MDCK-MRP2 - Dkfz

Arbeitsgruppe Epigenetik (A130)
Leiter: Dr. Frank Lyko
Wissenschaftliche Mitarbeiter
Dr. Bodo Brückner (10/02-)
Dr. Joachim Marhold
Doktoranden
Regine Garcia Boy
Natascha Kunert (6/02-)
Cora Mund (5/03-)
Frank Weissmann
Technische Assistentinnen
Katja Kühle (01/03-)
Tanja Musch
Forschungsschwerpunkt A
Zell- und Tumorbiologie
Die epigenetische Regulation der Genexpression spielt
eine zentrale Rolle in der Säugerentwicklung sowie in der
Entstehung von Krebs. Die Forschungsaktivitäten der Arbeitsgruppe
Epigenetik konzentrieren sich auf die zentralen
Mechanismen, die epigenetische Programme etablieren
und aufrechterhalten. Dies geschieht im wesentlichen
durch DNA-Methylierung und bestimmte höhergeordnete
Chromatinstrukturen. Diese Mechanismen
werden in verschiedenen Modellsystemen untersucht.
An zentraler Stelle steht dabei die funktionelle Charakterisierung
von DNA-Methyltransferasen in der Fruchtfliege
Drosophila melanogaster. In diesem System lassen sich
wesentliche Aspekte der epigenetischen Regulation im
Menschen in zahlreichen Details und mit hoher Effizienz
untersuchen. Darüber hinaus werden auch die DNA-
Methylierungsmuster von Krebspatienten eingehend analysiert
und Verbindungen zur spezifischen Inhibition
menschlicher DNA-Methyltransferasen synthetisiert. Diese
Projekte sollen die Entwicklung neuartiger Ansätze zur
Diagnose und Therapie von Krebs erlauben.
A130
Epigenetik
Charakterisierung methylierungsabhängiger
Chromatinstrukturen in Drosophila
J. Marhold, K. Kühle, F. Lyko
In Zusammenarbeit mit A. Brehm, Universität München
Methyl-DNA-bindende Proteine fungieren als Bindeglieder
zwischen methylierter DNA und repressorischen Chromatinstrukturen.
Wir verwenden mehrere Ansätze, um methylierungsabhängige
Chromatinstrukturen in Drosophila zu
untersuchen. Unsere Forschungsaktivitäten konzentrieren
sich derzeit auf das MBD2/3 Protein, das signifikante
Homologien zu den methyl-DNA-bindenden Proteinen MBD2
und MBD3 aus der Maus aufweist. Unsere Resultate haben
gezeigt, dass MBD2/3 hochspezifisch mit den Chromosomen
interagiert [1]. Diese Interaktionen werden nun genauer
untersucht, um die genaue Funktion von dMBD2/3
und seiner Interaktionspartner aufzuklären. Von den Ergebnissen
erhoffen wir uns wichtige Aufschlüsse über die
Integration epigenetischer Signale während der Drosophila-
Entwicklung [6].
Funktionelle Charakterisierung des Drosophila
Dnmt2-Gens
N. Kunert, J. Marhold, K. Kühle, F. Lyko
In Zusammenarbeit mit G. Reuter, Universität Halle
Genomische DNA von Drosophila wird spezifisch während
der frühen Embryonalentwicklung methyliert. Die Sequenzierung
des kompletten Drosophila-Genoms führte zur Identifikation
des Dnmt2-Gens, das signifikante Sequenzhomologien
mit funktionellen DNA- Methyltransferasen
aufweist. Dnmt2 wird spezifisch während der frühen
Embryonalentwicklung exprimiert, was mit dem beobachteten
DNA-Methylierungsmuster übereinstimmt. Um die
Funktion der DNA-Methylierung in Drosophila aufzuklären,
haben wir das Gen sowohl durch RNA-Interferenz ausgeschaltet
als auch in transgenen Fliegen überexprimiert. Dies
zeigte, daß das Dnmt2-Protein in der Tat die DNA-
Methylierung in Drosophila vermittelt [9]. In weiterführenden
Experimenten werden derzeit mutante Dnmt2-
Allele hergestellt [3]. Die detaillierte Untersuchung mutanter
Fliegen wird einen entscheidenden Beitrag zum funktionellen
Verständnis der DNA-Methylierung für die Fliege leisten.
Vergleichende Charakterisierung von DNA-
Methyltransferasen aus der Maus
F. Weißmann, C. Mund, T. Musch, F. Lyko
In Zusammenarbeit mit R. Paro, Universität Heidelberg und J.
Walter, Universität des Saarlandes
Im Rahmen einer vergleichenden Charakterisierung von
DNA-Methyltransferasen haben wir transgene Drosophila-
Systeme zur Überexpression aller bekannten Methyltransferasen
aus der Maus etabliert. Dies erlaubt uns nun eine
detaillierte Analyse ihrer biologischen Funktion. Beispielsweise
führt die Überexpression der de novo Methyltransferase
Dnmt3a zu schweren Entwicklungsstörungen in der
Fliege. Diese Entwicklungsstörungen sind auf die Hypermethylierung
des Genoms zurückzuführen. Unsere Experimente
zeigen, dass die Hypermethylierung zu einem verzö-
DKFZ 2004: Wissenschaftlicher Ergebnisbericht 2002 - 2003
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