Nachrichten | Cornell-Team nutzt Sequenzierung der nächsten Generation, um die Bewegung von Transposons und ihre Umgestaltung des Genoms sichtbar zu machen
Nachrichten | Cornell-Team nutzt Sequenzierung der nächsten Generation, um die Bewegung von Transposons und ihre Umgestaltung des Genoms sichtbar zu machen
Forschende der Cornell University berichten, dass CUT&Tag, eine hochauflösende Methode zur Kartierung des Genoms, die ursprünglich zur Untersuchung von Chromatin eingesetzt wurde, die Verzerrung herkömmlicher Sequenzierverfahren zulasten repetitiver Sequenzen überwinden kann. Sie liefert beispiellose Klarheit darüber, wie sich Transposons im Genom bewegen, wo sie sich befinden und wie sie funktionieren. Diese genetischen Elemente, die früher als „Junk-DNA“ abgetan wurden, gelten heute als wichtige Beteiligte an Immunreaktionen, neurologischen Funktionen, der Embryonalentwicklung und der Evolution.
Die Studie wurde am 21 in iScience veröffentlicht. Der korrespondierende Autor Patrick Murphy (Ph.D. ’13), außerordentlicher Professor für Molekularbiologie und Genetik am College of Agriculture and Life Sciences der Cornell University, erklärte, dass die neue Methode festes genomisches Material präzise erfasst, das bei der Probenvorbereitung bisher verworfen wurde und in dem Transposons konzentriert sind.
„Junk-DNA“ ist kein Müll, sondern tief an biologischen Funktionen beteiligte Überreste uralter Viren
Transposons wurden erstmals von der Nobelpreisträgerin Barbara McClintock in Mais entdeckt. Sie stammen von alten Virusinfektionen ab. Wenn virale DNA in die Keimzellen des Wirts gelangte, konnte sie über Generationen vererbt werden und sich allmählich in das Genom integrieren. „Diese alten viralen DNA-Sequenzen sind keine inaktiven Überreste mehr; sie sind zu wichtigen Bestandteilen geworden, die uns funktionieren lassen“, sagte Murphy.
Beim Menschen können „springende“ Transposons Mutationen verursachen, die zu Krankheiten wie Hämophilie und einigen Krebsarten beitragen, oder vor modernen Infektionen schützen. Bestimmte Transposons werden in den frühesten Stadien der Embryonalentwicklung aktiviert und spielen eine wichtige Rolle bei der Bildung von Stammzellen und der Entwicklung der Plazenta. Dadurch tragen sie zur Evolution der Säugetiere bei.
Obwohl Transposons die Hälfte des menschlichen Genoms ausmachen, ist über ihre Funktion noch vieles unbekannt. Bei der herkömmlichen Sequenzierung werden Zellen lysiert und feste sowie flüssige Phasen getrennt. Jahrzehntelang untersuchten Forschende hauptsächlich die DNA in der flüssigen Phase, während die Transposon-reiche feste Fraktion mangels geeigneter Methoden übersehen wurde, was zur Bezeichnung „Junk-DNA“ beitrug.
„Wir stellten fest, dass sich die verworfene feste Fraktion tatsächlich dort befindet, wo die meisten Transposons liegen“, sagte Murphy.
CUT&Tag gibt der übersehenen Hälfte des Genoms eine Stimme
CUT&Tag wurde im Jahr 2019 zur Untersuchung der Chromatinstruktur eingeführt. Das Cornell-Team zeigte, dass die Methode auch in Transposon-Regionen mit zahlreichen repetitiven Sequenzen und komplexen Strukturen funktioniert und Verzerrungen herkömmlicher Verfahren wie ChIP vermeidet. Die neue Methode bietet großes interdisziplinäres Potenzial.
Einige Strategien der Krebsbehandlung aktivieren Transposons im Genom, um Immunangriffe auf Tumorzellen auszulösen. Ein besseres Verständnis dieser Mechanismen könnte präzisere zielgerichtete Therapien ermöglichen. „In den nächsten fünf bis zehn Jahren werden wir in ein goldenes Zeitalter der Transposonforschung eintreten, mit großem Wirkungspotenzial für die klinische Behandlung, Reproduktionsmedizin, Entwicklungsforschung, Pflanzenzüchtung, Mikrobiologie und Artbildung“, prognostizierte Murphy.
Institutionsübergreifende Zusammenarbeit bringt die Forschung voran
Der Erstautor Brandon Park kam zu Murphys Labor, als Murphy Professor an der University of Rochester war. Zu den weiteren Autoren gehörten Kristin Murphy (Ph.D. ’13), leitende Wissenschaftlerin am Cornell College of Veterinary Medicine, die Postdoktorandin Shan Hua, die Forscherin Karli Casler sowie Mitarbeitende aus dem Labor von Mitchell O’Connell an der University of Rochester. Die Studie wurde von den National Institutes of Health (NIH) finanziert.
