Illustration: Julia Eichhorn
Die Transkription ist der erste wesentliche Schritt der Genexpression – ein Prozess bei dem die Informationen unserer DNA in funktionsfähige Produkte wie z.B. Proteine umgewandelt werden. Transkription ist ein verrauschter Prozess welcher nicht in allen Zellen zur gleichen Zeit abläuft, selbst wenn diese identischen Signale erhalten. Dies steht im scheinbaren Widerspruch zu der erheblichen Bedeutung der Genexpression während der Entwicklung von lebenden Organismen. Zebrafisch-Embryos jedoch scheint das Rauschen der Transkription nicht weiter zu beeindrucken: Sie warten einfach bis es schwächer wird und leben anschließend glücklich weiter.
Die Forschungsgruppe von Nadine Vastenhouw am MPI-CBG arbeitete mit der Gruppe von Christoph Zechner am benachbarten Zentrum für Systembiologie Dresden zusammen, um sich einer bedeutenden Frage der Entwicklungsbiologie anzunehmen: Wie gehen Embryos mit dem Rauschen in der Transkription um? Mit Hilfe eines quantitativen Ansatzes der Bildverarbeitung und rechnergestützter Modelle entdeckte die Vastenhouw-Gruppe, dass das Rauschen zu Beginn der Transkription während der Entwicklung von Embryos durchaus stark ist, jedoch innerhalb kurzer Zeit schwächer wird. Die Ursache dafür liegt in der Verlängerung des Zellzyklus und der Tatsache das in jeder Zelle viele Transkriptionsereignisse akkumuliert und dadurch effektiv gepuffert werden.
"Die Mechanismen, die wir entdeckt haben, sind sehr einfach und könnten ebenso auf andere Gene und in verschiedenen Bereichen der Entwicklungsbiologie zutreffen", sagt Carine Stapel, die Erstautorin dieser Publikation. "Sie könnten daher einen allgemeinen Rahmen bieten, mit dem wir verstehen können, wie sich Embryos trotz verrauschter Transkription zu gesunden Tieren entwickeln können."