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Blinde Passagiere in unserem Genom

Die Entdeckung viraler Gene und Genfragmente im menschlichen Erbgut

12. Februar 2001, Washington D.C.: Vor der versammelten internationalen Presse verkünden Vertreter des internationalen Humangenomprojekts (HGP) und Craig Venter, Leiter des privaten Gentech-Unternehmens Celera die erste komplette Sequenzierung des menschlichen Erbguts. Nach mehr als zehn Jahren fieberhafter Arbeit in Instituten und Forschungslabors weltweit – zusätzlich angeheizt durch den Wettlauf zwischen dem staatlichen Projekt und dem Privatunternehmen Celera – liegt nun erstmals der genetische Code unserer Spezies als Arbeitsversion vor.

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Die 1,5 Prozent-Überraschung

Die scheinbar unendlich lange Abfolge von vier simplen Buchstaben, die die vier Basenpaare Adenin, Thymin, Cytosin und Guanin symbolisieren, ergibt zwar noch lange keinen Sinn, die Worte im „Buch des Lebens“ sind noch nicht enträtselt. Aber die rund 3,2 Milliarden sequenzierten Basenpaare erweisen sich auch in ihrer Rohfassung schon als echter Sprengstoff. Denn gleich in mehreren Punkten widersprechen die Ergebnisse allen vorherigen Erwartungen:

„Am seltsamsten war die statistische Verteilung der Bestandteile des Humangenoms, die sich allmählich aus all den hektischen Sequenzierarbeiten herauskristallisierte“, schildert Frank Ryan, Autor des Buches „Virolution“ seine Eindrücke. So umfasst das menschliche Genom nur rund 20.000 bis 25.000 proteinkodierende Gene – dies entspricht gerade einmal 1,5 Prozent des gesamten Erbguts. Mehr als 50 Prozent bestehen dagegen aus auf den ersten Blick scheinbar sinnlosen Wiederholungen von Genen und Genteilen, der „Junk-DNA“.

Typischer Aufbau eines Retrovirus-Erbguts: Flankiert von LTR-Sequenzen liegen die Virengene gag, pol und env. © Gleiberg/ CC-by-sa 2.0/de

Virale Signaturen

Doch die eigentliche Überraschung verbirgt sich in den restlichen Bestandteilen unseres Genoms. Denn die Wissenschaftler entdecken zu ihrem großen Erstaunen 600.000 Basenabfolgen im menschlichen Erbgut, die eindeutig nicht menschlichen, sondern viralen Ursprungs sind. Die Virengene verraten sich durch spezielle DNA-Abfolgen, die „long terminal repeats“, die sie an beiden Seiten flankieren. Sie erleichtern sowohl das Ausschneiden als auch das Wiedereinsetzen dieser so genannten LTR-Elemente in den DNA-Strang. Die viralen Gene und Genteile stammen ursprünglich, so viel wird schnell klar, von Retroviren, der Virengruppe, zu der auch das Koalavirus und der Aidserreger gehören.

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Dass der Sprung eines Retrovirus in die Keimbahn auch in der menschlichen Stammesgeschichte mindestens einmal gelungen sein muss, hatten Forscher um Maurice Cohen von der Cancer Research Facility in Frederiksburg, Maryland, bereits 1984 entdeckt. Auf dem menschlichen Chromosom 7 fanden sie damals eine DNA-Sequenz, die den drei bekannten Retrovirengenen gag, pol und env bis aufs I-Tüpfelchen glich. Zudem wurde sie noch von den charakteristischen LTR-Elementen flankiert. Die Forscher tauften ihren Fund ERV3 – endogenes Retrovirus 3.

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Nadja Podbregar
Stand: 05.11.2010

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Der „Feind“ in uns
Symbiotische Viren als Triebkräfte unserer Evolution?

Das Buch zum Thema
"Virolution"

Partner statt Gegner
Kann es eine echte Symbiose von Wirt und Virus geben?

Viren als Komplizen
Die Sache mit dem Wespenei

Sprung in die Keimbahn
Das Rätsel der Koala-Seuche

Evolution in Echtzeit
Versuch und Irrtum im Wirtsgenom

Blinde Passagiere in unserem Genom
Die Entdeckung viraler Gene und Genfragmente im menschlichen Erbgut

Mehr Virus als Mensch?
Endogene Retroviren als prägende Elemente im Genom

Geheime Helfer
Welche Funktion haben endogene Retroviren in uns?

Freund und Feind zugleich
Nutzen und Schaden durch HERVs in uns

Rätsel um das „MS-Virus“
Die Rolle der HERVs bei Autoimmunerkrankungen

Diaschauen zum Thema

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