Woher weiß ein Embryo, wann es an der Zeit ist, die eigene DNA zu aktivieren? Es hat sich nun gezeigt: Der richtige Zeitpunkt wird offensichtlich durch einen Wettstreit der Proteine gefunden.
Das Labor von Nadine Vastenhouw ist gemeinsam mit der Arbeitsgruppe von Andrej Shevchenko am MPI-CBG und von Vasily Zaburdaev am Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme (MPI-PKS) eine Grundfrage der Entwicklungsbiologie angegangen: Wie findet ein Embryo den Zeitpunkt, ab dem es seine eigene genetische Information die Entwicklung regeln lässt?
Anfangs müssen sich Embryonen auf das genetische Material, das ihnen von der leiblichen Mutter über die Eizelle mitgegeben wurde, verlassen. Nach kurzer Zeit muss dann jedoch das eigene Erbgut die Kontrolle übernehmen und das Schicksal steuern. Das Team um Nadine Vastenhouw konnte nun zeigen, dass der Zeitpunkt für diesen wichtigen Entwicklungsschritt durch einen Wettstreit der Proteine festgelegt wird: Bestimmte Proteine, die den Vorgang der Transkription unterdrücken, arbeiten gegen andere Proteine an, die die Transkription auslösen. "Die frühe Entwicklung ist ein regelrechtes Yin und Yang dieser beiden Kräfte," so Shai Joseph, der Erstautor der Studie, die die Ergebnisse beschreibt.
Die aktuellen Ergebnisse erklären nicht nur, wie die Transkription, bei der aus DNA als Vorlage RNA hergestellt wird, aktiviert wird, sondern könnte auch einen generellen Mechanismus beschreiben, der während der gesamten embryonalen Entwicklung die Transkription reguliert.
Shai R. Joseph, Máté Pálfy, Lennart Hilbert, Mukesh Kumar, Jens Karschau, Vasily Zaburdaev, Andrej Shevchenko, and Nadine L. Vastenhouw
Competition between histone and transcription factor binding regulates the onset of transcription in zebrafish embryos
eLife, 20. April 2017