Hefe, dieser einfache Organismus, der für die Herstellung von Bier und Brot unerlässlich ist, hat Forschern der Cornell University einen Schlüsselmechanismus bei der Steuerung von Genen aufgedeckt.
Die Gentranskription – der ausgeklügelte Prozess, mit dem unsere Zellen in der DNA gespeicherte genetische Informationen lesen – wurde lange Zeit als aktiviert angesehen, wenn bestimmte regulatorische Faktoren zu bestimmten DNA-Sequenzen gelangten. In einer neuen Forschung entdeckte ein Team von Cornell-Wissenschaftlern, dass bestimmte Gene ihre transkriptionsregulierenden Faktoren und Cofaktoren bereits vorhanden, aber in einem latenten Zustand haben. Mit den entsprechenden Signalen werden diese „balancierten“ Gene hochaktiv.
Mithilfe von CRISPR-Techniken entfernten die Forscher Teile der Hefe-Transkriptionsmaschinerie, um systematisch zu untersuchen, welche Rolle sie bei der Regulierung von Genen spielen. Hefe und Menschen haben größtenteils die gleiche molekulare Maschinerie, um ihre Gene zu regulieren, daher bietet Hefe ein hervorragendes Modell zum Verständnis der Genregulation beim Menschen.
„Es ist wie beim Jenga-Spiel, bei dem man einen Holzklotz von einem Turm aus Klötzchen entfernt und sieht, ob das Ganze zusammenbricht. So lernen wir, wie Proteinmaschinen in Zellen funktionieren“, sagte B. Franklin Pugh, Professor für Molekularbiologie und Genetik und korrespondierender Autor der Studie.
„Der Wert der Bereitschaft besteht darin, dass bestimmte Gene, wie Umweltreaktionsgene, schnell auf eine sich ändernde Umgebung reagieren können, zum Beispiel wenn Hefe auf Brotzucker trifft und diesen verstoffwechselt, wodurch der Brotteig aufgeht“, sagte Pugh.
„Der Aufbau auf jahrelanger bestehender Forschung und deren Kombination mit modernen und eleganten Genomik-Tools hat uns geholfen, Lücken im aktuellen Wissen zu schließen und neue Entdeckungen zu machen“, sagte Chitvan Mittal, Erstautor und wissenschaftlicher Mitarbeiter am Baker Institute for Animal Health in der Veterinärmedizinischen Fakultät.
Die Studie wurde veröffentlicht in Gene & Entwicklung.
Chitvan Mittal et al., Ein integrierter SAGA- und TFIID-PIC-Montageweg, der selektiv für vorbereitete und induzierte Promotoren ist, Gene & Entwicklung (2022). DOI: 10.1101/gad.350026.122