Mehr drin im Genom

Im Erbgut eines Organismus steckt mehr Information als gemeinhin angenommen. Für diese Ansicht sprechen vergleichsweise hemdsärmelige Experimente, die amerikanische Genetiker mit Fischen durchgeführt haben. In der Umgebung eines für die Entwicklung des Nervensystems wichtigen Gens fanden sie eine Vielzahl von Kontrollabschnitten, die von gängigen Suchverfahren schlicht übersehen wurden.

Zebrabärblinge vermehren sich nicht nur rasch, ihre Larven sind auch größtenteils durchsichtig. Foto: Courtesy Shawn Burgess, NHGRI

Solche Suchalgorithmen gingen davon aus, dass DNA-Abschnitte mit einer biologischen Funktion bei verschiedenen Spezies ähnlich aussehen, erklärt Andrew McCallion von der Johns Hopkins University in Baltimore. Offenbar werde mit diesem Kriterium aber nur ein Teil der Kontrollabschnitte erfasst. “Wenn wir das Genom wirklich verstehen wollen, müssen wir daher auf andere Ansätze zurückgreifen, um die fehlenden regulatorischen Elemente zu entdecken.”

McCallion und Kollegen führten ihre Tests an Zebrabärblingen durch – kleinen Karpfenfischen, die in ihrer Jugend nahezu durchsichtig sind und sich daher großer Beliebtheit unter Genetikern und Entwicklungsbiologen erfreuen. Die Forscher vermuteten, in der Umgebung des Gens phox2b könnte es unbekannte Kontrollabschnitte geben, und machten die Probe aufs Exempel. Ihre Resultate präsentieren sie im Fachblatt “Genome Research”.

Die Gruppe zerlegte die Umgebung des Gens in 48 kleine Schnipsel und schleuste jeweils einen davon, kombiniert mit dem Gen für ein fluoreszierendes Protein, in Fischembryonen ein. Nicht weniger als 17 Abschnitte brachten die kleinen Fische zum Fluoreszieren. Die getesteten Suchalgorithmen schlugen in bestenfalls 11, teils aber auch nur in 5 Fällen an.

Die neuen Daten ständen im Einklang mit der Vermutung, viele regulatorisch wirksame DNA-Sequenzen seien nicht im Laufe der Evolution konserviert worden, so McCallion weiter. “Meiner Ansicht nach beginnen wir gerade erst zu begreifen, wie bedeutend und wie zahlreich solche regulatorischen Elemente sind. Indem sie die Genaktivität in jeder einzelnen Zelle steuern, tragen sie zur Entstehung der vielen unterschiedlichen Zelltypen im Körper bei.”

Reichlich Platz für solche unbekannten Kontrollabschnitte gibt es auch im menschlichen Genom. Derzeit gehen Genetiker davon aus, dass lediglich 5 Prozent der rund 3 Milliarden Basenpaare unter der Kontrolle der Evolution stehen. Davon wiederum enthält lediglich ein Drittel die Bauanleitungen für Proteine.

Forschung: David M. McGaughey und Andrew S. McCallion, Institute of Genetic Medicine und Department of Molecular and Comparative Pathobiology, Johns Hopkins University School of Medicine, Baltimore, Maryland; und andere

Veröffentlichung Genome Research, DOI 10.1101/gr.6929408

WWW:
Andrew McCallion, Johns Hopkins University
Genregulation
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