Embryonale DNA-Geheimnisse: wie frühe Embryonen ihr Genom organisieren und differenzieren können

BerlinForscher der Kind Group haben neue Erkenntnisse darüber gewonnen, wie die DNA in frühen Embryonalzellen organisiert ist. Diese Entdeckungen, die am 16. September 2024 in Nature Genetics veröffentlicht wurden, geben Aufschluss darüber, wie die DNA im Zellkern während der ersten Entwicklungsphasen strukturiert ist.

Embryozellen sind einzigartig, da jede von ihnen das Potenzial besitzt, sich in jeden Zelltyp des Körpers zu verwandeln. Hier sind die wichtigsten Erkenntnisse ihrer Forschung:

• Ungewöhnliche DNA-Positionierung am Rand des Zellkerns in frühen Embryonen
• Gleichgewicht zwischen Proteinmodifikation und DNA-Attraktion
• Hohe Flexibilität in der möglichen Differenzierung früher Zellen

Die Struktur der DNA ist entscheidend, da sie bestimmt, welche Gene aktiv oder inaktiv sind. In den meisten Zelltypen ist die DNA am Rand des Zellkerns dicht gepackt und somit inaktiv. Bei frühen Embryozellen ist diese DNA jedoch nicht immer stillgelegt. Diese besondere Anordnung spielt eine wichtige Rolle dabei, die Fähigkeit der Zellen zu erhalten, sich in jede beliebige Zellart zu verwandeln.

Das Forschungsteam entdeckte, dass DNA, die weiter vom Rand des Zellkerns entfernt liegt, viele spezifische Proteinveränderungen aufweist. Diese Veränderungen scheinen die DNA vom Rand wegzudrängen. Dennoch bestimmt dies allein nicht die Position der DNA. Es ist das Gleichgewicht zwischen diesem drängenden Effekt und der natürlichen Anziehung der DNA zum Zellkernrand, das ihre Position festlegt.

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Das Verständnis dieser DNA-Anordnung hat viele potenzielle Anwendungen. Es könnte die regenerative Medizin voranbringen, indem es zeigt, wie man Zellen züchten kann, die sich in jeden Gewebetyp verwandeln können. Diese Forschung könnte auch die menschliche In-vitro-Fertilisation verbessern, indem sie den besten DNA-Aufbau in frühen Embryonen nachahmt und damit den Erfolg erhöht.

Die Forschung könnte das Gebiet der Epigenetik voranbringen, das sich mit Veränderungen der Genaktivität befasst, die zwar die DNA-Sequenz nicht verändern, aber dennoch beim Zellteilungsvorgang weitergegeben werden. Wenn wir verstehen, wie die Organisation der DNA in Embryonen entsteht und verändert wird, können wir diese Prozesse kontrollieren lernen, um Behandlungen zu ermöglichen, etwa bei Krebs, wo die DNA-Organisation oft gestört ist.

Diese Forschung der Kind Gruppe liefert entscheidende Erkenntnisse zur Entwicklung von embryonalen Zellen. Indem sie klärt, wie DNA in frühen Embryonen organisiert ist, trägt sie maßgeblich zur Verbesserung der medizinischen Wissenschaft und Behandlungsmethoden bei.