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Nachrichten | Cornell-Team nutzt Sequenzierung der nächsten Generation, um die Bewegung von Transposons und ihre Umgestaltung des Genoms sichtbar zu machen
Forschende der Cornell University berichten, dass CUT&Tag, eine hochauflösende Methode zur Kartierung des Genoms, die ursprünglich zur Untersuchung von Chromatin eingesetzt wurde, die Verzerrung herkömmlicher Sequenzierverfahren zulasten repetitiver Sequenzen überwinden kann. Sie liefert beispiellose Klarheit darüber, wie sich Transposons im Genom bewegen, wo sie sich befinden und wie sie funktionieren. Diese genetischen Elemente, die früher als „Junk-DNA“ abgetan wurden, gelten heute als wichtige Beteiligte an Immunreaktionen, neurologischen Funktionen, der Embryonalentwicklung und der Evolution.
Die Studie wurde am 21 in iScience veröffentlicht. Der korrespondierende Autor Patrick Murphy (Ph.D. ’13), außerordentlicher Professor für Molekularbiologie und Genetik am College of Agriculture and Life Sciences der Cornell University, erklärte, dass die neue Methode festes genomisches Material präzise erfasst, das bei der Probenvorbereitung bisher verworfen wurde und in dem Transposons konzentriert sind.
„Junk-DNA“ ist kein Müll, sondern tief an biologischen Funktionen beteiligte Überreste uralter Viren
Transposons wurden erstmals von der Nobelpreisträgerin Barbara McClintock in Mais entdeckt. Sie stammen von alten Virusinfektionen ab. Wenn virale DNA in die Keimzellen des Wirts gelangte, konnte sie über Generationen vererbt werden und sich allmählich in das Genom integrieren. „Diese alten viralen DNA-Sequenzen sind keine inaktiven Überreste mehr; sie sind zu wichtigen Bestandteilen geworden, die uns funktionieren lassen“, sagte Murphy.
Beim Menschen können „springende“ Transposons Mutationen verursachen, die zu Krankheiten wie Hämophilie und einigen Krebsarten beitragen, oder vor modernen Infektionen schützen. Bestimmte Transposons werden in den frühesten Stadien der Embryonalentwicklung aktiviert und spielen eine wichtige Rolle bei der Bildung von Stammzellen und der Entwicklung der Plazenta. Dadurch tragen sie zur Evolution der Säugetiere bei.
Obwohl Transposons die Hälfte des menschlichen Genoms ausmachen, ist über ihre Funktion noch vieles unbekannt. Bei der herkömmlichen Sequenzierung werden Zellen lysiert und feste sowie flüssige Phasen getrennt. Jahrzehntelang untersuchten Forschende hauptsächlich die DNA in der flüssigen Phase, während die Transposon-reiche feste Fraktion mangels geeigneter Methoden übersehen wurde, was zur Bezeichnung „Junk-DNA“ beitrug.
„Wir stellten fest, dass sich die verworfene feste Fraktion tatsächlich dort befindet, wo die meisten Transposons liegen“, sagte Murphy.
CUT&Tag gibt der übersehenen Hälfte des Genoms eine Stimme
CUT&Tag wurde im Jahr 2019 zur Untersuchung der Chromatinstruktur eingeführt. Das Cornell-Team zeigte, dass die Methode auch in Transposon-Regionen mit zahlreichen repetitiven Sequenzen und komplexen Strukturen funktioniert und Verzerrungen herkömmlicher Verfahren wie ChIP vermeidet. Die neue Methode bietet großes interdisziplinäres Potenzial.
Einige Strategien der Krebsbehandlung aktivieren Transposons im Genom, um Immunangriffe auf Tumorzellen auszulösen. Ein besseres Verständnis dieser Mechanismen könnte präzisere zielgerichtete Therapien ermöglichen. „In den nächsten fünf bis zehn Jahren werden wir in ein goldenes Zeitalter der Transposonforschung eintreten, mit großem Wirkungspotenzial für die klinische Behandlung, Reproduktionsmedizin, Entwicklungsforschung, Pflanzenzüchtung, Mikrobiologie und Artbildung“, prognostizierte Murphy.
Institutionsübergreifende Zusammenarbeit bringt die Forschung voran
Der Erstautor Brandon Park kam zu Murphys Labor, als Murphy Professor an der University of Rochester war. Zu den weiteren Autoren gehörten Kristin Murphy (Ph.D. ’13), leitende Wissenschaftlerin am Cornell College of Veterinary Medicine, die Postdoktorandin Shan Hua, die Forscherin Karli Casler sowie Mitarbeitende aus dem Labor von Mitchell O’Connell an der University of Rochester. Die Studie wurde von den National Institutes of Health (NIH) finanziert.
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