Fortschritte der Epigenom-Forschung
Sammelveröffentlichung
des International Human Epigenome Consortiums mit Beiträgen von Kieler
Arbeitsgruppen des Exzellenzclusters Entzündungsforschung
des International Human Epigenome Consortiums mit Beiträgen von Kieler
Arbeitsgruppen des Exzellenzclusters Entzündungsforschung
Das
weltweite Forschungskonsortium IHEC (International Human Epigenome
Consortium) veröffentlicht jetzt eine Sammlung von 41 Arbeiten in
renommierten Forschungszeitschriften. Auch Kieler Wissenschaftlerinnen
und Wissenschaftler sind Teil des Konsortiums, das grundlegende Prozesse
erforscht, die in Zellen Gene an- und ausschalten und damit regulieren,
wie sich Zellen spezialisieren, wie sie Funktionen steuern oder wie
Krankheiten entstehen. Mit maßgeblicher Unterstützung aus Kiel konnten
neue Erkenntnisse zu hoch spezialisierten Zellen des Immunsystems, den
T-Zellen, gewonnen werden. „Wir verstehen jetzt, wie ein Gedächtnis in
das Erbgut der Immunzellen programmiert wird und warum die Zellen beim
erneuten Kontakt mit einem Krankheitserreger sehr viel schneller und
effektiver reagieren können “, erklärt Professor Philip Rosenstiel vom
schleswig-holsteinischen Exzellenzcluster Entzündungsforschung.
Rosenstiel und sein Team vom Institut für Klinische Molekularbiologie an
der Medizinischen Fakultät der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
(CAU) haben sich auf die Analyse des Transkriptoms spezialisiert. Das
Transkriptom, also die Gesamtheit der abgelesenen Gene spiegelt die
Aktivität der Genexpression einer Zelle wieder. Die Ergebnisse der
Studie zur Gedächtnisbildung von T-Zellen werden jetzt in der
Fachzeitschrift Immunity publiziert. Kooperationspartner war eine Arbeitsgruppe des Deutschen Rheumaforschungszentrums in Berlin.
weltweite Forschungskonsortium IHEC (International Human Epigenome
Consortium) veröffentlicht jetzt eine Sammlung von 41 Arbeiten in
renommierten Forschungszeitschriften. Auch Kieler Wissenschaftlerinnen
und Wissenschaftler sind Teil des Konsortiums, das grundlegende Prozesse
erforscht, die in Zellen Gene an- und ausschalten und damit regulieren,
wie sich Zellen spezialisieren, wie sie Funktionen steuern oder wie
Krankheiten entstehen. Mit maßgeblicher Unterstützung aus Kiel konnten
neue Erkenntnisse zu hoch spezialisierten Zellen des Immunsystems, den
T-Zellen, gewonnen werden. „Wir verstehen jetzt, wie ein Gedächtnis in
das Erbgut der Immunzellen programmiert wird und warum die Zellen beim
erneuten Kontakt mit einem Krankheitserreger sehr viel schneller und
effektiver reagieren können “, erklärt Professor Philip Rosenstiel vom
schleswig-holsteinischen Exzellenzcluster Entzündungsforschung.
Rosenstiel und sein Team vom Institut für Klinische Molekularbiologie an
der Medizinischen Fakultät der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
(CAU) haben sich auf die Analyse des Transkriptoms spezialisiert. Das
Transkriptom, also die Gesamtheit der abgelesenen Gene spiegelt die
Aktivität der Genexpression einer Zelle wieder. Die Ergebnisse der
Studie zur Gedächtnisbildung von T-Zellen werden jetzt in der
Fachzeitschrift Immunity publiziert. Kooperationspartner war eine Arbeitsgruppe des Deutschen Rheumaforschungszentrums in Berlin.
Wie
werden in Zellen Gene an- und ausgeschaltet? Dies ist vereinfacht
ausgedrückt die Frage mit der sich die Epigenetik beschäftigt. Um zu
verstehen, wie sich Zellen spezialisieren, Körperfunktionen gesteuert
werden oder auch Krankheiten entstehen, reicht es nicht aus das Genom zu
entschlüsseln, also die Bausteinfolge der einzelnen Gene zu kennen.
