Weibchen lässt Männchen gewinnen
Lutte des sexes dans l’embryon unicellulaire
Les embyons unicellulaires sont fascinants : en leur sein, les gamètes masculin et féminin fusionnent. Au cours de ce processus, le génome masculin gagne la première bataille. C’est une découverte étonnante d’une équipe de chercheurs de l’Institut de biotechnologie moléculaire de l’Académie autrichienne des Sciences qui a développé une méthode d’imagerie totalement innovante.
Aus zwei mach eins: Das passiert, wenn ein Spermium eine Eizelle befruchtet. Es ist der einzige Zeitpunkt, an dem zeitgleich zwei Zellkerne in einer Zelle sind. „Das Genom in Spermien ist völlig anders strukturiert als in anderen Körperzellen“, erklärt Kikue Tachibana-Konwalski vom Institut für Molekulare Biotechnologie (IMBA) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften. Damit die männliche DNA in den winzigen Spermienkopf passt, ist sie um spezielle Proteine gewickelt: nämlich um Protamine. Alle restlichen Körperzellen, inklusive der Eizellen, nutzen Histone, um die lange DNA-Schnur kompakt zu verpacken. 1. aus zwei macht eins deux en un / das Spermium(ien) le spermatozoïde / die Eizelle l’ovule, l’ovocyte / befruchten féconder / der Zeitpunkt le moment / zeitgleich simultanément / der Zellkern(e) le noyau cellulaire / die Zelle la cellule / die DNA l’ADN / winzig minuscule / in … passen prendre place dans … / sich um etw wickeln s’enrouler autour de, empaqueter qqch / nämlich à savoir / inklusive y compris / die Schnur(en) le brin / verpacken emballer.
2. Diese Proteine sind wichtig für die Epigenetik: also für jede Steuerung, was aus einer Zelle wird, die nicht von der DNA-Sequenz bestimmt wird. Epigenetisch sorgen also Schutzproteine und andere Moleküle dafür, welche Teile der DNA aktiviert und in Proteine umgesetzt werden und welche stumm geschaltet bleiben. Nur so ist es möglich, dass alle Zellen eines Menschen dieselbe DNA haben, aber ganz unterschiedliche Dinge bilden wie Wimpern, Haut, Leberzellen oder den Herzmuskel.
KEIMZELLEN MÜSSEN VERGESSEN
3. „Die große Frage ist, wie werden kurz nach der Befruchtung das männliche und das weibliche Genom neu organisiert, damit daraus ein neues Lebewesen entstehen kann“, sagt Tachibana-Konwalski.
4. Denn Spermien- und Eizelle müssen vergessen, was sie vorher waren, also ihre epigenetische Programmierung löschen, sonst könnte daraus nichts Neues wachsen. „Dass hier epigenetisch viel passiert, war schon klar. Wir haben nun eine Methode entwickelt, die so genau wie nie zuvor abbildet, wie sich die 3-D-Strukturen der männlichen und weiblichen Genome kurz nach der Befruchtung 2. die Steuerung le pilotage / bestimmt werden être déterminé / dafür sorgen s’assurer, déterminer / in … um-setzen transformer en … / stumm geschaltet bleiben rester inactif / bilden former / die Wimper(n) le cil / die Haut la peau / die Leber le foie. 3. die Befruchtung la fécondation / das Lebewesen l’être vivant / entstehen naître. 4. löschen effacer / aus … wachsen(u,a,ä) se développer à partir de … / entwickeln mettre au point, développer / so genau wie nie zuvor plus précisément que jamais auparavant / ab-bilden reproduire / entwickeln“, erklärt TachibanaKonwalski. Die Methode, die nun im Fachjournal „Nature“publiziert wurde, entwickelte ihr Masterstudent Ilya Flyamer mit Eizellen, die Dissertantin Johanna Gassler wendete sie bei Einzell-Embryos an. Unterstützung bei den Simulationsmodellen kam aus den USA, vom Massachusetts Institute of Technology (MIT).
