Wissenschaftler haben einen neuen genetischen Mechanismus entdeckt, einen „Dimmer-Schalter“, der den Zeitpunkt der Genexpression während der frühen Embryonalentwicklung präzise steuert. Diese Erkenntnis bietet ein tieferes Verständnis dafür, wie sich unsere Körper formen, und eröffnet neue Möglichkeiten für die Behandlung von Krankheiten.
Forscher des MRC Laboratory of Medical Sciences, unter der Leitung von Dr. Irène Amblard und Dr. Vicki Metzis, untersuchten, wie Gene in sich entwickelnden Embryonen reguliert werden. Sie konzentrierten sich auf das Gen Cdx2, das für die Bildung des hinteren Endes des Embryos entscheidend ist. Alle Zellen in einem Organismus haben die gleichen genetischen Informationen, aber sie differenzieren sich, indem sie spezifische Gene selektiv aktivieren und unterdrücken, ein Prozess, der als Genexpression bezeichnet wird.
Das Team fand ein spezielles DNA-Element, das wie ein Dimmer-Schalter wirkt und die Dauer und Stärke der Cdx2-Expression steuert. Dieses Element passt, im Gegensatz zu typischen Enhancern oder Silencern, die Genaktivität subtil an. Durch Gentechnik in Mäuseembryonen veränderten sie dieses Element, veränderten den Zeitpunkt der Cdx2-Expression und beeinflussten die Bildung des Rückenmarks.
Dieses „Abschwächerelement“ wirkt durch die Interaktion mit Transkriptionsfaktoren und Chromatin-Remodeling-Komplexen. Diese präzise Steuerung kann auf andere wichtige Entwicklungsgene angewendet werden. Die Entdeckung ermöglicht die Entwicklung von Werkzeugen, die die Genaktivität mit beispielloser zeitlicher und räumlicher Auflösung anpassen können.
Klinisch könnte dies zu Gentherapien führen, die die Genexpressionsniveaus nach Bedarf anpassen können, wodurch möglicherweise Nebenwirkungen reduziert und die Behandlungseffektivität verbessert wird. Diese Forschung unterstreicht die Bedeutung der nicht-kodierenden Regionen des Genoms, die einst als „Junk-DNA“ galten, heute aber als Schlüsselregulatoren der Genexpression erkannt werden. Diese Arbeit betont, dass Genexpression nicht einfach an oder aus ist, sondern eine fein abgestimmte Modulation beinhaltet.