Freiburger Pharmakologen identifizieren Schalter, die für das kardiale
Genprogramm eine bedeutende Rolle spielen
Freiburger Pharmakologen haben erstmals das Epigenom von Herzmuskelzellen
komplett entschlüsselt. Sie versprechen sich davon unter anderem neue
Erkenntnisse über die Entstehung angeborener Herzfehler und der
chronischen Herzinsuffizienz. Die Ergebnisse hat das Team in der
Fachzeitschrift „Nature Communications“ veröffentlicht.
Das Epigenom ist die Gesamtheit der epigenetischen Mechanismen, die
darüber entscheiden, welche Gene in einer Zelle aktiv sind und welche
nicht. Dabei können wechselnde Umweltbedingungen wie Ernährung, Stress
oder Medikamente epigenetische Muster hinterlassen. Solche Mechanismen
spielen bei der Krebsentstehung eine wichtige Rolle, ihre Bedeutung für
Herzerkrankungen ist aber bisher weitgehend unbekannt.
Das Herz vollbringt während der Entwicklung und beim Wachstum nach der
Geburt enorme Leistungen. Es ist das erste Organ, das sich im wachsenden
Embryo bildet, und es versorgt den ganzen Körper ununterbrochen mit
Sauerstoff und Nährstoffen. Um diese Aufgaben zu bewältigen, übernimmt der Zellkern in Herzmuskelzellen die zentrale Steuerfunktion.
Das Team um Dr. Ralf Gilsbach und Prof. Dr. Lutz Hein hat nun eine neue
Methode entwickelt, um aus Herzgewebe, das aus verschiedenen Zelltypen
besteht, die Zellkerne der Herzmuskelzellen zu isolieren. Aus den
gereinigten Zellkernen haben die Wissenschaftler mit dem Verfahren der
DNA-Sequenzierung hochaufgelöste Karten der DNA-Methylierung – eines der
wichtigsten epigenetischen Mechanismen zur Regulierung von Genaktivität –
und weiterer epigenetischer Marker aller Gene erstellt. Auf dieser
Grundlage haben sie erstmals die epigenetischen Schalter identifiziert,
die die Umschaltung des kardialen Genprogramms während der Geburt sowie
bei der Herzinsuffizienz auslösen. Nun wollen die Forscher die Methode
verfeinern, um auch kleinste Gewebebiopsien, die beispielsweise bei
Herzkatheteruntersuchungen gewonnen werden, epigenetisch zu analysieren.
Lutz Hein ist Direktor der Abteilung II des Instituts für Experimentelle
und Klinische Pharmakologie und Toxikologie der Universität Freiburg, in
dem auch Ralf Gilsbach forscht. Zudem waren Arbeitsgruppen aus dem von der
Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Sonderforschungsbereich 992
„Medizinische Epigenetik“, dem Max-Planck-Institut für Immunbiologie und
Epigenetik sowie dem Universitäts-Herzzentrum Freiburg-Bad Krozingen an
dem Projekt beteiligt.
Originalpublikation:
Gilsbach R et al., Dynamic DNA methylation orchestrates cardiomyocyte
development, maturation and disease, Nature Communications, 22.10.2014,
doi:10.1038/ncomms6288
http://www.nature.com/ncomms/2014/141022/ncomms6288/full/ncomms6288.html
BU: Während der Entwicklung aus Stamm- und Vorläuferzellen durchlaufen
Herzmuskelzellen einen Reifungsprozess (obere Reihe), der von der DNA im
Zellkern epigenetisch gesteuert wird (untere Reihe). Im Verlauf dieser
Reifung werden Methylgruppen (CH3) von der DNA entfernt, um zuerst
Transkriptionsfaktoren (TF) den Zugang zu ermöglichen und dann das Ablesen
von Herzmuskelzell-Genen zu ermöglichen. Bei einer Herzinsuffizienz wird
das pathologische Wachstum durch Proteine gesteuert, die die DNA-
Methylierung erkennen (zum Beispiel MeCP2).
