Professor
Direktor, Labor für Genomanalyse
Labor für Pflanzenmolekular- und Zellbiologie
Forscher des Howard Hughes Medical Institute
Vorsitzender des Salk International Council für Genetik
Lange Zeit glaubte man, dass die Sequenz der Gene in einem Genom alles sei, was nötig sei, um die Biologie dieses Organismus zu verstehen. Kürzlich haben Wissenschaftler erkannt, dass es eine weitere Kontrollebene gibt: das Epigenom. Das Epigenom besteht aus Chemikalien, die die DNA prägen und bestimmen, wann, wo und in welchem Ausmaß Gene exprimiert werden. Doch wie sich diese epigenomischen Tags auf Biologie, Gesundheit und Krankheiten auswirken, ist noch immer kaum verstanden. Um die darin enthaltenen Informationen zu entschlüsseln, müssen Forscher noch grundlegende Fragen zu diesem zusätzlichen genetischen Code beantworten.
Ecker wurde zum ersten Mal während seines Studiums vom Epigenom fasziniert Arabidopsis thaliana, eine kleine blühende Pflanze, die für die Grundlagenforschung der Pflanzenbiologie verwendet wird. Er und seine Kollegen wollten wissen, wie viele Arabidopsis Gene wurden durch DNA-Methylierung kontrolliert – eine Form chemischer Marker, die Gene untersuchen, um zu beeinflussen, wie Gene exprimiert werden. Im Verlauf der Forschung erkannte Ecker, dass es keine gute Möglichkeit gab, eine Momentaufnahme aller Methylierungsmarkierungen in einer Zelle zu erhalten, und entwickelte daher eine Methode namens MethylC-Seq, um epigenetische Markierungen in jedem Organismus abzubilden. Ecker hat MethylC-Seq nun auf Fragestellungen zur Epigenetik angewendet, die viele Bereiche umfassen, insbesondere das menschliche Gehirn. Er zeigte als erster, dass das Epigenom in Gehirnzellen während des Übergangs von der Geburt zum Erwachsenenalter eine hohe Dynamik aufweist. Jetzt zeichnet er die epigenetischen Unterschiede zwischen Gehirnzelltypen auf, um Erkrankungen wie Schizophrenie und Alzheimer besser zu verstehen.
In der Pflanzenforschung war Ecker Mitleiter eines internationalen Projekts (und sein Labor beteiligte sich daran), das das erste Pflanzengenom sequenzierte. Die Referenzanlage Arabidopsis thaliana ist heute die am besten untersuchte Pflanze der Welt. Seine Gruppe erstellte die „Salk T-DNA-Sammlung“ von Insertionsmutationen für fast alle Gene im Arabidopsis Genom, wodurch Forscher weltweit per Knopfdruck auf eine Datenbank aller interessierenden Genmutationen zugreifen können. Darüber hinaus entdeckte seine Gruppe die meisten Gene, die es Pflanzen ermöglichen, auf Ethylen zu reagieren, ein gasförmiges Pflanzenhormon, das das Wachstum reguliert, Krankheiten widersteht und die Fruchtreife bewirkt.
Ecker war auch der Erste, der das gesamte menschliche Epigenom kartierte und damit einen Ausgangspunkt für das Verständnis der Unterschiede zwischen den Epigenomen verschiedener Menschen und der Frage, wie diese Unterschiede zum Krankheitsrisiko beitragen könnten, schuf.
Mit Kollegen verglich Ecker die epigenetischen Markierungen verschiedener Stammzelllinien, um festzustellen, welche Methoden der Stammzellerzeugung zu Zellen führten, die den „Goldstandard“ embryonalen Stammzellen am ähnlichsten waren. Er fand heraus, dass Zellen, die durch die Übertragung von genetischem Material in leere Eizellen entstehen, diesem Goldstandard am nächsten kommen.
BA, Biologie/Chemie, The College of New Jersey, Ewing, NJ
PhD, Mikrobiologie, Pennsylvania State University College of Medicine
Postdoktorand, Stanford University School of Medicine