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Genetischer Super-Turbo für die Milchproduktion im Brustgewebe identifiziert
Einem Forschungsteam des National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases (NIDDK) ist es gelungen, einen neuen Super-Enhancer zu definieren, der die Expression eines Genes für die Milchproduktion nach Schwangerschaft steuert. Dank dieses „genetischen Turbos“ wird das Gen mehr als 1000-fach aktiviert. Unter den ErstautorInnen der im angesehenen Fachmagazin Nature Genetics veröffentlichten Arbeit ist auch Dipl.-Ing.in Michaela Willi, PhD-Studentin am Innsbrucker Biozentrum.
Mit 28 Jahren Erstautorin einer Forschungsarbeit zu sein, die in einem der hochrangigsten wissenschaftlichen Fachjournale publiziert wird, ist nichts Alltägliches. Genau das ist Michaela Willi vor Kurzem gelungen. Die Absolventin des UMIT-Studiengangs Biomedizinische Informatik wird kommendes Jahr unter der Betreuung von Univ.-Prof. Dr. Zlatko Trajanoski (Direktor der Sektion für Bioinformatik) ihr Doktorat im PhD-Programm Molecular Cell Biology abschließen. Im Rahmen ihres derzeitigen Forschungsaufenthaltes am NIDDK/NIH (The National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases / National Institutes of Health) in Bethesda, den sie auf der Basis des „Individual Graduate Partnership-Programms“ zwischen Medizinischer Universität Innsbruck und dem NIH verbringt, forscht sie seit einem Jahr im Team von Lothar Hennighausen PhD.
Im Labor des Forschers wird vorwiegend Brustgewebe von weiblichen Mäusen während der Schwangerschaft und Laktation untersucht, um die charakteristische, auf einem spezifischen genetischen Programm beruhende, Umstrukturierung und Aktivierung des Gewebes zu analysieren. „Diese hormoninduzierte, innerhalb kürzester Zeit umgesetzte, Gewebsveränderung um die Produktion großer Mengen an Milch zu ermöglichen, wird von Prolaktin, einem Zytokin, initiiert. Um weitere Einblicke in diesen Differenzierungsvorgang zu erhalten, haben wir uns im Labor eine besondere DNA-Region, einen sogenannten Super-Enhancer, angeschaut“, erklärt Michaela Willi. Diese Regionen mit hoher Transkriptionsfaktor-Anreicherung sind sogenannte „hot spots“, fungieren als Regulatoren der Genexpression und stehen derzeit im Fokus der genetischen Forschung.
Super-Enhancer für Milch produzierende Gewebszellen definiert
Um dieses, von Prolaktin kontrollierte, genetische Programm im Rahmen der Umstrukturierung des Brustgewebe besser verstehen zu können, hat die junge Bioinformatikerin gemeinsam mit ihren KollegInnen das regulatorische Zusammenspiel von Prolaktin und dem Transkriptionsfaktor STAT5 unter die Lupe genommen. „Mittels der neuen Gen-Editierungs-Methode CRISPR/Cas9 war es uns möglich, Genomteile aus der DNA herauszuschneiden, und somit Transkriptionsfaktoren einzeln und in Kombination zu löschen. So konnten wir sehen, dass einzelne Enhancer Module in einer bestimmten Hierarchie angeordnet und voneinander abhängig sind. Fehlt ein Modul, funktionieren die anderen nicht. Für die Genexpression ist also immer das Zusammenspiel von mehreren Enhancern notwendig, die in Gruppen einen Super-Enhancer bilden können“, so Willi, die damit erstmals einen spezifischen, mit der Milchproduktion assoziierten, Super-Enhancer definieren konnte.
Nachdem Zytokine den Transkriptionsfaktor STAT5 nicht nur zur Regulation der Milchproduktion, sondern auch für die Produktion spezifischer T-Zellen nutzen, wäre es auf der Grundlage der aktuellen Forschungsergebnisse denkbar, auch immunspezifische Super-Enhancer, aka Super-Turbos, zu definieren, blicken Michaela Willi und ihre MitautorInnen, in die Zukunft.
(D. Heidegger)
Links:
NIDDK - The National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases