MAX-PLANCK-FORSCHUNGSGRUPPE TESSARZ

Chromatin und Altern

Bei Chromatin handelt es sich um einen Komplex aus DNA und Proteinen, der sich im Zellkern befindet. Die Grundeinheit des Chromatins ist das Nukleosom, welches aus DNA besteht, die um ein Oktamer hochgradig konservierter Histonproteine gewickelt ist. Das Nukleosom unterstützt die Verdichtung der DNA, fungiert aber auch als Pförtner für den Zugriff auf das genetische Material. In den letzten beiden Jahrzehnten hat die Forschung gezeigt, dass die Regulierung des Chromatins im Zentrum jedes DNA-abhängigen Prozesses, wie zum Beispiel der Transkription, Replikation und Reparatur, steht. Diese durch post-translationale Modifikationen vermittelte Regulierung wird häufig als Epigenetik bezeichnet. Eine Fehlregulation der epigenetischen Steuerung findet sich bei vielen Krankheiten, bemerkenswerterweise vor allem bei Krebs.

Jüngste Forschungen haben gezeigt, dass Chromatin während des Alterns dramatischen Veränderungen unterliegt. Die Expression von Histonproteinen nimmt ab und die Konzentration von Histon und Chromatin modifizierenden Enzymen verändert sich. Insbesondere verändern sich Modifikationen, die Auswirkungen auf die Gesamtarchitektur des Chromatins haben: Die Methylierung der heterochromatischen Markierungen H3K9 und K27 nimmt ab, während die Acetylierung von H4K8/12 zunimmt. Insgesamt wird das Chromatin zugänglicher und damit anfälliger für eine zweckwidrige Bindung der Transkriptionsmaschinerie oder DNA-schädigender Verbindungen an die DNA.

Schwerpunkt unseres Labors

Wir gehen der Frage von Chromatinveränderungen während des Alterns mit Hilfe einer Kombination aus biochemischen, genetischen und genomischen Verfahren auf den Grund. Dabei verwenden wir zwei unterschiedliche Modellsystem, die einzellige Hefe S. cerevisiae und Gewebekultursysteme von Säugetieren. Da zahlreiche Merkmale des Alterns während der Evolution von Hefe- zu Säugetierzellen konserviert wurden, erforschen wir die genetische Lenkbarkeit und kurze replikative Lebensdauer von Hefe (Bestimmung anhand der Anzahl der Nachkommen, die eine einzelne Hefezelle produzieren kann), um systemübergreifende Screens in Bezug auf Faktoren, welche die Chromatinarchitektur während des Alterungsprozesses beeinflussen, durchzuführen. Unser Ziel ist es, das die Veränderungen der Chromatinstruktur steuernde Netzwerk zu verstehen. Letztendlich möchten wir wissen, ob, wie und wann wir dieses Netzwerk während des Alterungsprozesses stören könnten, um die beobachteten Veränderungen rückgängig zu machen.

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