Ihr Medizin am Abend DirektKontakt lautet:
Prof. Dr. Lutz Hein
Institut für Experimentelle und Klinische Pharmakologie und Toxikologie
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Tel.: 0761/203-5314
E-Mail: lutz.hein@pharmakol.uni-freiburg.de
Genprogramm eine bedeutende Rolle spielen
Freiburger Pharmakologen haben erstmals das Epigenom von Herzmuskelzellen
komplett entschlüsselt. Sie versprechen sich davon unter anderem neue
Erkenntnisse über die Entstehung angeborener Herzfehler und der
chronischen Herzinsuffizienz. Die Ergebnisse hat das Team in der
Fachzeitschrift „Nature Communications“ veröffentlicht.
Das Epigenom ist die Gesamtheit der epigenetischen Mechanismen, die
darüber entscheiden, welche Gene in einer Zelle aktiv sind und welche
nicht. Dabei können wechselnde Umweltbedingungen wie Ernährung, Stress
oder Medikamente epigenetische Muster hinterlassen. Solche Mechanismen
spielen bei der Krebsentstehung eine wichtige Rolle, ihre Bedeutung für
Herzerkrankungen ist aber bisher weitgehend unbekannt.
Das Herz vollbringt während der Entwicklung und beim Wachstum nach der
Geburt enorme Leistungen. Es ist das erste Organ, das sich im wachsenden
Embryo bildet, und es versorgt den ganzen Körper ununterbrochen mit
Sauerstoff und Nährstoffen. Um diese Aufgaben zu bewältigen, übernimmt der Zellkern in Herzmuskelzellen die zentrale Steuerfunktion.
Das Team um Dr. Ralf Gilsbach und Prof. Dr. Lutz Hein hat nun eine neue
Methode entwickelt, um aus Herzgewebe, das aus verschiedenen Zelltypen
besteht, die Zellkerne der Herzmuskelzellen zu isolieren. Aus den
gereinigten Zellkernen haben die Wissenschaftler mit dem Verfahren der
DNA-Sequenzierung hochaufgelöste Karten der DNA-Methylierung – eines der
wichtigsten epigenetischen Mechanismen zur Regulierung von Genaktivität –
und weiterer epigenetischer Marker aller Gene erstellt. Auf dieser
Grundlage haben sie erstmals die epigenetischen Schalter identifiziert,
die die Umschaltung des kardialen Genprogramms während der Geburt sowie
bei der Herzinsuffizienz auslösen. Nun wollen die Forscher die Methode
verfeinern, um auch kleinste Gewebebiopsien, die beispielsweise bei
Herzkatheteruntersuchungen gewonnen werden, epigenetisch zu analysieren.
Lutz Hein ist Direktor der Abteilung II des Instituts für Experimentelle
und Klinische Pharmakologie und Toxikologie der Universität Freiburg, in
dem auch Ralf Gilsbach forscht. Zudem waren Arbeitsgruppen aus dem von der
Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Sonderforschungsbereich 992
„Medizinische Epigenetik“, dem Max-Planck-Institut für Immunbiologie und
Epigenetik sowie dem Universitäts-Herzzentrum Freiburg-Bad Krozingen an
dem Projekt beteiligt.
Originalpublikation:
Gilsbach R et al., Dynamic DNA methylation orchestrates cardiomyocyte
development, maturation and disease, Nature Communications, 22.10.2014,
doi:10.1038/ncomms6288
http://www.nature.com/ncomms/2014/141022/ncomms6288/full/ncomms6288.html
BU: Während der Entwicklung aus Stamm- und Vorläuferzellen durchlaufen
Herzmuskelzellen einen Reifungsprozess (obere Reihe), der von der DNA im
Zellkern epigenetisch gesteuert wird (untere Reihe). Im Verlauf dieser
Reifung werden Methylgruppen (CH3) von der DNA entfernt, um zuerst
Transkriptionsfaktoren (TF) den Zugang zu ermöglichen und dann das Ablesen
von Herzmuskelzell-Genen zu ermöglichen. Bei einer Herzinsuffizienz wird
das pathologische Wachstum durch Proteine gesteuert, die die DNA-
Methylierung erkennen (zum Beispiel MeCP2).
Ihr Medizin am Abend DirektKontakt lautet:
Prof. Dr. Lutz Hein
Institut für Experimentelle und Klinische Pharmakologie und Toxikologie
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Tel.: 0761/203-5314
E-Mail: lutz.hein@pharmakol.uni-freiburg.de
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