Wissenschaft
Grammatik der Gene viel komplexer als gedacht

Nach dieser Arbeit müssen viele Biologiebücher neu geschrieben werden: Im Erbmaterial des Menschen sind viel mehr Informationen gespeichert, als bislang angenommen. Zudem ist die Grammatik beim Ablesen der Gene viel komplizierter als es den wissenschaftlichen Vorstellungen bislang entsprach.

dpa LONDON. Nach dieser Arbeit müssen viele Biologiebücher neu geschrieben werden: Im Erbmaterial des Menschen sind viel mehr Informationen gespeichert, als bislang angenommen. Zudem ist die Grammatik beim Ablesen der Gene viel komplizierter als es den wissenschaftlichen Vorstellungen bislang entsprach.

Das berichtet das Konsortium Encode aus 35 Forscherteams im Fachjournal „Nature“ (Bd. 447, S. 799) und in 28 Artikeln des Journals „Genome Research“ (Juniausgabe).

Die Reihenfolge der Erbgut-Bausteine wurde zwar schon im Jahr 2003 abschließend bestimmt, nun haben die Forscher aber bei einem Prozent des Erbmaterials systematisch untersucht, was diese Bausteine tun.

Noch vor kurzem nahmen viele Wissenschaftler an, dass ein Großteil des Erbmaterials aus funktionslosem „Müll“ (Junk-DNA) besteht, der zwischen den Genen liegt. Das Encode-Konsortium fand nun jedoch heraus, dass die „Mehrzahl“ der DNA-Bausteine tatsächlich abgelesen wird. Die Funktion vieler dieser Abschriften kennen die Forscher allerdings noch nicht. Die neuen Daten zeigen, dass das Genom nur „sehr wenig“ ungenutzte Sequenzen enthält, schreibt das beteiligte Europäische Bioinformatik-Institut (Embl-EBI) im britischen Hinxton. Es hat die Daten der Forscherteams aus 80 Organisationen zusammengefasst.

Nach den Erkenntnissen des Encode-Konsortiums gilt nicht mehr die Vorschrift: Ein Gen ergibt ein Produkt. Denn ein Erbgut-Abschnitt kann demnach zu verschiedenen Abschriften führen mit jeweils unterschiedlichen Funktionen. „Es ist alles sehr viel komplizierter, als man sich das vor ein bis zwei Jahren vorgestellt hat“, sagte der beteiligte Bioinformatiker Prof. Peter Stadler vom Fraunhofer- Institut für Zelltherapie und Immunologie in Leipzig.

Das Encode-Konsortium hat viele zuvor unbekannte Startschalter zum Genablesen identifiziert und zudem neue Sequenzen, die die Aktivität der Gene regulieren. Außerdem fand es oft Genschalter hinter den Genen und nicht wie bislang gedacht nur davor.

„Wir kennen jetzt im Wesentlichen die Mitspieler der Genregulation“, sagte Stadler. „Der nächste Schritt wird sein, weitere Spielregeln herauszukriegen.“ Das habe große Auswirkungen für die Diagnostik und Therapie von Krankheiten. „Es gibt die Hoffnung, künftig Fehlregulationen von Genen besser zu erkennen.“ Man könne die Arbeit von Encode jedoch nicht isoliert betrachten, da das Wissen anderer Forscher auch eine große Rolle bei den Erkenntnissen spiele.

Besondere Bedeutung hat die Encode-Arbeit auch für die Evolutionsforschung: „Eine der größten Überraschungen war, dass wir viele Kontrollelemente nicht mit anderen Arten teilen“, sagte Manolis Dermitzakis vom Wellcome Trust Sanger Institute. Das Erbgut sei innerhalb der Evolution daher viel weniger stabil als bislang gedacht. Zudem haben die Forscher entdeckt, dass auch das Verpackungsmaterial der DNA, die Histone, eine wichtige Rolle beim Ablesen des Erbguts und vor allem bei der Zellteilung spielt.

Die Wissenschaftsgemeinde müsse nun einige grundsätzliche Betrachtungsweisen über Gene, ihre Funktion und die Evolution des Erbguts überdenken, sagte der US-Genpionier Francis Collins, Direktor des National Human Genome Research Institute (Nhgri). Er hatte die Arbeit zur Entzifferung des Menschengenoms geleitet und hat jetzt eine führende Rolle bei Encode. Die Abkürzung steht für Encyclopedia Of DNA Elements.

Das Konsortium ist ein Nachfolger des Humangenomprojekts, das das menschliche Erbgut entziffert hat. Die Forscher haben in dem Pilotprojekt zu Encode nun insgesamt ein Prozent des Erbguts aus 44 DNA-Regionen ausgewählt, die repräsentativ seien. Die Einzeldaten sollen demnächst öffentlich zugänglich werden.

Betrachtet man das Erbgut des Menschen als ein Buch mit drei Mrd. Bausteinen, so haben die Forscher nun neue Abschriften davon gefunden und können mit ihren Arbeiten die Grammatik und Zeichensetzung des Textes besser verstehen. Von einem Verständnis des Gesamtwerkes sind sie jedoch noch weit entfernt.

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