5. Herkömmliche Methoden, um die 3-DStruktur von DNA zu messen, verwenden zugleich Millionen von Zellen und erhalten Durchschnittswerte. „Das wäre, als ob man fünf Millionen Profilfotos übereinander legt und dadurch erfährt, dass ein Mensch zwei Augen, zwei Ohren, eine Nase und einen Mund hat“, sagt Tachibana-Konwalski. „Unsere Methode kann das ,Gesicht‘ der einzel- das Fachjournal la revue spécialisée / die Dissertantin la doctorante / an-wenden appliquer / Einzellunicellulaire / die Unterstützung le soutien, l’aide. 5. herkömmlich traditionnel / messen(a,e,i) mesurer / verwenden utiliser / zugleich en même temps / der Durchschnittswert(e) la valeur moyenne / übereinander-legen superposer /
Eizellen abbilden. Wir können in jeder individuell sehen, welche Charakteristika sie hat.“So erkennt man, welche DNA-Stränge und DNA-Schleifen nahe beinander liegen – und vielleicht gemeinsam reguliert werden – und welche nicht.
6. Die Auswertung zeigte Überraschendes: Obwohl das Genom des Spermiums sich völlig umstrukturieren muss – seine Protamin-Aufwickelung auflösen und sich neu um Histone arrangieren –, gewinnt es das Wettrennen und erreicht alle drei Levels der Genomorganisation schneller als das Erbgut der ehemaligen Eizelle. erkennen(a,a) reconnaître, déceler / der DNAStrang(¨e) la tige d’ADN / die ADN-Schleife la boucle d’ADN / nahe beieinander-liegen être proches l’un de l’autre. 6. die Auswertung l’analyse / Überraschendes des choses surprenantes / sich um-strukturieren se restructurer / die Aufwickelung l’empaquetage / auf-lösen dissoudre / sich arrangieren s’arranger, s’organiser / das Wettrennen gewinnen(a,o) gagner la course / erreichen atteindre / der Level(s) le niveau, la phase / das Erbgut le génome, l’ADN / ehemalig≈ ancien.
MÄNNCHEN ERREICHT LEVEL DREI
7. Level eins ist, dass der lange DNA-Strang in Schleifen gelegt wird, damit Stellen, die auf dem Strang weit entfernt sind, in der Schleife nahe zusammenkommen. Level zwei sind Schleifen in diesen Schleifen. Und Level drei ist bis heute noch nicht ganz verstanden: Durch mysteriöse Mechanismen nähern sich DNA-Abschnitte, die aktiv umgesetzt werden, an und rotten sich zusammen. Das tun auch Abschnitte, die zur Zeit stumm geschaltet sind. „Das weibliche Genom ist kurz nach der Befruchtung nur in Schleifen organisiert. Das männliche Genom hingegen erlangt schon in wenigen Stunden alle drei Levels“, sagt Tachibana-Konwalski. Erst wenn beide Genome vereint in diesem dritten Level ankommen, kann wahrscheinnen 7. die Stelle l’endroit / weit entfernt sein être très éloigné / nahe zusammen-kommen se rapprocher / sich an-nähern se rapprocher / der Abschnitt(e) le segment / aktiv umgesetzt werden être activé / sich zusammen-rotten s’attrouper / hingegen en revanche / erlangen atteindre / vereint réuni, ensemble / an-kommen arriver / lich die Bildung eines neuen Organismus beginnen – mit all seinen unterschiedlichen Zelltypen.
8. „Dass das männliche Genom das Wettrennen gewinnt, war sehr überraschend. Immerhin dirigieren die Eiweißkörper der Eizellen die Neuorganisation des männlichen Genoms“, so Tachibana-Konwalski. Die Annahme ist nun, dass das weibliche Genom dem männlichen den Vortritt lässt.
9. Erst wenn die 3-D-Strukturierung des männlichen Genoms abgeschlossen ist, vervollständigt das weibliche Erbgut seine Strukturierung. Und gemeinsam starten beide die Bildung eines mehrzelligen Embryos. Ob die Tatsache, dass das männliche Genom schneller organisiert ist und schneller umgesetzt wird als das weibliche, auch Einfluss darauf hat, dass männliche Merkmale stärker im Embryo angelegt werden, kann diese Studie aber nicht beantworten. die Bildung la formation. 8. die Eiweißkörper les protéines / die Annahme l’hypothèse / einer Sache den Vortritt lassen céder le pas, la priorité à qqch. 9. abgeschlossen sein être terminé / vervollständigen compléter / mehrzellig pluricellulaire / die Tatsache le fait / Einfluss auf etw haben avoir une influence sur qqch / das Merkmal(e) le caractère / angelegt werden être établi, fixé.