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News: Stabilisierung durch Methylierung

DNA in Zellen liegt oft in methylierter Form vor. Durch die Methylierung beeinflussen die Zellen, wie ihre DNA abgelesen wird - ohne die zugrundeliegende Information zu ändern. Jetzt haben Wissenschaftler herausgefunden, daß der Prozeß noch eine andere, wichtige Funktion haben könnte: Anscheinend erhält er die Integrität des Genoms, indem er dafür sorgt, daß die riesige Menge einzelner Basen, in denen die Information gespeichert ist, bei jeder Zellteilung präzise kopiert wird.

Die Studie, die in Nature vom 3. September 1998 veröffentlicht ist, trägt zum besseren Verständnis der molekularen Ursachen der Krebsentstehung bei: Wenn eine frühe Krebszelle die Methylierung ihrer DNA verringert, würde das die Stabilität ihres Genoms herabsetzen. Die Folge davon wären häufigere Mutationen. Beide Prozesse sind entscheidend an der Entstehung bösartiger Geschwulste beteiligt.

Durch die neuen Ergebnisse können auch bisherige Unklarheiten beseitigt werden, die durch gegensätzliche Resultate früherer wissenschaftlicher Arbeiten über den Zusammenhang zwischen DNA-Methylierung und Krebsentstehung auftraten: Einige Forscher fanden in Tumorzellen nur schwach methylierte DNA, während andere eine überschießende Methylierung entdeckten. Diese war an der "Ruhigstellung" von Tumorsupressorgenen beteiligt. Die Rolle der geringeren Methylierung im bösartigen Prozeß war unklar. Rudolf Jaenisch vom Whitehead Institute for Biomedical Research ist der Meinung, daß sie die Stabilität des Genoms verringern und dadurch sowohl für die erhöhte Mutationsrate als auch den häufigeren Chromosomenverlust in frühen Krebszellen verantwortlich sein könnte.

Richard Chen und seine Kollegen aus dem Labor von Jaenisch untersuchten Kulturen aus Mäusezellen, denen das Enzym DNA-Methyltransferase (MTase) fehlt. MTase ist verantwortlich für die Methylierung der DNA. Mäuse mit dieser Mutation sterben noch im Mutterleib ab. Embryonale Zellen können allerdings trotz der fehlenden MTase überleben und in Kultur gehalten werden. Forschern dienen sie als nützliches Werkzeug, um an ihnen die Methylierung der DNA zu untersuchen.

Die Wissenschaftler entdeckten, daß die mutierten embryonalen Zellen eine im Vergleich zu normalen Zellen sechs- bis zehnfach höhere Mutationsrate aufweisen. Dieser Fund legt nahe, daß ein Kausalzusammenhang zwischen der reduzierten Methylierung und der Instabilität des Genoms bestehen könnte. Jaenisch und seine Mitarbeiter fanden heraus, daß in diesen Zellen Mutationen meist in Form von Deletionen auftreten. Diese werden anscheinend durch eine erhöhte Rate an chromosomaler Rekombination während der Zellteilungen bedingt. Daraus läßt sich ableiten, daß die Methylierung der DNA ihre Stabilität erhält: Sie stellt sicher, daß während der Mitose keine chromosomale Rekombination stattfindet.

Häufig haben Forscher die DNA-Methylierung mit Krebsentstehung, Alterungsprozessen und vielen kritischen Aspekten der Genregulation – wie genomic imprinting und X-Inaktivierung – in Zusammenhang gebracht. Daher bestand großes Interesse daran, die Rolle der DNA-Methylierung zu entschlüsseln.

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