein neues Verständnis von Entzündungsreaktionen und kann längerfristig zur Entwicklung neuer entzündungshemmender Wirkstoffen führen», erklärt Prof. Hottiger.

Die Resultate sind von weitreichender Bedeutung, weil Entzündungen den meisten Krankheiten wie beispielsweise Krebs, Diabetes, Immunerkrankungen oder Stoffwechselbeschwerden zugrunde liegen.

Literatur:

Süheda Erener, Virginie Pétrilli, Ingrid Kassner, Roberta Minotti, Rosa Castillo, Raffaella Santoro, Paul O. Hassa, Jürg Tschopp, and Michael O. Hottiger. Inflammasome-Activated Caspase 7 Cleaves PARP1 to Enhance the Expression of a Subset of NF-kB Target Genes. Molecular Cell. 29 March, 2012. doi:10.1016/j.molcel.2012.02.016



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