Die Bindung von Proteinen an die DNA ist ausschlaggebend, um weitere Proteine herzustellen, alle nötigen Abläufe in Zellen zu gewährleisten und etwa Gene an- oder auszuschalten. Proteine, die an die DNA binden, nennt man Transkriptionsfaktoren. Aufgrund der dynamischen Wechselwirkungen von Transkriptionsfaktoren mit der DNA ist es schwierig festzustellen, wo im Genom Interaktionen zwischen Transkriptionsfaktoren und DNA stattfinden. Ein Forschungsteam der Universität zu Köln hat nun die Methode DynaTag entwickelt, die die Interaktion verlässlich bestimmt. Sie funktioniert nachweislich, wenn die Zellkerne intakt sind, auch mit wenig Ausgangsmaterial und sogar auf einzelner Zellebene.
„DynaTag übertrifft bestehende Methoden wie ChIP-seq und CUT&RUN in Bezug auf Sensitivität und Auflösung der Ergebnisse. Die neue Methode liefert eine hochauflösende Kartierung der DNA-Regionen, wo Transkriptionsfaktoren binden“, sagt Dr. Robert Hänsel-Hertsch, Arbeitsgruppenleiter am Zentrum für Molekulare Medizin Köln (ZMMK) und Leiter der Studie.
Bei komplexen Organismen wie Tieren mit verschiedenen Geweben und Zelltypen, ist es schwierig herauszufinden, wo Transkriptionsfaktoren im Genom DNA binden. Die Messungen an einzelnen Zellen der verschiedenen Gewebe, die nun durch die neue Methode möglich wird, kann daher den Forschenden zufolge in Zukunft eine zentrale Rolle in physiologisch relevanten Systemen spielen, um entwicklungsbiologische Prozesse und Krankheitsmechanismen präziser zu verstehen. Zudem kann die Methode die Aktivität von Transkriptionsfaktoren in Gewebeproben bestimmen. Das ist für klinisch relevante Forschung von Bedeutung, da Gewebeproben von Patient*innen routinemäßig für pathologische Untersuchungen entnommen werden.
Den Nutzen dieser neuen Methode zeigten die Wissenschaftler*innen in einer Studie zum kleinzelligen Lungenkrebs im Mausmodell. Das Team um Hänsel-Hertsch untersuchte die Bindung von Transkriptionsfaktoren in den kleinzelligen Lungenkrebstumoren vor und nach der Gabe von Chemotherapie. „Es war bereits bekannt, dass bestimmte Signalwege, die eine Resistenz oder Metastasierung begünstigen, nach einer Chemotherapie beim kleinzelligen Lungenkrebs aktiviert werden. Jedoch war nicht bekannt, welche Transkriptionsfaktoren diese Signalwege regulieren“, so Hänsel-Hertsch. „Wir konnten mithilfe von DynaTag dezidiert Transkriptionsfaktoren bestimmen, die nach Chemotherapie eine verstärkte Bindung an Gene zeigen, die zu diesen Signalwegen gehören und sehr wahrscheinlich weiteres Wachstum des Tumors begünstigen."
DynaTag adressiert somit ein fundamentales technisches Defizit und eröffnet neue Wege zur Untersuchung epigenetischer Regulation in Gesundheit und Krankheit – insbesondere in schwer zugänglichen Proben oder seltenen Zellpopulationen.
Universität Köln
Originalpublikation:
Hunold, P., Pizzolato, G., Heramvand, N. et al. DynaTag for efficient mapping of transcription factors in low-input samples and at single-cell resolution. Nat Commun16, 6585 (2025). doi.org/10.1038/s41467-025-61797-9
