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Forschern des Instituts für Genetik und Molekular- und Zellbiologie (CNRS/ Inserm/ Universität Straßburg) [1] ist es gelungen, "Bild für Bild" die Initiierung der DNA-Transkription [2] zu sequenzieren und dadurch unbekannte Mechanismen zu entschlüsseln. Diese Ergebnisse einer Zusammenarbeit mit einer Forschergruppe der amerikanischen Universität Vanderbilt (Nashville, Tennessee) wurden am 17. Juni 2010 in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht [3].
Die Expression der Gene erfolgt in 2 Etappen: die Transkription der DNA in RNA und die Translation der RNA in Proteine. Die Transkription beruht auf der Interaktion von mehr als 50 regulierenden Molekülen, die das Lesen eines Gens "zur richtigen Zeit am richtigen Ort" ermöglicht. Der kleinste Fehler beeinträchtigt den gesamten Transkriptionsprozess. Die Straßburger Forscher um Patrick Schultz interessierten sich dabei besonders für die Struktur der an der Transkription beteiligten Moleküle und versuchten die Mechanismen ihrer Interaktionen zu entschlüsseln.
Die Struktur des Transkriptionsfaktors TFIID ist gelb markiert, der Transkriptionsaktivator Rap1 rot, der Transkriptionsfaktor TFIIA blau und die DNA-Schleife grün.
© G Papai/IGBMC
Bei der Analyse der Transkriptionskomplexe durch elektronische Kryomikroskopie kann ein Molekül in einem hydratisierten Zustand beobachtet werden, der seinem natürlichen Zustand sehr ähnlich ist. Auf jedem mit dem Mikroskop gemachten Bild sind Tausende Ansichten eines einzigen Moleküls unter verschiedenen Blickwinkeln und zu unterschiedlichen Zeitpunkten des Reaktionszyklus zu sehen. Eine statistische Analyse dieser Bilder ergab unterschiedliche 3D-Konformationen, die spezifisch für die verschiedenen Schritte der Transkriptionsinitiierung sind. So konnten die Forscher "Bild für Bild" sequenzieren und einen Film über die ersten Etappen der Transkription "drehen" [4].
Die Forscher um Patrick Schultz interessierten sich besonders für den Transkriptionsfaktor TFIID, ein komplexes Protein, das als "Zusammenbau-Plattform" bei der Transkriptionsinitiierung dient. Durch den Einfluss des Rap1 Aktivators, der oberhalb des zu transkribierenden Gens fixiert ist, wird der TFIID angezogen und bindet sich an die DNA. In Verbindung mit einem weiteren Transkriptionsfaktor – TFIIA - verändert der TFIID seine Form und ermöglicht die Initiierung der Transkription durch das Enzym RNA-Polymerase. Die Besonderheit dieses Mechanismus beruht auf der Bildung einer DNA-Schleife, mit der es möglich ist, die RNA-Polymerase genau da zu platzieren, wo die zu transkribierende Gen-Sequenz beginnt.
[1] CNRS: Französisches Zentrum für wissenschaftliche Forschung,
INSERM: Französisches Institut für Gesundheitswesen und medizinische Forschung
[2] Bei der Transkription wird eine DNA-Sequenz in eine RNA-Sequenz übertragen.
[3] "TFIIA and the transactivator Rap1 cooperate to commit TFIID for transcription initiation", Papai, Tripathi, Ruhlmann, Layer, Weil & Schultz – Nature – 17.06.2010 - http://www.nature.com/nature/journal/v465/n7300/full/nature09080.html
[4] Der Film ist auf folgender Seite zu sehen: <http://www.youtube.com/watch?v=gPUvtneNxIk<
Kontakt:
- Patrick Schultz, Abteilung für Strukturbiologie und Genomik - Institut für Genetik und Molekular- und Zellbiologie (IGBMC), 1 rue Laurent Fries, 67404 Illkirch - Tel: +49 3 88 65 57 50 - E-Mail: patrick.schultz@igbmc.fr
Quelle: "Le film de la transcription en 3 dimensions", Pressemitteilung des französischen Zentrums für wissenschaftliche Forschung CNRS - 17.06.2010
http://www2.cnrs.fr/presse/communique/1921.htm
Redakteurin: Léna Prochnow, lena.prochnow@diplomatie.gouv.fr
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Merkmale dieser Pressemitteilung:
Biologie
überregional
Forschungsergebnisse
Deutsch
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