Im Laufe der Zeit und mit zunehmendem Alter müssen sich viele Zellen erneuern. Sie tun dies, indem sie sich in neue Zellen teilen: Herzzellen, Hautzellen und so weiter.
Aber wenn Zellen sich weiter teilen und neue Zellen bilden, verlieren sie einen Teil der Informationen von ihrer Mutterzelle. Am Ende haben sie möglicherweise so viel von der ursprünglichen Information verloren, dass sich die Struktur des Genoms verschlechtert, wodurch die neuen Zellen ihre Arbeit weniger gut machen. Sie können sogar ungerechtfertigte Dinge tun, wie sich zu stark teilen und zu Krebszellen werden.
Da Zellen im Laufe der Zeit wichtige Informationen verlieren, wollen Wissenschaftler verstehen, wie Zellen ihre Informationen kopieren. Wenn die Wissenschaft das verstehen würde, könnten wir Zellen dazu bringen, sich selbst viel besser zu erhalten, als wir es jetzt tun, und könnten das Altern verlangsamen und vielleicht sogar Krebs entgegenwirken.
In einer neuen Studie, die in der international anerkannten Zeitschrift veröffentlicht wurde Zelleentdeckten Forscher der Universität Kopenhagen einen unbekannten Mechanismus, wie sich Zellen bei der Teilung an ihre Identität „erinnern“ – das sogenannte epigenetische Gedächtnis der Zellen.
„Sobald wir diesen Mechanismus vollständig verstehen, könnte er helfen, Krebs und Alterung entgegenzuwirken. Er ist ein Teil des erstaunlich komplexen Netzwerks, das die Funktion jeder Zelle in unserem Körper aufrechterhält. Wenn wir diesen Mechanismus stören, könnten wir die Zellen dazu bringen, ihre Identität zu vergessen.“ könnte helfen, sie in andere Zelltypen umzuwandeln, was in der regenerativen Medizin nützlich ist“, sagt korrespondierende Autorin und Professorin Anja Groth vom Zentrum für Proteinforschung der Novo Nordisk Foundation.
„Jetzt, da wir diese neue Regulationsebene entdeckt haben, besteht der nächste Schritt darin, sie im Detail zu verstehen und ihre volle physiologische Rolle zu beschreiben. Denn bevor wir einen zellulären Prozess anvisieren oder verändern, müssen wir zuerst molekular verstehen, wie er funktioniert. Hier, wir legen die ersten Steine auf den Weg, um zu modulieren, wie Zellen die epigenetische Landschaft kopieren. Es werden bereits große Anstrengungen in die Bearbeitung des Epigenoms investiert, und die epigenetische Verjüngung ist ein aufstrebendes heißes Thema, und unsere Arbeit wird in diese laufenden Entwicklungen einfließen“, sagt Anja Groth.
Das Buch des Lebens
Technisch heißt der neue Mechanismus, den das Team entdeckt hat H2A-H2B-vermitteltes epigenetisches Gedächtnis. Um zu verstehen, was der Mechanismus bewirkt, stellen Sie sich unser Genom als Rezeptbuch vor. Das Buch beschreibt alle Rezepte für Zelltypen, Organe und Gewebe.
Wie eingangs beschrieben, ist es sehr wichtig, dass jeder Zelltyp eine korrekte Kombination von Informationen verwendet – dh Rezepte. Denn wenn sie zu viele falsche oder unvollständige Informationen ansammeln, kann die Zelle ihre Funktion verlieren und/oder krebsartig werden.
Zurück zum Rezeptbuch. In diesem Buch gibt es farbige Lesezeichen, die sicherstellen, dass jede Zelle die zuvor erwähnte richtige Kombination von Rezepten verwendet, um der richtige Zelltyp zu werden. Diese Lesezeichen sind ein wichtiger Bestandteil der epiGenom.
Aber wenn sich die Zelle teilt, ist es eine Herausforderung, die Lesezeichen schnell genug einzuführen, was die „Identität“ der Zellen untergraben und Alterung und Krebs verursachen kann. Um dieser Herausforderung zu begegnen, verwenden die Zellen eine andere Art von Lesezeichen – Haftnotizen – die als schnelles Verfolgungssystem fungieren, um Lesezeichen an Ort und Stelle zu halten und sicherzustellen, dass die richtigen Rezepte verwendet werden.
Dieses Post-it-System hat das Forschungsteam in der neuen Arbeit entdeckt, erklärt Postdoc Valentin Flury, Erstautor der Studie.
„Wir haben die molekulare Grundlage für die Haftnotizen identifiziert. Technisch gesehen trägt der identifizierte Mechanismus dazu bei, das epigenetische Zellgedächtnis während der Zellteilung aufrechtzuerhalten. Wir haben dies getan, indem wir gezeigt haben, dass epigenetische Informationen auf den Histonen H2A-H2B lokal und genau während der DNA übertragen werden.“ Replikation und hilft später dabei, korrekte Informationen auf die Histone H3 und H4 zu bringen“, sagt er.
„Für die Bereiche Epigenetik und Chromosomenreplikation ist es sehr wichtig zu erkennen, dass wir mehrere Schichten von Gedächtnissignalen haben, die es den Zellen zusammen ermöglichen, ihre Funktionalität über die Zellteilung hinweg aufrechtzuerhalten. Dies unterstreicht das faszinierende, komplexe Netzwerk, das in jeder Zelle unseres Körpers wirkt Entwicklung steuern und Krebs und Alterung entgegenwirken“, sagt Valentin Flury vom Novo Nordisk Center for Protein Research.