Genetisches Rätsel gelöst: Mechanismus hinter 'springenden Genen' enthüllt durch DDM1-Protein

BerlinDie Forscher Akihisa Osakabe und Yoshimasa Takizawa von der Universität Tokio haben herausgefunden, wie das DDM1-Protein bestimmte mobile Gene in der Pflanze Arabidopsis thaliana (Ackerschmalwand) steuert. Ihre Erkenntnisse tragen zum Verständnis genetischer Erkrankungen beim Menschen bei, die durch ähnliche Mutationen mobiler Gene verursacht werden, da ein verwandtes Protein namens HELLS beteiligt ist.

DDM1 hält „springende Gene“ inaktiv, indem es sie leichter mit chemischen Stoffen bedeckt, die verhindern, dass sie abgelesen werden. Diese chemischen Stoffe verhindern, dass die „springenden Gene“ sich im Genom bewegen. Es ist wichtig zu verstehen, was DDM1 tut, denn diese Gene können große Veränderungen im genetischen Code verursachen, die sowohl nützlich als auch schädlich sein können.

Wichtige Erkenntnisse aus der Forschung:

• DDM1 greift Transposons innerhalb von Nukleosomen an.
• Kryo-Elektronenmikroskopie wurde zur Abbildung der Strukturen eingesetzt.
• Bindungsstellen von DDM1 an DNA wurden innerhalb von Nukleosomen identifiziert.
• DDM1 erhöht die Flexibilität des Nukleosoms, um chemische Markierungen zu ermöglichen, die die Transkription von Transposons unterdrücken.

Die Forscher nutzten Kryo-Elektronenmikroskopie, um detaillierte Bilder zu erfassen. Dadurch konnten sie die Struktur von DDM1 sowie dessen Interaktion mit DNA in Nukleosomen erkennen. Sie fanden heraus, dass DDM1 das Nukleosom öffnet, sodass chemische Marker hinzugefügt werden können, die die Genaktivität unterdrücken.

„Die klaren Aufnahmen von DDM1 und dem Nukleosom waren äußerst faszinierend“, erklärte Osakabe. „Es war schwierig, diese Bilder zu erzeugen, aber das Resultat hat sich definitiv gelohnt.“

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Die Studie ergab, dass DDM1 an bestimmten Stellen der DNA innerhalb des Nukleosoms anhaftet. Diese Stellen sind normalerweise verschlossen, doch sie werden flexibler, was das Anheften chemischer Markierungen, die die Genaktivität blockieren, erleichtert. Diese Markierungen verhindern, dass Transposonen, auch bekannt als "springende Gene", kopiert werden.

Diese Forschung ist bedeutsam, da HELLS, das menschliche Äquivalent von DDM1, in ähnlicher Weise arbeitet. Entdeckungen in diesem Bereich könnten neue Behandlungen für genetische Krankheiten, die durch Genmutationen verursacht werden, ermöglichen. Darüber hinaus könnte das Verständnis, wie Pflanzen und andere Organismen ihr Erbgut verwalten, zu besseren Ernten oder neuen Technologien führen.

Springende Gene sind faszinierend, da sie bedeutende Veränderungen im Erbgut bewirken können, so Osakabe. Die Untersuchung von Proteinen wie DDM1 hilft uns, grundlegende Lebensprozesse zu verstehen und kann praktische Vorteile bieten.

Osakabe und Takizawas Arbeit hat bedeutende Fortschritte in der Genetikforschung erzielt. Sie beschreiben, wie DDM1 „springende Gene“ steuert, was unser Verständnis der Pflanzengenetik verbessert. Diese Erkenntnisse könnten zu neuen Methoden zur Verbesserung der menschlichen Gesundheit und Landwirtschaft führen. Ihre Forschung könnte uns helfen, genetische Erkrankungen effektiver zu managen und zu behandeln.