Polymerase: Modifikation an der Pol(e)-Position

28. Januar 2016
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Mithilfe von genetischen und massenspektrometrischen Methoden können Proteinmodifikationen umfassend analysiert werden. Dabei wurden die Phosphorylierungsstellen des Enzyms RNA Polymerase II (Pol II) kartiert, das für die Abschrift unserer Gene verantwortlich ist.

Die Inhalte in unserem Erbgut sind eigentlich inaktiv und müssen erst zum „Sprechen“ gebracht werden. Wie der Lesekopf in einem Tonbandgerät fährt die RNA Polymerase II, kurz Pol II, über die DNA und übersetzt die genetische und epigenetische Information in RNA. Damit das Enzym aber nicht wahllos arbeitet, wird es an vielen unterschiedlichen Stellen dynamisch modifiziert, um seine Aktivität situationsbedingt zu steuern.

Exakte Wirkungs-Position

„An 240 verschiedenen Stellen der Pol II kann durch Phosphorylierung auf die Aktivität dieses Enzyms Einfluss genommen werden“, erklärt Prof. Dirk Eick, Leiter der Abteilung Molekulare Epigenetik am Helmholtz Zentrum München. „Der Trick ist eine Kombination von genetischen und massenspektrometrischen Methoden“, verrät Erstautor Dr. Roland Schüller. „Indem wir genetisch veränderte Varianten der betreffenden Regionen herstellen, können wir jede einzelne Phosphorylierungsstelle per Massenspektrometer untersuchen.“ Das erlaubte den Forschern, exakt festzustellen an welcher Position bestimmte Enzyme, die die Phosphorylierung beeinflussen, genau wirken. Darüber hinaus war es möglich, die Pol II Modifikationsmuster beim Menschen und bei der Hefe zu vergleichen.

„Die Regulation der Transkription von Genen durch Pol II ist ein elementarer Prozess des Lebens und jedwede Abweichungen in der Genregulation sind die Grundlage vieler menschlicher Erkrankungen“, ordnet Eick die Arbeit ein. „Die Erforschung der Phosphorylierungsmuster zu bestimmten Zeitpunkten während des Transkriptionszyklus ist daher eine Voraussetzung, um in Zukunft die grundlegenden Mechanismen der Genregulation auf Transkriptionsebene zu verstehen.“

Originalpublikation:

Heptad-specific Phosphorylation of RNA Polymerase II CTD
Roland Schüller et al.; Molecular Cell, doi: 10.1016/j.molcel.2015.12.003; 2015

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