MDCK-MRP2 - Dkfz

Forschungsschwerpunkt A
Zell- und Tumorbiologie
Epigenetische Kontrollmechanismen der rDNA
Transkription
R. Santoro, J. Li, Y. Zhou
In Zusammenarbeit mit G. Längst (München)
Veränderungen bzw. Fehler im Methylierungsmuster bestimmter
Gene sind maßgeblich an der Entstehung von
Krebs und anderen Krankheiten beteiligt. Solche den Genen
übergeordneten, epigenetischen Mutationen sind jedoch
im Gegensatz zu Erbänderungen in Onkogenen und
Tumorsuppressorgenen reparabel. Wir haben die epigenetischen,
Regulationsmechanismen aufgeklärt, die das Anund
Ausschalten der Aktivität ribosomaler Gene bewirken.
Es wurde gezeigt, dass die Methylierung von einem CpG
Rest im ‘upstream control element’ (UCE) des rDNA Promoters
die Erbsubstanz dichter packt, so dass der Transkriptionsapparat
die Gene nicht mehr ablesen kann. Wir haben
durch Chromatin-Immunpräzipitationsexperimente (ChIP
assays) und RT-PCR nachgewiesen, dass inaktive ribosomale
Gene methyliert sind und andere Histonmodifikationen aufweisen
als aktiv transkribierte Gen-Kopien. In metabolisch
aktiven Zellen ist etwa die Hälfte der ribosomalen Gene
transkriptionell inaktiv. Diese inaktiven Gene sind an CpG
Resten methyliert und liegen in heterochromatischer Konfiguration
vor, d.h. die assoziierten Histone sind nicht acetyliert,
jedoch an Lysine 9 von Histone 3 methyliert. Aktive
Genkopien sind hingegen nicht methyliert, liegen in offener,
euchromatischer Struktur vor und die Nukleosomen
sind im N-terminalen Bereich der Histone acetyliert. Auf
der Suche nach Chromatin-modifizierenden Aktivitäten, die
das Chromatin am rDNA Promoter verändern, haben wir
einen bislang unbekannten Proteinkomplex, genannt NoRC
(nucleolar remodeling complex), identifiziert, der im Nukleolus
lokalisiert ist, die Mobilität von rekonstitierten Nukleosomen
verändert und die rDNA Transkription reprimiert. Die
Repression der rDNA Transkription wird durch Interaktion
von NoRC mit Chromatin-modifizierenden Enzymen erreicht,
die den rDNA Promoter spezifisch methylieren, Histone modifizieren
und die Chromatinstruktur verändern [10, 11, 13].
Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass Chromatinremodellierung,
DNA-Methylierung und Histon-Modifikation eng vernetzte
Prozesse sind, die sowohl für die Etablierung als
auch die Aufrechterhaltung des konstanten Verhältnisses
von aktiven und inaktiven Genen verantwortlich sind.
Abteilung A030
Molekularbiologie der Zelle II
Publikationen (* = externer Koautor)
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DKFZ 2004: Wissenschaftlicher Ergebnisbericht 2002 - 2003
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