Münster (mpi) - Dr. Juan M. Vaquerizas hat vor einigen Wochen seine Arbeit am Max-Planck-Institut für Molekulare Biomedizin in Münster als Leiter der Max-Planck-Forschungsgruppe “Regulatory Genomics” aufgenommen. Damit ist die vierte und letzte der Positionen besetzt, die die Max-Planck-Gesellschaft und das NRW-Wissenschaftsministerium zu gleichen Teilen finanzieren. Vaquerizas Arbeitsgebiet ist die Bioinformatik: Sein Team wird große Datenmengen im Hinblick auf die Genregulierung analysieren. Die Forschungsgruppe ist auf fünf Jahre ausgelegt und soll bis zum Ende 2013 aus sechs bis acht Mitarbeitern bestehen.
Die Arbeit von Dr. Juan M. Vaquerizas lässt sich in zwei Bereiche gliedern: Zum einen wird er untersuchen, wie die dreidimensionale Struktur des Erbguts die Genexpression beeinflusst. Zum anderen möchte er wissen, welche Mechanismen die Aktivierung der väterlichen beziehungsweise der mütterlichen Kopie eines Gens regulieren. Beide Bereiche haben eines gemeinsam: Sie beschäftigen sich mit der Aktivierung der Gene, mit der „Epigenetik“.
Als vor fast zehn Jahren Wissenschaftler die Entschlüsselung des vollständigen menschlichen Genoms mit rund 23.000 Genen ankündigten, hofften sie auf ein besseres Verständnis des menschlichen Erbgutes und der Entstehung von Krankheiten. Allerdings reicht dafür die Kenntnis der Gensequenz alleine nicht aus, denn nicht alle Gene werden in allen Zelltypen gleichermaßen abgelesen. Biochemische Modifikationen des Erbguts sind für das Ein- und Ausschalten unterschiedlicher Gene in den verschiedenen Zelltypen verantwortlich. Das ist durchaus sinnvoll, denn so werden zum Beispiel manche Gene, die in Nervenzellen aktiv sind, in Hautzellen stillgelegt. Wie dies geschieht, ist bisher allerdings nur ansatzweise bekannt.
„Schon seit meiner Doktorarbeit interessiere ich mich für die Mechanismen, die das Zusammenspiel der Gene steuern. Besonders spannend finde ich es, diese Systeme mittels Computerprogrammierung zu erforschen“, sagt Dr. Juan Vaquerizas. Heute können Wissenschaftler solche Fragestellungen ohne Computer nicht mehr bearbeiten, denn die modernen Methoden der Genanalyse produzieren außerordentlich große Datenmengen. Es werden nicht nur die Abfolge und Position der ‚Buchstaben’ im Erbgut bestimmt, sondern auch die Menge der jeweiligen Proteine und die Bindungspositionen von DNA-bindenden Proteinen erfasst. Eine einzige Analyse kann deshalb 150 Millionen Informationen enthalten.
In seiner neuen Forschungsgruppe am MPI wird Vaquerizas das Erbgut (Genom) verschiedener Organismen, wie Hefen, Fruchtfliegen und Zebrafische, untersuchen, um zu begreifen, auf welche Weise die dreidimensionale Struktur der DNA im Zellkern bestimmt, welche Gene ein- oder ausgeschaltet werden. Die DNA im Zellkern ist durch verschiedene Proteine umwickelt – diese organisierte und verpackte Form der DNA heißt Chromatin. Wenn ein Gen aktiviert wird, muss das verschlossene, unzugängliche Chromatin geöffnet werden, damit die Proteinkomplexe, die für die Aktivierung verantwortlich sind, zum Gen gelangen können. Während der letzten Jahre haben Wissenschaftler herausgefunden, dass die drei-dimensionale Position dieses Chromatins im Zellkern für eine fehlerfreie Regulierung der Gene von entscheidender Bedeutung ist. „Die Aufteilung in Chromatin-Kompartimente stellt ein weiteres Phänomen der Epigenetik dar. Die Mechanismen, die für diese hochspannende drei-dimensionale Anordnung des Chromatins im Zellkern verantwortlich sind, möchte ich näher untersuchen“, so Vaquerizas.
Im Max-Planck-Institut (MPI) für Molekulare Biomedizin findet Vaquerizas das perfekte Umfeld: „Ich finde es großartig, von Experimentatoren umgeben zu sein. Die Forscher am Institut arbeiten mit unterschiedlichen sehr interessanten Tiermodellen und verfügen über große Kenntnisse in verschiedenen Genanalyse-Techniken. Das macht die Arbeit für mich als Bioinformatiker sehr viel einfacher und schafft Raum für viele Interaktionen.“
Das NRW-Wissenschaftsministerium und die Max-Planck-Gesellschaft finanzieren vier Forschungsgruppen am MPI für Molekulare Biomedizin in Münster für eine Laufzeit von fünf Jahren. Drei Forschungsgruppenleiter haben bereits 2010 angefangen. Sie sind in den neu renovierten Räumlichkeiten der Medizinischen Fakultät der Universität Münster an der Von-Esmarch-Straße untergebracht. Die Umbaumaßnahmen wurden mit 8,5 Millionen Euro aus dem Konjunkturpaket II des Innovationsministeriums NRW finanziert. Darüber hinaus steuerte die Fakultät für das Projekt 1,5 Mio. Euro aus eigenen Mitteln bei.
Professor Dr. Ralf Adams, Geschäftsführender Direktor am MPI für Molekulare Biomedizin, freut sich über diesen Zuwachs: „Es hat leider einige Zeit gedauert, bis wir den perfekten Kandidaten für die vierte Position gefunden hatten. Nun sind wir froh, dass Dr. Vaquerizas nicht nur unser Institut stärken, sondern mit seiner Gruppe auch die gute Zusammenarbeit des MPI mit der Universität Münster und dem Universitätsklinikum weiterentwickeln wird.”
Link zur Arbeitsgruppe: https://www.mpi-muenster.mpg.de/research/teams/groups/rgvaquerizas/index.html