Grossbritannien

David Baulcombe

Balzan Preis 2012 für Epigenetik

Für seine grundlegenden Beiträge zum Verständnis der Epigenetik und ihrer Rolle in der Entwicklung von Zellen und Geweben unter normalen und belastenden Bedingungen.

Die Eigenschaften aller lebenden Organismen sind durch die genetischen Anlagen (Genotyp), sowie deren Interaktion mit der Umwelt während Wachstum und Entwicklung determiniert. Ursprünglich war davon ausgegangen worden, dass genetische Information ausschließlich auf die Anweisungen der DNA-Sequenz beschränkt ist. Während der letzen 50 Jahren häuften sich jedoch Hinweise, dass weitere Information bei der Zellteilung erhalten bleibt, ja sogar von Generation zu Generation übertragen werden kann. Das Studium dieses Phänomens ist als “Epigenetik” bekannt und man spricht inzwischen über das “Epigenome” und über “epigenetische Marker” in ähnlicher Weise wie über genetische Marker und die Entschlüsselung des Genoms. Untersuchungen zur molekularen Basis der epigenetischen Information gehören zu den aktivsten Bereichen der gegenwärtigen biologischen Forschung. Die sehr langen DNA-Moleküle sind im Zellinnern verpackt und strukturiert durch die Wirkung von Proteinen, sogenannten Histonen. Subtile Veränderungen der Histone, sowie reversible Modifikationen der DNA selbst (z.B. Anfügen oder Entfernen von Methylgruppen) bestimmen darüber, ob die Gene bestimmter DNA-Bereiche aktiv sind oder nicht. Diese Modifikationen sind teils kurzlebig; teils bleiben sie über multiple Zellteilung erhalten. Eine Vielzahl von Wissenschaftlern hat zum funktionellen Verständnis der epigenetischen Marker beigetragen, das Werk von David Baulcombe ist jedoch als bahnbrechend zu bewerten. Er entdeckte, dass relativ kleine DNA-Moleküle eine kritische Rolle bei der Genexpression spielen. Mit seinen Arbeiten an Pflanzen zeigte er erstmalig, dass diese Moleküle die Genexpression unterbinden können und zwar zu einem Zeitpunkt, zu dem die DNA in RNA transkribiert ist, aber bevor Proteine synthetisiert werden. Diese “Stilllegung” von Genen ist ein wichtiger Faktor in der Entwicklung (Zelldifferenzierung und Organbildung), spielt aber auch eine bedeutsame Rolle darin, wie sich Pflanzen gegen den Angriff von Viren verteidigen. Da einige Typen epigenetischer Marker von einer Generation zur nächsten übertragen werden können, sind auch auf dem Gebiet der Entwicklungsbiologie bedeutende Auswirkungen seiner Forschungsarbeiten zu erwarten. David Baulcombe trug dazu bei, die komplexen Zusammenhänge und die Ursprünge verschiedener Klassen kleiner RNA-Moleküle aufzuklären und aufzuzeigen, wie sie die Muster epigenetischer DNA-Methylierung bestimmen. Viele seiner Entdeckungen erklären auch entsprechende Befunde in tierischen Zellen, was nahe legt, dass epigenetische Prozesse entwicklungsgeschichtlich alt sind und sich bereits an der Wurzel des evolutionären Stammbaums entwickelt haben, der die Entstehung vielzelliger Pflanzen und tierischer Organismen beschreibt. David Baulcombes Forschung hat zu maßgeblichen Fortschritten in der Molekularbiologie von Pflanzen geführt. Sie hat jedoch auch bedeutenden Einfluss auf die biomedizinische Forschung. Die Wissenschaftler versuchen zu verstehen, warum bestimmte Zellen (Stammzellen) sich in die verschiedensten Zelltypen differenzieren können, während andere in ihren Eigenschaften streng determiniert sind. Ein wesentlicher Grund dafür besteht in der konkreten epigenetischen Markierung der Zellen. Weitere Fortschritte auf diesem Gebiet versprechen ein Verständnis davon, warum bestimmte Krebszellen “dedifferenzieren” und wie man spezifische Zelltypen für zellbasierte Therapien erzeugen kann. Sie erweitern aber auch unser Wissen über die bedeutsame Rolle kleiner RNA-Moleküle in der Entwicklung von Säugetieren.