Chromosomen

Mit Os­mium der Orga­nisa­tion des Erb­guts auf der Spur

Forscher*innen der Uni Innsbruck und des Vienna BioCenters haben ein neues Verfahren entwickelt mit dem die räumliche Organisation von Chromatin in einer Zelle analysiert werden kann. In der Zeitschrift Nature demonstrieren sie, wie mit einer chemischen Markierung und anschließender Transformation die beiden replizierten Schwester-DNA-Moleküle in jedem Chromosom kartiert werden können.

Chromosomen sind die Träger der Erbinformation. In sich vermehrenden Zellpopulationen werden Chromosomen stetig umorganisiert um zwei fundamentale Funktionen zu gewährleisten: Bei der Zellteilung wird jeweils eine Kopie der Erbinformation mechanisch zu den Tochterzellen transportiert, während in der Zeit zwischen zwei Zellteilungen die Erbinformation verdoppelt und abgelesen wird. In der nun in Nature veröffentlichten Arbeit wurde von Forscherinnen und Forschern des Vienna BioCenters und des Instituts für Organische Chemie der Uni Innsbruck eine neue Methode entwickelt, die die relative räumliche Anordnung der beiden replizierten Schwester-DNA-Moleküle in jedem Chromosom kartieren kann-

Genomische Landkarte

Die Methode basiert auf einem chemischen DNA-Markierungsverfahren und Hochdurchsatz-Sequenzanalyse, welche eine genomische Landkarte von Kontaktpunkten zwischen markierten und unmarkierten Schwester-DNA-Molekülen generiert. Mit dieser neuen Methode konnte nun die Funktion von Schlüsselfaktoren der Chromosomen-Organisation, wie Cohesin, genau untersucht und ihre Rollen erstmals erkannt werden. Die Technologie der 'Schwester-Chromatid-sensitiven Konformationserfassung von Chromosomen' (sister chromatid–sensitive chromosome conformation capture (scsHi-C)) wird es ermöglichen, in Zukunft auch andere grundlegende biologische Fragestellungen zu untersuchen, z.B. die Organisation des Genoms bei DNA Reparaturvorgängen oder bei Rekombinationsereignissen der Meiose. Die Arbeit liefert also die Grundlage, wichtige Erkenntnisse über die zelluläre Genomvererbung zu erlangen und etabliert eine innovative Technologie zur Untersuchung von DNA-Faltungsstrukturen.

Die Chemie zum Erfolg

Den chemischen Schlüssel für den Erfolg der Studie lieferte die Arbeitsgruppe von Ronald Micura mit der von ihr entwickelten Osmiumtetroxid-basierten Konvertierung von Thionukleosiden. Diese Chemie verhalf bereits einem neuen RNA-Sequenzierungsverfahren (TUC-seq), welches der Bestimmung von RNA-Dynamik in der Zelle dient, zum Durchbruch und konnte nun erfolgreich auf DNA übertragen werden.

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