Chromosomen sind die Träger der Erbinformation. In sich vermehrenden Zellpopulationen werden Chromosomen stetig umorganisiert um zwei fundamentale Funktionen zu gewährleisten: Bei der Zellteilung wird jeweils eine Kopie der Erbinformation mechanisch zu den Tochterzellen transportiert, während in der Zeit zwischen zwei Zellteilungen die Erbinformation verdoppelt und abgelesen wird. In der nun in Nature veröffentlichten Arbeit wurde von Forscherinnen und Forschern des Vienna BioCenters und des Instituts für Organische Chemie der Uni Innsbruck eine neue Methode entwickelt, die die relative räumliche Anordnung der beiden replizierten Schwester-DNA-Moleküle in jedem Chromosom kartieren kann-
Genomische Landkarte
Die Methode basiert auf einem chemischen DNA-Markierungsverfahren und Hochdurchsatz-Sequenzanalyse, welche eine genomische Landkarte von Kontaktpunkten zwischen markierten und unmarkierten Schwester-DNA-Molekülen generiert. Mit dieser neuen Methode konnte nun die Funktion von Schlüsselfaktoren der Chromosomen-Organisation, wie Cohesin, genau untersucht und ihre Rollen erstmals erkannt werden. Die Technologie der 'Schwester-Chromatid-sensitiven Konformationserfassung von Chromosomen' (sister chromatid–sensitive chromosome conformation capture (scsHi-C)) wird es ermöglichen, in Zukunft auch andere grundlegende biologische Fragestellungen zu untersuchen, z.B. die Organisation des Genoms bei DNA Reparaturvorgängen oder bei Rekombinationsereignissen der Meiose. Die Arbeit liefert also die Grundlage, wichtige Erkenntnisse über die zelluläre Genomvererbung zu erlangen und etabliert eine innovative Technologie zur Untersuchung von DNA-Faltungsstrukturen.
Die Chemie zum Erfolg
Den chemischen Schlüssel für den Erfolg der Studie lieferte die Arbeitsgruppe von Ronald Micura mit der von ihr entwickelten Osmiumtetroxid-basierten Konvertierung von Thionukleosiden. Diese Chemie verhalf bereits einem neuen RNA-Sequenzierungsverfahren (TUC-seq), welches der Bestimmung von RNA-Dynamik in der Zelle dient, zum Durchbruch und konnte nun erfolgreich auf DNA übertragen werden.
Links
- Conformation of sister chromatids in the replicated human genome. Michael Mitter, Catherina Gasser, Zsuzsanna Takacs, Christoph C. H. Langer, Wen Tang, Gregor Jessberger, Charlie T. Beales, Eva Neuner, Stefan L. Ameres, Jan-Michael Peters, Anton Goloborodko, Ronald Micura, Daniel W. Gerlich, Nature 2020
- Forschungsgruppe Ronald Micura
- Forschungsgruppe Daniel Gerlich
- Dem Lebenszyklus von Boten-RNA auf der Spur
- Centrum für Molekulare Biowissenschaften (CMBI), Universität Innsbruck