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Samstag, 21.01.2017
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Mausgenom gibt Forschern Rätsel auf

Erbgut viel komplizierter als gedacht

Das Maus-Genom ist viel komplexer als bislang gedacht: Dies ist das Fazit einer mehrjährigen Studie an der mehr als 100 Wissenschaftler aus Australien, Asien, den USA und Europa teilgenommen haben. Die Ergebnisse werfen damit die bisherigen Annahmen der Genetiker zum Teil „über den Haufen“.
Versuchtstier Maus

Versuchtstier Maus

Das Erbgut von Säugetieren, die DNA, ist mit einem riesigen Lexikon vergleichbar, das den kompletten Bauplan des jeweiligen Tieres enthält. Doch dieser Vergleich hinkt: In den letzten Jahren hat sich nämlich herausgestellt, dass auf den meisten Seiten des Lexikons gar keine Information steht: Sie enthalten nur eine wirre Abfolge von Buchstaben. Dazwischen gibt es hin und wieder lesbare Seiten, die Gene.

DNA-Lexikon im Zellkern


Das DNA-Lexikon wird in den Kernen der Zellen aufbewahrt. Wenn der Körper ein bestimmtes Protein produzieren soll, wird die entsprechende Seite des Lexikons kopiert (umgeschrieben oder "transkribiert"). Nur die Kopien können den Zellkern verlassen. Sie bestehen aus einem DNA-ähnlichen Material, der so genannten mRNA. Jede mRNA enthält den Bauplan für genau ein spezifisches Protein – so wenigstens die gängige Lehrmeinung.

Seit rund drei Jahren ist die DNA der Maus komplett sequenziert. Ein internationales Forscherteam aus mehr als 100 Wissenschaftlern versucht seitdem, sämtliche mRNA-Transkripte in der Maus zu isolieren und zu analysieren. Ihr verblüffendstes Ergebnis: Mehr als 60 Prozent aller mRNAs sind gar keine Protein-Baupläne.


"Wir wissen nicht, wofür diese RNAs gut sind", gibt der Bonner Neurobiologe Professor Andreas Zimmer im Wissenschaftsmagazin Science zu. Sie scheinen aber ausgesprochen wichtig zu sein: Selbst in so verschiedenen Organismen wie Hühnern und Mäusen gleichen sich die scheinbar bedeutungslosen RNAs sehr. Wenn sie wirklich keine Funktion hätten, wären sie im Zuge der Evolution so schnell mutiert, dass sie sich heute kaum noch ähneln würden.

Information und "Nonsens" nicht zufällig verteilt


Auf ein weiteres interessantes Phänomen stießen die Wissenschaftler, als sie versuchten, im DNA-Lexikon die "Originalstellen" zu den mRNA-Kopien zu finden: Information und "Nonsens" sind dort nämlich augenscheinlich nicht zufällig verteilt. Stattdessen gibt es ganze Kapitel mit vielen verschiedenen Protein-Bauplänen, die von langen Passagen ohne Sinn getrennt sind – Professor Zimmer spricht von "Wäldern" und "Wüsten" der Transkription.

Obwohl das DNA-Lexikon nur einige zehntausend lesbare "Seiten" hat, zählten die Forscher mehr als 180.000 verschiedene mRNAs. "Die genetische Information ist auf der DNA sehr komplex angeordnet", folgert Professor Zimmer. Beispielsweise kombinieren die "Kopierer" im Zellkern die verschiedenen "Absätze" im DNA-Lexikon auf unterschiedliche Art und Weise miteinander: Aus ein und derselben Seite entstehen so unter Umständen mehrere verschiedene mRNA-Kopien, die wiederum als Bauplan für unterschiedliche Proteine dienen.

Nur doppelt so viele Gene wie ein Fadenwurm?


Diese Beobachtung könnte auch die große Frage klären, warum Säugetiere nur etwa doppelt so viel Gene haben wie die viel einfacher aufgebauten Fadenwürmer. "Unsere Studie stellt die klassische Vorstellung in Frage, dass ein Gen die Information für genau ein Protein enthält", erklärt Professor Zimmer." Säugetiere nutzen ein und dieselbe Stelle auf der DNA häufig mehrmals, gewissermaßen als Teilbauplan für verschiedene Proteine. Es kristallisiert sich immer mehr heraus, dass Säugetier-Gene keine klar definierten Grenzen haben."
(Universität Bonn, 02.09.2005 - DLO)
 
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