Associate Professor
Labor für Pflanzenmolekular- und Zellbiologie
In jedem Organismus verfügt jede Zelle über nahezu identische genetische Informationen, doch nicht alle Zellen sehen gleich aus oder verhalten sich gleich. Eine Ursache für diese erstaunliche Vielfalt ist das Vorhandensein chemischer Markierungen, sogenannte epigenetische Modifikationen, die sowohl die DNA als auch Verpackungsproteine schmücken, die die DNA im Zellkern organisieren. Die Muster dieser chemischen Markierungen unterscheiden sich je nach Zelltyp und helfen dabei, die Funktion von Zellen zu bestimmen, indem sie angeben, welche Gene aktiviert und welche ignoriert werden sollten. Das Wissen um die Auswirkungen dieser epigenetischen Veränderungen auf das Verhalten einer Zelle kann uns helfen, Gesundheit und Krankheit zu verstehen. Allerdings ist die Manipulation der Epigenetik in Säugetierzellen oft tödlich, sodass diese Veränderungen schwer zu untersuchen sind. Glücklicherweise sind ähnliche Manipulationen in einem Pflanzenmodell möglich, was dieses System zu einem hervorragenden System macht, um die Rolle epigenetischer Modifikationen zu verstehen.
Anstatt tierische Zellen zur Untersuchung epigenetischer Veränderungen zu verwenden, wendet sich Julie Law der kleinen Blütenpflanze zu Arabidopsis thaliana. Im Gegensatz zu Säugetieren Arabidopsis thaliana Pflanzen sind toleranter gegenüber Veränderungen ihres Epigenoms, was es einfacher macht, die Auswirkungen einer Veränderung dieser chemischen Tags zu untersuchen. Anhand dieser Pflanze untersucht Law, wie epigenetische Veränderungen von der Zelle erkannt und in die gewünschte Reaktion umgesetzt werden. Sie konzentriert sich insbesondere auf die Charakterisierung mehrerer neu identifizierter Proteinfamilien, die an der DNA-Verpackung und Genexpression beteiligt sind und als Chromatin-Bindungsproteine bezeichnet werden. Durch den Einsatz genetischer, biochemischer und genomischer Ansätze möchte Law nicht nur die von diesen Proteinfamilien erkannten epigenetischen Markierungen bestimmen, sondern auch ihre Interaktionspartner und ihre Auswirkungen auf die Genexpression identifizieren. Obwohl Laws Forschung ein Pflanzenmodell nutzt, werden ihre Ergebnisse auch Lehren für die Humanbiologie liefern, da viele der Gene, die an der Hinzufügung oder Entfernung epigenetischer Markierungen beteiligt sind, bei Pflanzen und bei Säugetieren dieselben sind. Letztendlich ebnet ihre Forschung den Weg zum Verständnis der Rolle des Epigenoms sowohl in der Landwirtschaft als auch in der menschlichen Gesundheit.
Zusammen mit Kollegen lieferte Law mechanistische Einblicke in das Targeting zweier spezialisierter RNA-Polymerasen (Pol-IV und Pol-V) im Arabidopsis thaliana Genom. Diese Ergebnisse geben Aufschluss darüber, wie epigenetische Modifikationen gezielt auf bestimmte Gene angewendet werden könnten, um Nutzpflanzen zu verbessern oder therapeutische Vorteile für die menschliche Gesundheit zu erzielen.
Mit einem biochemischen Ansatz verwendete Law Proteine mit bekannten Rollen in einem Prozess namens DNA-Methylierung, um eine Handvoll zusätzlicher Proteine zu identifizieren, die noch nie zuvor mit epigenetischen Modifikationen in Verbindung gebracht wurden. Die Kenntnis der neuen Proteine erweitert unser Verständnis der Prozesse, die das Epigenom einer Zelle beeinflussen.
Law und ihre Kollegen enthüllten außerdem auf der Ebene einzelner Atome die genauen Regionen mehrerer Proteine, die für die Erkennung spezifischer epigenetischer Veränderungen entscheidend sind. Diese Studien liefern einen detaillierten Einblick in die Funktionsweise dieser Proteine und könnten aufdecken, wie ihre Mutation zu epigenetischen Veränderungen führen kann, die sich in Entwicklungsstörungen oder dem Fortschreiten von Krankheiten wie Krebs äußern.
BS, Biochemie und Biophysik, Oregon State University
PhD, Biochemie, Johns Hopkins University School of Medicine
Postdoktorand, University of California, Los Angeles