Auch der Aktivitätszustand der Gene ist von Bedeutung, und dieser wird
über kleine chemische Veränderungen der Erbsubstanz, so genannte
epigenetische Markierungen, wesentlich bestimmt. Zu den epigenetischen
Steuerungselementen gehört zum Beispiel die DNA-Methylierung. Das heißt
an einen DNA-Baustein wird eine Methylgruppe angehängt. Dadurch werden
regulatorische Sequenzen quasi abgeschottet, das heißt die Maschinerie,
die das Gen abliest, kann nicht mehr an die DNA binden und das Gen kann
dann nicht aktiv werden. Eine andere chemische Modifikation betrifft die
Verpackung der DNA. Vereinfacht gesagt, kann ein Gen abgelesen werden,
wenn die DNA locker verpackt ist, sonst eher nicht.
werden in Zellen Gene an- und ausgeschaltet? Dies ist vereinfacht
ausgedrückt die Frage mit der sich die Epigenetik beschäftigt. Um zu
verstehen, wie sich Zellen spezialisieren, Körperfunktionen gesteuert
werden oder auch Krankheiten entstehen, reicht es nicht aus das Genom zu
entschlüsseln, also die Bausteinfolge der einzelnen Gene zu kennen.
Auch der Aktivitätszustand der Gene ist von Bedeutung, und dieser wird
über kleine chemische Veränderungen der Erbsubstanz, so genannte
epigenetische Markierungen, wesentlich bestimmt. Zu den epigenetischen
Steuerungselementen gehört zum Beispiel die DNA-Methylierung. Das heißt
an einen DNA-Baustein wird eine Methylgruppe angehängt. Dadurch werden
regulatorische Sequenzen quasi abgeschottet, das heißt die Maschinerie,
die das Gen abliest, kann nicht mehr an die DNA binden und das Gen kann
dann nicht aktiv werden. Eine andere chemische Modifikation betrifft die
Verpackung der DNA. Vereinfacht gesagt, kann ein Gen abgelesen werden,
wenn die DNA locker verpackt ist, sonst eher nicht.
Diese
und weitere chemische DNA-Modifikationen werden seit 2010 weltweit im
International Human Epigenome Consortium (IHEC) systematisch erfasst.
Ziel des Großprojektes ist, das epigenetische Profil von jedem Zelltyp
des Menschen zu erstellen. Diese Referenzepigenome sollen öffentlich
zugänglich sein, so dass sie als Vergleichsdaten für zukünftige
Forschungsprojekte dienen können. Aus Kiel sind zwei Arbeitsgruppen am
deutschen Part von IHEC, dem Deutschen Epigenom Programm DEEP,
beteiligt. Diese befassen sich mit epigenetischen Modifikationen bei
chronisch entzündlichen Darmerkrankungen (Leitung: Professor Stefan
Schreiber, Sprecher des Exzellenzclusters Entzündungsforschung) und mit
der Analyse des Transkriptoms (Leitung: Professor Philip Rosenstiel).
und weitere chemische DNA-Modifikationen werden seit 2010 weltweit im
International Human Epigenome Consortium (IHEC) systematisch erfasst.
Ziel des Großprojektes ist, das epigenetische Profil von jedem Zelltyp
des Menschen zu erstellen. Diese Referenzepigenome sollen öffentlich
zugänglich sein, so dass sie als Vergleichsdaten für zukünftige
Forschungsprojekte dienen können. Aus Kiel sind zwei Arbeitsgruppen am
deutschen Part von IHEC, dem Deutschen Epigenom Programm DEEP,
beteiligt. Diese befassen sich mit epigenetischen Modifikationen bei
chronisch entzündlichen Darmerkrankungen (Leitung: Professor Stefan
Schreiber, Sprecher des Exzellenzclusters Entzündungsforschung) und mit
der Analyse des Transkriptoms (Leitung: Professor Philip Rosenstiel).
