Wissenschaftler des Montreal Clinical Research Institute haben die molekularen Mechanismen entdeckt, die für die Öffnung des menschlichen Genoms und die Expression neuer Gene verantwortlich sind.
Der Fund wurde im Labor von Jacques Drouin, dem Direktor der Molekulargenetik-Forschungseinheit des IRCM, durchgeführt und stellt einen wichtigen Schritt zum Verständnis der dem Genom zugrunde liegenden Mechanismen dar.
Dies wurde durch sogenannte „Pionier-Transkriptionsfaktoren“ erreicht, die die Chromatinverpackung des Genoms öffnen, um die Expression bisher unzugänglicher Gene zu ermöglichen.
Die Entdeckung war veröffentlicht im Januar in Struktur- und Molekularbiologie der Natur.
Die Chromatinöffnung ist ein grundlegender epigenetischer Regulierungsprozess, der mehrere Schritte umfasst. Bei der Entwicklung komplexer Organismen ist die Wirkung von Pionierfaktoren für die Festlegung neuer Zellschicksale von entscheidender Bedeutung.
„Pionierfaktoren sind die Hauptregulatoren des Genoms und des Epigenoms: Jede Störung ihrer Wirkung hat schwerwiegende Folgen“, sagte Drouin, Professor für Biochemie an der dem IRCM angeschlossenen Université de Montréal.
Behandlungen für Diabetes und Parkinson
Es ist wichtig, den Wirkungsmechanismus von Pionierfaktoren zu verstehen, da diese für die Neuprogrammierung der Zellidentität für therapeutische Zwecke, beispielsweise bei der zellulären Behandlung von Diabetes oder der Parkinson-Krankheit, unerlässlich sind.
Darüber hinaus werden viele Krebserkrankungen durch eine Störung der Pionierwirkung verursacht: Ihr Wirkmechanismus ist daher auch ein Angriffspunkt für neue Therapieansätze.
Eine kontrollierte Genexpression ist für die Entwicklung komplexer Organismen unerlässlich: Sie setzt den in unserem Genom kodierten Plan um. Wenn es durch Mutationen oder epigenetische Störungen „dereguliert“ wird, können mehrere angeborene Fehlbildungen, mehr oder weniger schwere „Defizite“ oder Krebs die Folge sein.
Die Forschungseinheit für Molekulargenetik des IRCM untersucht alle diese Mechanismen, von ihren Grundprinzipien bis zu ihrer Anwendung in der menschlichen Gesundheit.
Drouin und sein Team haben in den letzten Jahren wichtige Beiträge zum besseren Verständnis des Wirkmechanismus bahnbrechender Faktoren geleistet, die das Epigenom für die „Zellschicksalspezifikation“ umgestalten.
Zu ihren Entdeckungen gehören neue Regulatoren der Genexpression wie die Pitx-Unterfamilie, die die Entwicklung der Hypophyse und der kraniofazialen Strukturen (Pitx1), die Identität von Beinen im Vergleich zu Armen (Pitx1), die Links-Rechts-Asymmetrie (Pitx2) und die Muskelentwicklung steuert ( Pitx2 und Pitx3) und das Überleben dopaminerger Neuronen, die bei Parkinson degenerieren (Pitx3).
Mehr Informationen:
Arthur Gouhier et al., Pionierfaktor Pax7 initiiert zweistufige zellzyklusabhängige Chromatinöffnung, Struktur- und Molekularbiologie der Natur (2024). DOI: 10.1038/s41594-023-01152-y