Beim Erstellen eines Computerprogramms können Fehler im Code zu Fehlern in der Software führen. Ebenso können Fehler im genetischen Code unseres Körpers, der DNA, die in Strukturen namens Chromosomen gespeichert ist, zu Mutationen im Körper führen. Diese Mutationen sind die Ursache vieler tödlicher Krankheiten – einschließlich Krebs. Jetzt haben Forscher in Japan neues Licht auf eine bestimmte Art genetischer Mutation geworfen: die grobe chromosomale Umlagerung (GCR).
In einer neuen Studie veröffentlicht in Kommunikationsbiologieanalysierte ein multiinstitutionelles Team unter der Leitung von Forschern der Universität Osaka Spalthefe, um zwei Schlüsselgene zu identifizieren, die am Prozess der GCR beteiligt sind.
Die Forscher interessierten sich insbesondere für das Zentromer, eine Region, die für die Chromosomentrennung während der Zellteilung wichtig ist. Das Zentromer enthält sich wiederholende DNA-Sequenzen, und GCR tritt bekanntermaßen an Stellen auf, an denen sich DNA-Sequenzen wiederholen. Rad51 ist ein Schlüsselenzym, das an der DNA-Rekombination beteiligt ist und genetisches Material austauscht. Im Gegensatz zu dem, was man erwarten könnte, unterdrückt Rad51 jedoch die GCR am Zentromer, anstatt sie zu fördern. Es ist rätselhaft, wie GCRs mithilfe der Zentromerwiederholung auftreten.
„Um Gene zu finden, die am Auftreten von GCR beteiligt sind, haben wir Mutationen in Hefen eingeführt, denen Rad51 fehlt und die einen erhöhten GCR-Spiegel aufweisen“, sagt der leitende Autor Takuro Nakagawa. „Wir suchten nach Zellen, die reduzierte GCR-Werte aufwiesen, und fanden heraus, dass Zellen mit Mutationen in den Genen Srr1 und Skb1 weniger GCR aufwiesen, was darauf hindeutet, dass diese Gene eine Rolle beim Auftreten von GCR spielen.“
Anschließend löschten die Forscher die Srr1- und Skb1-Gene in Hefen, denen Rad51 fehlte, und bewerteten das Auftreten von GCR. Zellen ohne Srr1 und Zellen ohne Skb1 zeigten verringerte GCR-Raten; Zellen, denen beide Gene fehlten, zeigten noch niedrigere GCR-Raten.
„Unsere Analyse ergab, dass Srr1 und Skb1 an der Bildung von Isochromosomen beteiligt sind, einer Art struktureller Mutation im Chromosom“, sagt der Hauptautor der Studie Piyusha Mongia. „Der Verlust von Srr1 oder Skb1 führte zu einer deutlichen Verringerung der Anzahl der aufgetretenen Isochromosomen.“
Die Ergebnisse des Forschungsteams stellen einen wichtigen Schritt zum Verständnis der Mechanismen dar, die der GCR am Zentromer zugrunde liegen. Da GCRs an mehreren genetischen Störungen, einschließlich Krebs, beteiligt sind, kann das Verständnis des Prozesses der GCR-Bildung unsere Fähigkeit zur Behandlung bestimmter genetischer Krankheiten verbessern.
Mehr Informationen:
Spalthefe Srr1 und Skb1 fördern die Isochromosomenbildung am Zentromer, Kommunikationsbiologie (2023). DOI: 10.1038/s42003-023-04925-9