Stammzellforschung: Wichtiges Gen für Stammzelldifferenzierung
© University of Wisconsin-Madison (Ausschnitt)
Forscher aus Portugal, Israel und den USA haben entdeckt, dass ein bestimmtes Gen eine zentrale Rolle bei der Differenzierung von embryonalen Stammzellen spielt. Das Gen Chd1 scheint auch für die Herstellung so genannter induzierter pluripotenter Stammzellen (iPS), die als aktueller Hoffnungsträger der Stammzellforschung gelten, notwendig zu sein.
Das Gen Chd1 kodiert für ein Protein (Chromodomain helicase DNA binding protein 1), welches das Ablesen des genetischen Materials im Zellkern ermöglicht: Die meisten Bereiche der DNA bilden mit verschiedenen Eiweißmolekülen einen dicht gepackten Komplex, der als Heterochromatin bezeichnet wird. Das Protein Chd1 wandelt dieses Heterochromatin in aufgelockertes Euchromatin um, so dass hier die DNA abgelesen werden kann. Es steuert somit die Aktivität der Gene.
Die Wissenschaftler um Miguel Ramalho-Santos von der University of California in San Francisco haben nun in embryonalen Stammzellen von Mäusen das Gen Chd1 per RNA-Interferenz stillgelegt. Dabei verhindert ein künstlich zugesetztes RNA-Molekül, dass die vom Gen abgelesene natürliche RNA in Protein übersetzt wird.
Die Stammzellen mit derart stillgelegten Chd1-Gen zeigten deutlich mehr dicht gepacktes Heterochromatin als ihre Pendants mit aktivem Gen. Das Entwicklungspotenzial war ebenfalls herabgesetzt: Die Zellen teilten sich seltener und bildeten weniger ausdifferenzierte Gewebszellen. Offensichtlich hatten sie ihre Pluripotenz, also die Fähigkeit, zu unterschiedlichen Gewebetypen heranzureifen, erheblich eingebüßt.
In einem weiteren Experiment unterdrückten die Forscher das Chd1-Gen in ausdifferenzierten Gewebszellen und schleusten anschließend die vier bekannten Stammzellgene Oct4, Sox2, Klf4 und CMyc ein, um induzierte pluripotente Stammzellen zu erzeugen. Diese kurz iPS genannten Zellen gelten als ethisch unbedenklich und sollen in Zukunft dazu beitragen, durch Krankheit verlorenes Gewebe zu ersetzen.
Auch hier zeigte sich, dass Chd1 für die Pluripotenz unentbehrlich zu sein scheint. Aus Gewebszellen mit stillgelegtem Gen ließen sich kaum noch iPS-Zellen herstellen.
Das Gen Chd1 kommt ebenfalls im humanen Erbgut vor. Deshalb gehen die Forscher davon aus, dass es auch beim Menschen die Pluripotenz kontrolliert, indem es Bereiche des menschlichen Genoms zu Euchromatin öffnet und damit das Ablesen wichtiger Gene erst ermöglicht. (aj)
Das Gen Chd1 kodiert für ein Protein (Chromodomain helicase DNA binding protein 1), welches das Ablesen des genetischen Materials im Zellkern ermöglicht: Die meisten Bereiche der DNA bilden mit verschiedenen Eiweißmolekülen einen dicht gepackten Komplex, der als Heterochromatin bezeichnet wird. Das Protein Chd1 wandelt dieses Heterochromatin in aufgelockertes Euchromatin um, so dass hier die DNA abgelesen werden kann. Es steuert somit die Aktivität der Gene.
Die Wissenschaftler um Miguel Ramalho-Santos von der University of California in San Francisco haben nun in embryonalen Stammzellen von Mäusen das Gen Chd1 per RNA-Interferenz stillgelegt. Dabei verhindert ein künstlich zugesetztes RNA-Molekül, dass die vom Gen abgelesene natürliche RNA in Protein übersetzt wird.
Die Stammzellen mit derart stillgelegten Chd1-Gen zeigten deutlich mehr dicht gepacktes Heterochromatin als ihre Pendants mit aktivem Gen. Das Entwicklungspotenzial war ebenfalls herabgesetzt: Die Zellen teilten sich seltener und bildeten weniger ausdifferenzierte Gewebszellen. Offensichtlich hatten sie ihre Pluripotenz, also die Fähigkeit, zu unterschiedlichen Gewebetypen heranzureifen, erheblich eingebüßt.
In einem weiteren Experiment unterdrückten die Forscher das Chd1-Gen in ausdifferenzierten Gewebszellen und schleusten anschließend die vier bekannten Stammzellgene Oct4, Sox2, Klf4 und CMyc ein, um induzierte pluripotente Stammzellen zu erzeugen. Diese kurz iPS genannten Zellen gelten als ethisch unbedenklich und sollen in Zukunft dazu beitragen, durch Krankheit verlorenes Gewebe zu ersetzen.
Auch hier zeigte sich, dass Chd1 für die Pluripotenz unentbehrlich zu sein scheint. Aus Gewebszellen mit stillgelegtem Gen ließen sich kaum noch iPS-Zellen herstellen.
Das Gen Chd1 kommt ebenfalls im humanen Erbgut vor. Deshalb gehen die Forscher davon aus, dass es auch beim Menschen die Pluripotenz kontrolliert, indem es Bereiche des menschlichen Genoms zu Euchromatin öffnet und damit das Ablesen wichtiger Gene erst ermöglicht. (aj)
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