Posted in: Genetik 19. Mai 2011 20:00 Weiter lesen →

Mehr Vielfalt aus dem Erbgut

Illustration einer Zelle mit glimmendem Zellkern und Chromosomen, aus einem wird ein DNA-Strang abgewickelt Wenn es um die Herstellung von Proteinen geht, hat das Erbgut nicht unbedingt das letzte Wort. Das zeigt ein systematischer Vergleich, den amerikanische Forscherinnen mit menschlichen Zellen durchgeführt haben. Einzelne genetische Buchstaben werden demnach regelmäßig anders gelesen, als sie in der DNA im Zellkern stehen.

Grafik: National Human Genome Research Institute

Diese Variationen treten nicht wahllos auf, berichten die Forscherinnen um Vivian Cheung von der University of Pennsylvania im Magazin „Science“. Bei verschiedenen Menschen finden sich identische Veränderungen an den immer gleichen Erbgutpositionen. „Diese Einheitlichkeit lässt vermuten, dass es eine Art Code für den Einbau dieser Unterschiede gibt“, so Cheung. Welcher Mechanismus hinter den Variationen stecke und ob diese eine biologische Funktion erfüllten, sei aber noch völlig offen.

Cheung und ihre Gruppe nutzten für ihre Studie weiße Blutkörperchen von 27 Personen, deren DNA vollständig gelesen worden ist. Die Forscherinnen sequenzierten zusätzlich die Boten-RNA, die in den Zellen als Abschrift der DNA angefertigt wird und als Blaupause für die Herstellung von Proteinen dient. Zu ihrer Verblüffung fanden sie zahlreiche Unterschiede zwischen DNA und RNA: An mehr als 10.000 Erbgutpositionen traten bei mindestens zwei und teils bei allen Personen identische Variationen auf, berichtet die Gruppe im Magazin „Science“.

Diese Variationen konnten die Forscherinnen auch in Haut- und Gehirnzellen und in Krebszellen nachweisen. Die Veränderungen finden sich in durchschnittlich 10 bis 80 Prozent der RNA-Abschriften eines Gens. Insgesamt kommen alle zwölf denkbaren Umwandlungen eines der vier unterschiedlichen DNA-Bausteine in einen der drei übrigen vor. Daher lassen sich die Unterschiede nicht allein durch die bekannte Nachbearbeitung der RNA erklären. Diese enzymatische Desaminierung bewirkt lediglich zwei der zwölf möglichen Veränderungen. Weitere Tests ergaben, dass sich die Variationen bis auf die Ebene der Proteine auswirken: Auf Grundlage eines einzigen Gens produzieren die Zellen also zwei leicht unterschiedliche Proteine.

„Es muss betont werden, dass wir diese Unterschiede bei der Untersuchung von lediglich 27 Individuen gefunden haben – sie sind also durchaus gängig“, erklärt Cheung. Nach Ansicht der Genetikerin könnte sich die zusätzliche Vielfalt auch äußerlich bemerkbar machen – etwa in einer unterschiedlichen Anfälligkeit für Krankheiten. Bei der Suche nach typischen „Krankheitsgenen“ müsse dieser Umstand berücksichtigt werden, so die Forscherin. „Bislang lag das Augenmerk auf der DNA. Unsere Resultate zeigen nun, dass man sich auch die RNA-Sequenzen anschauen muss.“

Forschung: Mingyao Li, Isabel X. Wang und Vivian G. Cheung, Department of Biostatistics, Department of Epidemiology und Department of Genetics, University of Pennsylvania School of Medicine, Philadelphia, und Howard Hughes Medical Institute, Chevy Chase, Maryland; und andere

Online-Veröffentlichung Science, 19. Mai 2011, DOI 10.1126/science.1207018

WWW:
The Cheung Lab, University of Pennsylvania
Transkription und Translation
RNA Editing

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