Wenn sich eine Zelle teilt, wird das Erbgutmolekül DNA fest aufgerollt und die Produktion von Proteinen unterbrochen, bis die Teilung in zwei Tochterzellen abgeschlossen ist. Einige bestimmte Proteine bleiben während der Zellteilung jedoch an der DNA haften und funktioniert wie Lesezeichen, die ausgewählte Gene markieren. Diese Proteine gehören zu den sogenannten "Transkriptionsfaktoren", die das Ablesen von Genen regulieren.
Ein Forschungsteam um David Suter von der ETH Lausanne (EPFL) hat entdeckt, dass ein gut erforschter Transkriptionsfaktor namens Sox2 insbesondere bei der Zellteilung von embryonalen Stammzellen eine wichtige Rolle spielt, wie die Hochschule am Mittwoch mitteilte. Diese Stammzellen sind sozusagen "Alleskönner": Sie können jeden beliebigen Zelltyp hervorbringen und haben daher grosses Potenzial für die Medizin, beispielsweise um Haut oder anderes Gewebe im Labor zu züchten.
In Gehirn- und Krebs-Stammzellen
Sox2 ist aus früheren Studien bereits dafür bekannt, für embryonale und neuronale Stammzellen wichtig zu sein. Letztere bringen die Zellen des Gehirns und Rückenmarks hervor. Sox2 spielt aber auch bei sogenannten Krebs-Stammzellen eine Rolle, die sich unablässig teilen und Tumorzellen produzieren. Ausserdem ist Sox2 einer von vier Transkriptionsfaktoren, mit denen sich "erwachsene" Zellen umprogrammieren und wieder in Stammzellen zurückverwandeln lassen.
Durch Kombination verschiedener Techniken beobachteten die Forschenden zum einen mikroskopisch, dass Sox2 während der Zellteilung an der DNA haften bleibt. Ausserdem testeten sie, an welche DNA-Abschnitte im Erbgut Sox2 gebunden ist. Dadurch stellte sich heraus, das Sox2 während der Zellteilung an einer kleinen Anzahl Gene haften bleibt und diese für die nächste Generation von Zellen markiert.
Wichtig für Zell-Schicksal
Um herauszufinden, welche Funktion Sox2 dabei erfüllt, entfernten sie es während der Zellteilung. Dadurch verloren die embryonalen Stammzellen die Fähigkeit, alle möglichen Zelltypen hervorzubringen. Zum Beispiel konnten sie auch nicht mehr zu neuronalen Stammzellen des Gehirns und Rückenmarks werden, wie die EPFL-Forscher im Fachblatt "Genes & Development" berichten.
Die Studie zeige nicht nur, dass Sox2 bestimmte Gene während der Zellteilung für die nächste Zell-Generation markiert, sondern auch dass diese Markierung die Entscheidung über das weitere Schicksal der Zellen mitbestimmen, schrieb die EPFL. Über die Funktion dieser "Lesezeichen" sei noch wenig bekannt.
Die Ergebnisse des Teams um Suter seien ein wichtiger Beitrag zum Verständnis der Biologie von Stammzellen und für ihren Einsatz in Biotechnologie und Medizin.