Aktuelle
Erkenntnisse der Epigenomforschung von IHEC werden jetzt in einer
umfangreichen Sammlung von insgesamt 41 Artikeln veröffentlicht,
darunter 4 von deutschen Partnern des Konsortiums. Die Publikationen
beleuchten unterschiedliche Aspekte epigenetischer Steuerung in Zellen
des menschlichen Körpers. „Der Wissensgewinn ist vergleichbar mit dem
des 1000-Genomes-Projects, bei dem die Genome von rund 2500 Menschen
sequenziert und daraus ein detaillierter Katalog menschlicher
genetischer Variationen erstellt wurde“, konstatiert
Cluster-Vorstandsmitglied Professor Philip Rosenstiel.
Erkenntnisse der Epigenomforschung von IHEC werden jetzt in einer
umfangreichen Sammlung von insgesamt 41 Artikeln veröffentlicht,
darunter 4 von deutschen Partnern des Konsortiums. Die Publikationen
beleuchten unterschiedliche Aspekte epigenetischer Steuerung in Zellen
des menschlichen Körpers. „Der Wissensgewinn ist vergleichbar mit dem
des 1000-Genomes-Projects, bei dem die Genome von rund 2500 Menschen
sequenziert und daraus ein detaillierter Katalog menschlicher
genetischer Variationen erstellt wurde“, konstatiert
Cluster-Vorstandsmitglied Professor Philip Rosenstiel.
Rosenstiel und sein Team waren als Kooperationspartner an einer Studie[1] beteiligt, die erstmalig das gesamte epigenetische Netzwerk von
langlebigen T-Zellen erfasst hat. Diese hochspezialisierten Zellen des
Immunsystems, sind einerseits essenziell für die Abwehr von
Krankheitserregern, können andererseits jedoch auch
Autoimmunerkrankungen verursachen, wenn die körpereigenen
Kontrollmechanismen versagen. In dem publizierten Projekt wurde
untersucht wie das Epigenom zur Bildung, Stabilität und Funktion
verschiedener Entwicklungsstadien der T-Zellen beiträgt. In dem weltweit
umfassendsten Datensatz zu diesen Zellen konnten sie genomweite sowie
genspezifische Veränderungen und ihre funktionellen Konsequenzen
erfassen. Mit Hilfe der Daten konnten neben bekannten Regulatoren auch
gänzlich neue Faktoren identifiziert werden, die für die Entwicklung der
Gedächtniszellen im Blut gesunder Menschen wichtig sind. Zugleich
werden sie die Grundlage sein, um kritische epigenetische Veränderungen
in T-Zellen zu identifizieren, die bei chronisch-entzündlichen und
Autoimmunerkrankungen auftreten und entscheidend für Krankheitsverlauf
und Therapieerfolg sein können.
langlebigen T-Zellen erfasst hat. Diese hochspezialisierten Zellen des
Immunsystems, sind einerseits essenziell für die Abwehr von
Krankheitserregern, können andererseits jedoch auch
Autoimmunerkrankungen verursachen, wenn die körpereigenen
Kontrollmechanismen versagen. In dem publizierten Projekt wurde
untersucht wie das Epigenom zur Bildung, Stabilität und Funktion
verschiedener Entwicklungsstadien der T-Zellen beiträgt. In dem weltweit
umfassendsten Datensatz zu diesen Zellen konnten sie genomweite sowie
genspezifische Veränderungen und ihre funktionellen Konsequenzen
erfassen. Mit Hilfe der Daten konnten neben bekannten Regulatoren auch
gänzlich neue Faktoren identifiziert werden, die für die Entwicklung der
Gedächtniszellen im Blut gesunder Menschen wichtig sind. Zugleich
werden sie die Grundlage sein, um kritische epigenetische Veränderungen
in T-Zellen zu identifizieren, die bei chronisch-entzündlichen und
Autoimmunerkrankungen auftreten und entscheidend für Krankheitsverlauf
und Therapieerfolg sein können.