Gut abgesichert im Genom

Mittwoch, 17. Juni 2009, 15:44 • Rubrik Genetik.

Wer in einer Großfamilie lebt, kann in schwierigen Situationen auf die Hilfe von Geschwistern und Vettern bauen. Eine ähnliche Absicherung gibt es im Erbgut, hat eine internationale Forschergruppe ermittelt. Fällt ein Gen aus, das die Aktivität weiterer Gene reguliert, kann häufig ein nahe verwandtes Pendant in die Bresche springen.

Dieses Resultat erkläre die erstaunliche Widerstandskraft, die Zellen gegenüber Störungen an den Tag legten, so Anthony Gitter von der Carnegie Mellon University in Pittsburgh. “In der Natur kommt es extrem selten vor, dass eine Zelle sowohl ein Kontrollgen als auch dessen Ersatzmann verliert. Normalerweise sind Zellen daher äußerst robuste Maschinen.”

Die von Gitter und Kollegen studierten Kontrollgene tragen die Information für Transkriptionsfaktoren. Diese Proteine lagern sich an die DNA an und beeinflussen, ob und wie stark andere Gene abgelesen werden. Frühere Studien an Hefezellen hatten allerdings rätselhafte Ergebnisse geliefert. Vom Ausschalten eines Transkriptionsfaktors sind demnach im Schnitt nur drei Prozent jener Gene betroffen, an die der Faktor bekanntermaßen bindet. Damit nicht genug, ist von lediglich drei Prozent der betroffenen Gene bekannt, dass der ausgeschaltete Faktor an sie bindet.

Diese Missverhältnisse rühren nicht unbedingt von einem Mangel an Daten her, fanden die Forscher. Vielmehr wächst die Schnittmenge zwischen gebundenen und betroffenen Genen, wenn man berücksichtigt, dass die Transkriptionsfaktoren und “ihre” Zielgene ein regelrechtes Netzwerk bilden. Darin kommt der Kontakt zwischen Transkriptionsfaktor und DNA mitunter nur indirekt, über einen zweiten Transkriptionsfaktor, zustande. Lässt man bei der Datenanalyse einen solchen Zwischenschritt zu, steigt der erklärte Anteil betroffener Gene auf 22 Prozent, berichtet die Gruppe im Fachblatt “Molecular Systems Biology”.

Hinzu kommt, dass viele Transkriptionsfaktoren auf einen gemeinsamen Vorläufer zurückgehen. Auch heute noch können solche Paraloge einander aushelfen und den erklärten Anteil weiter steigern, belegten die Experimente der Forscher. Ein Effekt zeige sich in solchen Fällen erst, wenn beide paralogen Faktoren ausgeschaltet würden, so Ziv Bar-Joseph, der Leiter der amerikanischen Arbeitsgruppe: “Einige Kontrollgene können sich in einem Ausmaß ergänzen, mit dem wir nicht gerechnet hätten.”

Forschung: Anthony Gitter und Ziv Bar-Joseph, Computer Science Department und Machine Learning Department, Carnegie Mellon University, Pittsburgh, Pennsylvania; Zehava Siegfried, Department of Molecular Biology, Hebrew University of Jerusalem; und andere

Veröffentlichung Molecular Systems Biology, Vol. 5, Artikel 276, DOI 10.1038/msb.2009.33

WWW:
Der Artikel online (Open Access)
Systems Biology Group, Carnegie Mellon University
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