pdf-Dateien - Nationales Genomforschungsnetz - NGFN

27 News & Confuse · TreffenGlücklichePflanzenforscherEine Grundlagen für die funktionalePflanzengenomforschung sind die derzeitigqualitativ beste, vollständige Sequenz undAnnotation eines höheren Organismus überhaupt,große Mutantenkollektionen in denenannährend alle Gene wenigstens einmal ausgeschaltenoder molekular verstärkt wurdenund ein funktionierendes, internationales Netzwerkder Forscher. Umfassende und immer weitereverbesserte und vernetzte Datenbankensowie die dazugehörigen bioinformatischeWerkzeuge machen die Forschung mit demWildkraut Arabidopsis immer interessanter undsind eine Basis für die Forschung an Nutzpflanzen.Damit bleibt dieses kleine, unscheinbareWildkraut das beste System zur Bewältigungder genannten Herausforderungen und Modellfür die Kulturpflanzen. Die Fortschritte die imvergangenen Jahr erzielt wurden, fasst derBericht des „Multinational Arabidopsis SteeringCommittee“ zusammen. Dieser kann überDr. Rebecca Joy, der Leiterin der Geschäftsstellein den USA angefordert werden (rejoy@biotech.wisc.edu).Highlightsdes MeetingsWaren eine Rückbesinnung auf klassischeWerte der molekularen Wissenschaft, wie dieBiochemie und die Genetik zur funktionalenGencharakterisierung. Der ‚Hype’ um die Chiptechnologiengeht bei Arabidopsis dem Endeentgegen und ordnet diese Technologie als notwendigesexperimentelles Werkzeug in denWerkzeugkasten der Molekularbiologen ein.Michael Snyder von der Yale University eröffnetedas Meeting mit einem Vortrag zur globalenAnalyse von Genomen und Proteomen. Die Verfügbarkeitder kompletten menschlichen Sequenzseit April diesen Jahres erlaubt erstmalsglobale Analysen und Vergleiche zwischen Hefe,Mensch und anderen Organismen. Die heuteverfügbaren Technologien erlauben eine solcheglobale Betrachtung. Interpretierbare Ergebnisseauf dem Weg zur Genfunktionsaufklärungsind nur durch die Verknüpfung unterschiedlicherAnsätze und Methoden möglich. 4.824Hefegene kodieren für mehr als 10.000 Proteine.Über 4.000 dieser Proteine konnten in derZelle lokalisiert werden. Ziel seines Labors wares, alle potentiellen Targets von Hefe-Transkriptionsfaktorenzu finden. Durch ChromatineImmunopräzipitation (CHIp-CHIp Technologies. http://ygac.med.yale.edu ) konnten 163potentielle Interaktionspartner identifiziertwerden. 156 davon waren bisher völlig unbekannt.Diese 163 Interaktionspartner korrespondiertenmit über 180 potentiellen Gentargets,von denen wiederum etwas über 100ohne beschriebene Funktion sind. Auf diese Artund Weise war es möglich die Transkriptionsfaktorennach Interaktionspartnern zu klassifizieren.Den Genfunktionen kann nun durch biochemischeAnalysen auf den Leib gerückt werden.Zur Etablierung der Methodik bei der Analysedes menschlichen Genoms beschränkteman sich vorerst auf das Chromosom 22. EinArray mit über 21.000 PCR Produkten von ca.720 bp Länge wurde für Hybridisierungsexperimenteentwickelt und mit der CHIp-CHIp Technologiekombiniert um die über das Chromosomeverteilten Interaktionspartner zu definieren.Zurück zur Hefe. Die biochemische Charakterisierungder Hefeinteraktionspartner erfolgteunterstützt durch unterschiedliche ProteinArrays. So wurde ein Antikörper – Antigen basierendenChip und funktionsbasierendenMicroarrays entwickelt. 122 Proteinkinase Homologedavon 17 unbekannte konnten aufdiese Weise identifiziert und in substratbasierendenAssays in Mirkotitterplatten näher charakterisiertwerden. Die Analysen basierte aufder Ähnlichkeit der Funktionen und nicht aufSequenzhomologien. Am Beispiel von CalmodulinProteinen konnte über die Analyse desHefeproteoms neben 12 bekannten 33 bishernoch unbekannte bindende Proteine identifiziertwerden. Ein anderes Beispiel für dieDurchschlagskraft derartiger Analysen war dieIdentifizierung 140 neuen Zielsystemen für dieInteraktion des 14-3-3 Proteins. Bisher bekanntwaren 9 unterschiedliche Interaktionspartner.Weitere heiße Themenwaren microRNA und siRNA Molekülebei der transkriptionalen und nachgeordnetenRegulation des biologischen Systems Pflanzeund der Pflanzenentwicklung und -differenzierung.Eine komplexes Beispiel für die Regulationauf unterschiedlichen Stress gab JanetBraam von der Rice University in Houston.Sogenannte Touch-Gene (TCH Gene) reagierenauf Stimuli wie Hitze, Berührung (Wind), Dunkelheitund Kälte gleichermaßen. TimotheyNelson aus Yale berichtete von der Verbesserungeiner Laserbasierenden Mikrosezierungsmethodezur Gewinnung von RNA aus wenigenDuzend Zellen für organ- oder zelltypspezifischeExpressionsexperimente. In Deutschlandläuft in dieser Richtung ein sehr erfolgreichesGABI Projekt zur Analyse von Protein- undExpressionsmustern auf Einzelzellebene.Vorwärts – auch ein Symbolfür die Pflanzengenomforscher.Elliot Meyerowitz vom California Institute ofTechnology hielt einen Vortrag zur Zukunft derArabidopsisforschung. In diesem ging er überdie Grenzen singulärer Forschungsansätze hinausund erläuterte die Notwendigkeit der Aufklärungvon subzellulären, zellulären, interzellulärenund organismusweiten Phänomenen alsBasis eines besseren Verständnisses von komplexenLebensvorgängen in Pflanzen. Die heuteentwickelten und verfügbaren Werkzeuge derBiowissenschaften erlauben es, Musterbildungenvon der ersten Aktivierung eines Regulatorsbis zum Verständnis kompletter genetischerNetzwerke zu untersuchen. Fortschrittein der Mikroskopiertechnik (Photonics) ermöglicheneine genaue Lokalisierung und somit dieVerknüpfung von Daten der Genexpression mitdenen der zellulären Lokalisation und Funktion.Damit gelang ein entscheidender Durchbruchauf dem Weg zu computerbasierendenModellen von „Zell zu Zell Interaktionen“. Dasein so generiertes Modell die reale Natur wiederspiegelnkann, bewies Elliot Meyerowitz amBeispiel der Musterbildung und Blütenentwicklungin seinem Vortrag. So wie die molekulareBiowissenschaft nur durch Interdisziplinaritätmöglich war, ist eine Verbindung von „Genomics“,„Genetics“, „Informatics“, „Photonics“und „Mathematics“ notwendig das Ziel derGenfunktionsaufklärung und das Verständnisum genetische Netzwerke zu ergründen.