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Winzige RNAs bringen Gene zum Schweigen

Forscher entdecken neuen Mechanismus der Genregulation


Freiburg, Tübingen, 8. Januar 2010. RNA-Moleküle sind die mobilen Boten der Gene. Sie tragen die Information zur Herstellung von Proteinen von der DNA zu den Ribosomen. Neben diesen Boten-RNAs haben alle Lebewesen winzige RNA-Moleküle, sogenannte microRNAs, welche die Boten-RNAs und damit die Proteinproduktion behindern können. Biologen der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg um Wolfgang Frank und Ralf Reski vom Lehrstuhl für Pflanzenbiotechnologie haben jetzt zusammen mit Kollegen vom Tübinger Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie entdeckt, dass solche microRNAs auch direkt mit Genen in Kontakt treten und diese dadurch abschalten können. (CELL, 8. Januar 2010)  

Forschung als Kunstwerk: Winzige RNAs bringen DNA zum Schweigen. Abbildung: Hannes Rall und Michael Meier nach einer Idee von Christoph Bächtle und Ralf Kindervater.Mit Ausnahme einiger Viren wird in allen Lebewesen die Erbinformation in Form von DNA gespeichert. Aktive Gene werden in Boten-RNAs, die sogenannten mRNAs, umgeschrieben, die als Blaupausen für die Produktion von Proteinen an den Ribosomen dienen. Inaktive Gene werden nicht in mRNAs umgeschrieben. Die feine Balance zwischen an- und abgeschalteten Genen ist in verschiedenen Organen unterschiedlich und verändert sich im Laufe der Entwicklung und unter Umwelteinflüssen. Wird diese Balance gestört, kommt es zu Missbildungen und Krankheiten, wie zum Beispiel Krebs. 2006 bekamen die amerikanischen Biologen Craig Mello and Andrew Fire einen Nobelpreis für ihre Entdeckung, dass sich im Fadenwurm C. elegans winzig kleine RNA-Moleküle an mRNAs anlagern können und so verhindern, dass diese in Proteine übersetzt werden.  

Jetzt konnten die Freiburger Biologen zusammen mit ihren Tübinger Kollegen zeigen, dass microRNAs nicht nur indirekt über die Behinderung von mRNAs, sondern auch ganz direkt Gene abschalten können: Die Gene werden durch das Hinzufügen von Methylgruppen chemisch stillgelegt. Solche Veränderungen werden als Epigenetik bezeichnet. Diesen neuen Mechanismus der Genregulation haben die Forscher bei dem Kleinen Blasenmützenmoos Physcomitrella patens, dem bevorzugten Forschungsobjekt am Freiburger Lehrstuhl für Pflanzenbiotechnologie, gefunden.  

“Die Knockout-Moose haben uns sehr überrascht, da bisher eine direkte Auswirkung von microRNAs auf DNA bei keinem Lebewesen beschrieben wurde. Ich vermute aber, dass diese Form der Genregulation nicht nur beim Moos vorkommt, sondern in vielen anderen Lebewesen, einschließlich uns Menschen “, sagte Ralf Reski.  

Gefördert wurden die Arbeiten der Freiburger Biologen von der Landesstiftung Baden-Württemberg, dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) über die Freiburger Initiative für Systembiologie (FRISYS) sowie der Exzellenzinitiative von Bund und Ländern über das Zentrum für Biologische Signalstudien (bioss). Einer der Erstautoren der Veröffentlichung, M. Asif Arif, war Stipendiat des Deutschen Akademischen Auslandsdienstes (DAAD). Das Titelbild zur wissenschaftlichen Studie wurde gefördert durch die BioPro Baden-Württemberg GmbH. Die Tübinger Arbeiten wurden im Rahmen des FP6 der Europäischen Union gefördert.  

Originalveröffentlichung:
 „Transcriptional control of gene expression by microRNAs” (CELL, 8. Januar 2010). Neben PD Dr. Wolfgang Frank und Prof. Dr. Ralf Reski sind Dr. Basel Khraiwesh, M. Asif Arif, Dr. Gotelinde I. Seumel von der Universität Freiburg sowie Stephan Ossowski und Prof. Dr. Detlef Weigel vom Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie in Tübingen an dieser Studie beteiligt.  

Ansprechpartner:
PD Dr. Wolfgang Frank
Prof. Dr. Ralf Reski
Fakultät für Biologie, Lehrstuhl für Pflanzenbiotechnologie, Universität Freiburg
Tel: 0761 203-6968
E-Mail: pbt(at)biologie.uni-freiburg.de
Homepage: www.plant-biotech.net

Prof. Dr. Detlef Weigel
Tel: 07071 601-1410 
E-Mail: Detlef.Weigel(at)tuebingen.mpg.de

Dr. Susanne Diederich (Presse- und Öffentlichkeitsarbeit)
Tel: 07071 601 - 333
E-Mail: presse(at)tuebingen.mpg.de

Zur Pressemitteilung der Uni Freiburg...


Forschung als Kunstwerk: Winzige RNAs bringen DNA zum Schweigen. Abbildung: Hannes Rall und Michael Meier nach einer Idee von Christoph Bächtle und Ralf Kindervater.

Forschung als Kunstwerk: Winzige RNAs bringen DNA zum Schweigen. Abbildung: Hannes Rall und Michael Meier nach einer Idee von Christoph Bächtle und Ralf Kindervater.