Nachrichten | Histon H3K4me3 unterstützt die Chromosomenstabilität in Oozyten und gibt Aufschluss über einen wichtigen Mechanismus der Embryonalentwicklung
Eine korrekte Chromosomentrennung in Oozyten ist entscheidend für die normale Weitergabe genetischer Informationen an die nächste Generation. Ein Forschungsteam der Kyushu-Universität in Japan hat festgestellt, dass die Trimethylierung von Lysin 4 auf Histon H3 (H3K4me3) nicht nur während der aktiven Transkription eine wichtige Rolle spielt, sondern auch eine zentrale Funktion in reifen Mauseizellen in der Metaphase II (MII) erfüllt. Die Ergebnisse wurden im Journal of Biological Chemistry veröffentlicht.
Histone sorgen dafür, dass die DNA im Zellkern dicht verpackt ist. Durch spezifische chemische Veränderungen steuern sie, wie zugänglich die DNA ist, und regulieren dadurch die Genexpression. H3K4me3 gilt allgemein als Marker für aktive Transkription, kommt jedoch ungewöhnlich häufig in MII-Oozyten vor, in denen die Transkription weitgehend beendet ist.
„Dieses Paradoxon hat uns neugierig gemacht“, sagte der Studienleiter Professor Kei Miyamoto von der Landwirtschaftlichen Fakultät der Kyushu-Universität. „Daher begannen wir damit, die Verteilung von H3K4me3 in MII-Oozyten von Mäusen zu untersuchen.“
Die mikroskopische Untersuchung zeigte, dass H3K4me3 ungewöhnlich stark auf der Seite der Oozytenchromosomen konzentriert war, die der Zellmembran am nächsten liegt, insbesondere in Bereichen bestimmter Chromosomen wie des X-Chromosoms, und mit der Aktinkappe verbunden war, die die Chromosomenposition bestimmt. Um seine Funktion zu untersuchen, entfernte das Team die H3K4me3-Markierungen künstlich aus den Oozyten.
Die Entfernung von H3K4me3 destabilisiert und verkürzt den Spindelapparat, eine wichtige Struktur zur Aufrechterhaltung der Chromosomenausrichtung, erheblich. Noch wichtiger war, dass Oozyten ohne H3K4me3 nach der In-vitro-Fertilisation eine beeinträchtigte Embryonalentwicklung zeigten. Die Forschenden beobachteten außerdem deutlich niedrigere H3K4me3-Spiegel in Oozyten älterer Mäuse, was auf einen möglichen Zusammenhang mit altersbedingten Verschlechterungen der Oozytenqualität hindeutet.
„Diese Studie zeigt nicht nur eine neue Funktion von H3K4me3 außerhalb der Transkription auf, sondern eröffnet auch eine neue Perspektive für das Verständnis von Fehlern bei der Chromosomentrennung in Oozyten“, sagte Professor Miyamoto. „Wir hoffen, dass sie letztlich neue Behandlungsmöglichkeiten bei Unfruchtbarkeit unterstützen kann, die auf Histonveränderungen abzielen, oder sogar neue Strategien zur Vermeidung von Fehlgeburten ermöglicht.“
Nachrichten | Histon H3K4me3 unterstützt die Chromosomenstabilität in Oozyten und enthüllt einen wichtigen Mechanismus der Embryonalentwicklung
Nachrichten | Histon H3K4me3 unterstützt die Chromosomenstabilität in Oozyten und gibt Aufschluss über einen wichtigen Mechanismus der Embryonalentwicklung
Eine korrekte Chromosomentrennung in Oozyten ist entscheidend für die normale Weitergabe genetischer Informationen an die nächste Generation. Ein Forschungsteam der Kyushu-Universität in Japan hat festgestellt, dass die Trimethylierung von Lysin 4 auf Histon H3 (H3K4me3) nicht nur während der aktiven Transkription eine wichtige Rolle spielt, sondern auch eine zentrale Funktion in reifen Mauseizellen in der Metaphase II (MII) erfüllt. Die Ergebnisse wurden im Journal of Biological Chemistry veröffentlicht.
Histone sorgen dafür, dass die DNA im Zellkern dicht verpackt ist. Durch spezifische chemische Veränderungen steuern sie, wie zugänglich die DNA ist, und regulieren dadurch die Genexpression. H3K4me3 gilt allgemein als Marker für aktive Transkription, kommt jedoch ungewöhnlich häufig in MII-Oozyten vor, in denen die Transkription weitgehend beendet ist.
„Dieses Paradoxon hat uns neugierig gemacht“, sagte der Studienleiter Professor Kei Miyamoto von der Landwirtschaftlichen Fakultät der Kyushu-Universität. „Daher begannen wir damit, die Verteilung von H3K4me3 in MII-Oozyten von Mäusen zu untersuchen.“
Die mikroskopische Untersuchung zeigte, dass H3K4me3 ungewöhnlich stark auf der Seite der Oozytenchromosomen konzentriert war, die der Zellmembran am nächsten liegt, insbesondere in Bereichen bestimmter Chromosomen wie des X-Chromosoms, und mit der Aktinkappe verbunden war, die die Chromosomenposition bestimmt. Um seine Funktion zu untersuchen, entfernte das Team die H3K4me3-Markierungen künstlich aus den Oozyten.
Die Entfernung von H3K4me3 destabilisiert und verkürzt den Spindelapparat, eine wichtige Struktur zur Aufrechterhaltung der Chromosomenausrichtung, erheblich. Noch wichtiger war, dass Oozyten ohne H3K4me3 nach der In-vitro-Fertilisation eine beeinträchtigte Embryonalentwicklung zeigten. Die Forschenden beobachteten außerdem deutlich niedrigere H3K4me3-Spiegel in Oozyten älterer Mäuse, was auf einen möglichen Zusammenhang mit altersbedingten Verschlechterungen der Oozytenqualität hindeutet.
„Diese Studie zeigt nicht nur eine neue Funktion von H3K4me3 außerhalb der Transkription auf, sondern eröffnet auch eine neue Perspektive für das Verständnis von Fehlern bei der Chromosomentrennung in Oozyten“, sagte Professor Miyamoto. „Wir hoffen, dass sie letztlich neue Behandlungsmöglichkeiten bei Unfruchtbarkeit unterstützen kann, die auf Histonveränderungen abzielen, oder sogar neue Strategien zur Vermeidung von Fehlgeburten ermöglicht.“
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