News: Die Wüste lebt
Nur eine winziger Bruchteil unseres Erbgutes besteht aus echten Genen. Doch der große Rest - mitunter abfällig junk-DNA genannt - ist durchaus nicht sinnlos.
"Es gibt Gegenden, die an dicht besiedelte Großstädte mit ihren Wolkenkratzern erinnern, und andere sind wie Wüsten, bei denen über Millionen von Basenpaaren nichts zu passieren scheint." Francis Collins, der Leiter des Human-Genom-Projektes, war sichtlich über die großen Leeren des menschlichen Erbguts überrascht: Nur knapp zwei Prozent des insgesamt zwei Meter langen menschlichen DNA-Fadens codieren für Proteine, sind also echte Gene; und diese Baupläne liegen auch noch völlig unregelmäßig, geradezu wahllos im Genom. Ein Viertel des Genoms besteht aus mehr als 500 000 Basenpaaren langen, wüstenartigen Abschnitten, die Genetiker in ihrer Ratlosigkeit oft als junk, also Gerümpel bezeichnen. Was verbirgt sich hinter dieser Masse des scheinbar sinnlosen Füllmaterials?
Da die Natur sich nur selten funktionslosen Luxus leistet und viele Bereiche dieses "DNA-Schrotts" eine erstaunliche Stabilität auch über Artgrenzen hinweg zeigen, besteht schon lange der Verdacht, dass diese Abschnitte nicht ganz sinnlos sein können. Wenn sie auch nicht für Proteine codieren, könnten sie durchaus einen Einfluss auf das Ablesen der Gene haben.
Marcelo Nobrega und seine Kollegen vom Joint Genome Institute des amerikanischen Energieminsteriums wollten der Sache nachgehen. Dafür nahmen sich die Forscher im menschlichen Erbgut ein Gen namens DACH vor. Dieser für die Embryonalentwicklung wichtige Erbfaktor umfasst etwa 430 000 Basenpaare und wird von zwei "Wüsten" unterbrochen, die mit 870 000 sowie 1,3 Millionen Basenpaaren die Gesamtlänge des Gens bei weitem übertreffen.
Diese nicht-codierenden Abschnitte verglichen die Genetiker mit den entsprechenden Regionen bei der Maus. Dabei zeigte sich, dass 1098 Sequenzen und damit über 70 Prozent bei Maus und Mensch nahezu identisch sind. Der Vergleich mit anderen Wirbeltieren, wie Frosch, Zebrafisch sowie zwei Kugelfischen, reduzierte die Anzahl der gleichen Sequenzen auf 32. Diese Abschnitte waren demnach in der Evolution seit vielleicht einer Milliarde Jahre unverändert geblieben.
Daraufhin bauten die Forscher neun dieser scheinbar nichts sagenden DNA-Sequenzen aus den menschlichen junk-Abschnitten in das Genom von befruchteten Mäuse-Eizellen ein – und zwar genau in die DNA-Abschnitte, die das Ablesen des Gens für das Enzym beta-Galactosidase steuern. Dadurch konnten die Genetiker beobachten, ob der menschliche DNA-Schrott irgendeinen Einfluss auf das Mäusegen hat.
Und das hat er: Sieben der getesteten Regionen verstärkten die Genexpression bei der Maus. Der "Schrott" ist somit kein Schrott, sondern erfüllt offensichtlich eine wichtige Funktion bei der Gensteuerung – und das über Artgrenzen hinweg.
Eine besonders ernüchternde Erkenntnis der Entzifferung des menschlichen Genoms war die Tatsache, dass sich in den 3,2 Milliarden Basenpaaren unseres Erbguts nur etwa 30 000 Gene verbergen. Doch der große Rest besteht wohl nicht nur aus Unsinn – und das hat ja vielleicht auch etwas Beruhigendes.
Da die Natur sich nur selten funktionslosen Luxus leistet und viele Bereiche dieses "DNA-Schrotts" eine erstaunliche Stabilität auch über Artgrenzen hinweg zeigen, besteht schon lange der Verdacht, dass diese Abschnitte nicht ganz sinnlos sein können. Wenn sie auch nicht für Proteine codieren, könnten sie durchaus einen Einfluss auf das Ablesen der Gene haben.
Marcelo Nobrega und seine Kollegen vom Joint Genome Institute des amerikanischen Energieminsteriums wollten der Sache nachgehen. Dafür nahmen sich die Forscher im menschlichen Erbgut ein Gen namens DACH vor. Dieser für die Embryonalentwicklung wichtige Erbfaktor umfasst etwa 430 000 Basenpaare und wird von zwei "Wüsten" unterbrochen, die mit 870 000 sowie 1,3 Millionen Basenpaaren die Gesamtlänge des Gens bei weitem übertreffen.
Diese nicht-codierenden Abschnitte verglichen die Genetiker mit den entsprechenden Regionen bei der Maus. Dabei zeigte sich, dass 1098 Sequenzen und damit über 70 Prozent bei Maus und Mensch nahezu identisch sind. Der Vergleich mit anderen Wirbeltieren, wie Frosch, Zebrafisch sowie zwei Kugelfischen, reduzierte die Anzahl der gleichen Sequenzen auf 32. Diese Abschnitte waren demnach in der Evolution seit vielleicht einer Milliarde Jahre unverändert geblieben.
Daraufhin bauten die Forscher neun dieser scheinbar nichts sagenden DNA-Sequenzen aus den menschlichen junk-Abschnitten in das Genom von befruchteten Mäuse-Eizellen ein – und zwar genau in die DNA-Abschnitte, die das Ablesen des Gens für das Enzym beta-Galactosidase steuern. Dadurch konnten die Genetiker beobachten, ob der menschliche DNA-Schrott irgendeinen Einfluss auf das Mäusegen hat.
Und das hat er: Sieben der getesteten Regionen verstärkten die Genexpression bei der Maus. Der "Schrott" ist somit kein Schrott, sondern erfüllt offensichtlich eine wichtige Funktion bei der Gensteuerung – und das über Artgrenzen hinweg.
Eine besonders ernüchternde Erkenntnis der Entzifferung des menschlichen Genoms war die Tatsache, dass sich in den 3,2 Milliarden Basenpaaren unseres Erbguts nur etwa 30 000 Gene verbergen. Doch der große Rest besteht wohl nicht nur aus Unsinn – und das hat ja vielleicht auch etwas Beruhigendes.
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