Kreislauf-DNA spielt Schlüsselrolle bei Bildung von Stressgranulen

International: Entdeckung von zirkulärer DNA in Stressgranulen

Forscher haben nachgewiesen, dass mehr als die Hälfte der nukleinsäurehaltigen Bestandteile von Stressgranul‑Kernen aus zirkulärer, doppelsträngiger DNA (eccDNA) besteht. In HEK293T‑Zellen zeigte sich, dass diese extrachromosomale DNA zusammen mit bekannten Markern der Stressgranulen im Zytoplasma vorkommt und dass sie für die Bildung von Stressgranulen bei Stressbedingungen erforderlich ist.

Hintergrund zu Stressgranulen

Stressgranulen sind große, membranlose zytoplasmatische Aggregate, die von eukaryotischen Zellen als Reaktion auf Umweltstress gebildet werden. Sie enthalten dichte Kerne von etwa 200 nm Durchmesser, in denen zahlreiche RNAs und Proteine konzentriert sind. Die korrekte Bildung dieser Strukturen ist für die Erholung nach Stress entscheidend.

Eigenschaften von eccDNA

Extrachromosomale zirkuläre DNA (eccDNA) ist eine Form von DNA, die außerhalb der Chromosomen existiert und typischerweise zirkulär ist. Sie wurde bereits in verschiedenen Zelltypen nachgewiesen, jedoch blieb ihre Funktion im Kontext von Stressgranulen bislang unbekannt.

Nachweis in menschlichen Zellen

Durch immunzytochemische Färbung und hochauflösende Mikroskopie konnten die Forscher die kolokale Präsenz von eccDNA und Stressgranulen‑Markern in HEK293T‑Zellen visualisieren. Quantitative Analysen bestätigten, dass etwa 55 % der Nukleinsäure in den Kernen der Stressgranulen aus eccDNA besteht.

Experimentelle Bestätigung in Hefe

Mittels CRISPR‑Mediated Targeting wurde die eccDNA in der Knopfschwämmchen‑Hefe (Saccharomyces cerevisiae) gezielt entfernt. Die Ergebnisse zeigten, dass das Fehlen von eccDNA die Bildung von Stressgranulen unter Stressbedingungen signifikant reduziert, was auf eine notwendige Rolle der DNA hinweist.

Implikationen für die Stressantwort

Die Entdeckung legt nahe, dass eccDNA nicht nur ein passiver Bestandteil des Zellkerns ist, sondern aktiv an der Assemblierung von Stressgranulen beteiligt sein könnte. Dies erweitert das Verständnis der molekularen Mechanismen, die Zellen zur Bewältigung von Stress einsetzen.

Relevanz für Krankheiten

Da Fehlregulation von Stressgranulen mit verschiedenen neurodegenerativen Erkrankungen und Infektionen in Verbindung gebracht wird, könnte die Beteiligung von eccDNA neue Ansatzpunkte für therapeutische Interventionen bieten.

Ausblick

Weitere Studien sollen klären, wie eccDNA mit RNA‑ und Protein‑Komponenten interagiert und ob ähnliche Mechanismen in anderen Zelltypen und Organismen vorliegen. Die Ergebnisse könnten das Feld der Zellstressforschung nachhaltig beeinflussen.

Dieser Bericht basiert auf Informationen von eLife, lizenziert unter Creative Commons BY 4.0 (Open Access).