Genomregulation während der Embryogenese
Unter Ägide des Projekts IMMRSRGE erforschten die Wissenschaftler Faktoren, die die räumliche Neuordnung bestimmter Genorte im Zellkern regulieren. Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung, digitale Mikroskopie und automatisierte Bildanalyse sollten dabei Aufschluss über die Genomfaltung und entsprechende Signalwege während der Einnistung der Blastozyste geben. Die Blastozyste ist bei Säugetieren das Entwicklungsstadium nach Befruchtung der Eizelle und enthält die innere Zellmasse (IZM), aus der schließlich der Embryo entsteht. Aus der IZM entwickeln sich zwei verschiedene Strukturen - der Epiblast und der Hypoblast. Diese Periode der Blastozysteneinnistung ist durch erhebliche Umbauprozesse im Chromatin gekennzeichnet. Genau wie pluripotente embryonale Stammzellen (ESZ), die aus Säugern-IZM isoliert werden, sind auch Epiblast-Stammzellen (epiSC) pluripotent, was für die Biomedizin von großer Bedeutung sein wird. Die Forscher analysierten nun vor allem Gene, die sich weg oder in Richtung der Kernperipherie bewegen, wenn sich ES-Zellen der Maus zu EpiSC differenzieren. Mittels RNA-Interferenz erfolgte eine selektive Hemmung der Genexpression nach dem Knockdown von Proteinen, die an der Modulation der Chromatinstruktur und –organisation beteiligt sind. Die mit dem Lamin-B1-Protein assoziierten DNA-Sequenzen wurden dann weiter analysiert und die Daten mit epigenomischen Datensätzen zu Histonmodifikationen vor und nach der ESZ-Differenzierung korreliert. Die Wissenschaftler identifizierten ein modifiziertes Histon, das an der fehlerhaften Umorganisation des Gens an die Kernperipherie der ESZ beteiligt ist. Diese Gene organisieren sich an die Kernperipherie in der Regel nur im Epiblastenstadium. Auf dieser Basis konnten dann weitere Faktoren im Chromatin, die mit der betreffenden Histonmodifikation in Zusammenhang stehen, sowie ihre mögliche Rolle bei der Neuordnung des Genoms im Zellkern untersucht werden. Die Projektergebnisse wurden 2013 auf zwei internationalen Konferenzen vorgestellt und sollen demnächst auch veröffentlicht werden. Neben neuen Erkenntnissen zur Genomfunktion unter physiologischen und pathophysiologischen Bedingungen ebnet dies auch neue Wege für den Einsatz von ESZ oder EpiSC bei der Geweberegeneration und Zelltherapie.
Schlüsselbegriffe
Genom, Embryogenese, Proteinfaltung, räumliche Reorganisation, innere Zellmasse
