Forschung

Labor Iovino

Totipotente Embryonalzellen können sich in viele unterschiedliche Zelltypen differenzieren, die alle das gleiche Genom besitzen. Wie differenzierte Zellen während der Entwicklung ihre Identität behalten, ist allerdings noch immer ungeklärt. Welche Identität eine Zelle annimmt (also ob sie z.B. zu einer Muskel- oder Leberzelle wird), wird durch die Transkription unterschiedlicher Gene bestimmt. Ob ein Gen abgelesen wird oder nicht, also aktiv ist oder nicht, muss so abgespeichert werden, dass sie die DNA-Sequenz des Gens nicht beeinflusst wird. Dieses Phänomen wird durch Epigenetik kontrolliert. Es wird vermutet, dass Chromatin und Chromatin-modifizierende Faktoren bei diesem Vorgang eine zentrale Rolle spielen. Darüber hinaus deutet vieles darauf hin, dass Stress-induzierte Chromatin-Veränderungen durch die Keimbahn an die Nachkommen vererbt werden können. Die molekularen Mechanismen wie das Epigenom oder Veränderungen des Epigenoms an die nächste Generation vererbt werden, sind jedoch noch immer unbekannt.

Unser Labor beschäftigt sich mit dem Einfluss von Epigenetik auf die Bildung funktionstüchtiger Keimzellen. Ein weiteres Forschungsthema in unserem Labor ist wie die Zygote nach der Fusion von zwei hochspezialisierten Zellen -Spermium und Eizelle- Totipotenz erlangt, also in der Lage ist alle Zellen des Körpers zu bilden. Ein weiterer Schwerpunkt unserer Forschung ist, wie das Genom der Zygote aktiviert wird, sie also ihr eigenes Chromatin kontrolliert und transkribiert. Als Modell-Organismus setzen wir auf Drosophila (Fruchtfliege) und untersuchen mithilfe von Genetik, Genomik, Proteomik sowie bildgebenden Verfahren die Keimbahn und die frühe Embryonalentwicklung der Fliegen. Die grundlegenden Erkenntnisse dieser Forschung werden wichtige Einblicke in die Rolle der Chromatinregulierung bei entwicklungsbiologischen und physiologischen Vorgängen ermöglichen.

Viele epigenetische Mechanismen sind zudem evolutionär stark konserviert. Das bedeutet, dass sie sich diese Vorgänge zwischen Drosophila und dem Menschen auf molekularer Ebene nur sehr wenig unterscheiden. Daher wird ein Verständnis darüber, wie die epigenetische Regulation in der Keimbahn und der frühen Embryonalentwicklung der Fliege abläuft, auch wesentliche Erkenntnisse für die menschliche Gesundheit mit sich bringen. Dies gilt beispielsweise für die Prävention von Erbkrankheiten, die Verbesserung von Verfahren der künstlichen Befruchtung, sowie für die Herstellung von induzierten pluripotenten Stammzellen aus Körperzellen und die Stammzelltherapie.