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Ostholsteiner Anzeiger

24. November 2017 | 17:50 Uhr

Plön : Rohmaterial für neue Gene

vom
Aus der Redaktion des Ostholsteiner Anzeigers

Mäuse werden in der Forschung oft als Versuchstiere für Verhaltens- und genetische Experimente eingesetzt. Doch Maus ist nicht gleich Maus.

von
erstellt am 06.Mai.2016 | 16:04 Uhr

Die in europäischen Laboren oft eingesetzte Hausmaus „Mus musculus“ ist eine von 39 bekannten Arten ihrer Gattung. Die Gattung Mus ist vor etwa zehn Millionen Jahren entstanden. Die Hausmaus hingegen lebt erst seit 500  000 Jahren als eigenständige Art. Neue Arten entstehen oft durch die Veränderung bereits existierender Gene. Vor drei Jahren haben Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts in Plön jedoch entdeckt, dass viele Gene komplette Neuerfindungen und nicht nur abgewandelte Kopien älterer Gene sind.

Eine Genanalyse in Mäusen zeigt, dass neue Gene aus funktionslosen DNA-Abschnitten entstehen können. Jeder Bereich der DNA codiert für ein Gen. Wirklich jeder? Nicht ganz: Das Genom eines Organismus enthält einige Abschnitte, die zwar abgelesen und in RNA umgeschrieben werden, aus denen aber kein funktionierendes Gen entsteht.

Wissenschaftler des Max-Planck Instituts für Evolutionsbiologie in Plön haben nun das Genom der Hausmaus „Mus musculus“ und ihrer Verwandten untersucht und herausgefunden, dass aus diesen vermeintlich nutzlosen DNA-Abschnitten in kurzer Zeit neue funktionale Gene entstehen können.

Die Forscher untersuchen in ihrer aktuellen Studie das Genom des Maus-Erbguts und konzentrieren sich dabei auf Regionen, die keine Gene enthalten. Die Wissenschaftler haben die RNA-Moleküle aus unterschiedlichem Gewebe von zehn Mäuse-Arten aus dem Stammbaum der Gattung Mus analysiert und mit den Molekülen verglichen, die in einer „Referenzmaus“ vorkommen. Als Referenzmaus diente den Forschern eine Labormaus der Art „Mus musculus“. Das Genom dieser Labormaus ist den Forschern im Detail bekannt.

Die Forscher analysierten, wie viel Prozent des Genoms in jeder Art und jedem Gewebe in RNA umgeschrieben wird. Dabei fanden sie heraus, dass jede Art ungefähr die gleiche Menge RNA bildet. Es werden jedoch nicht immer die gleichen Bereiche abgelesen. Man kann sich das Genom wie ein Büro vorstellen und die abgelesene Regionen wie Angestellte. Unterschiedliche Firmen hätten demnach gleich viele Angestellte. Die Zahl der Angestellten bleibt also gleich, aber die Büros werden anders belegt.

Die Ergebnisse zeigen, dass sich nur besonders eng verwandten Arten manche RNA-Moleküle miteinander teilen. Die Analysen der Forscher haben außerdem ergeben, dass es fast keine Region im Erbgut gibt, die nicht in RNA-Moleküle umgeschrieben wird. „Früher haben wir die zusätzlichen Moleküle für fehlerhafte Messungen oder biologischen Müll gehalten, denn wir wussten nicht, wofür diese RNA abgelesen wird. Tatsächlich können diese Transkripte jedoch die Kandidaten für neue Gene sein“, erklärt der Plöner Wissenschaftler Rafik Neme . Abgelesene DNA-Abschnitte ohne bekannte Funktion oder Genbezeichnung werden auch als ,,Protogene‘‘ bezeichnet. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass jeder beliebige DNA Abschnitt das Potential zu einem Gen hat, sobald er in RNA übersetzt werden kann. Entsteht dadurch ein Gen mit einer wichtigen Funktion, bleibt es dauerhaft erhalten. Wenn das gesamte Genom als RNA ablesbar ist, ist fast jeder Abschnitt ein Protogen.

Die meisten inaktiven Bereiche einer Art sind in verwandten Arten dagegen aktiv. „Wir schließen daraus, dass diese Bereiche relativ leicht aktiviert oder inaktiviert werden können“, sagt Neme. „Der molekulare Apparat zum Ablesen und Umschreiben von DNA bringt die Entstehung neuer Gene zwangsläufig mit sich. Jeder Teil des Genoms, in dem keine Gene zu finden sind, könnte deswegen irgendwann wichtig werden“, so Diethard Tautz, Direktor am Plöner Max-Planck-Institut.

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