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Folgen der Pfunde: Übergewicht schaltet Gen ab

Fast 100 Kilo auf der Wage: Überschüssige Pfunde verhindern, dass das Gen HIF3A abgelesen wird Zur Großansicht
dpa

Fast 100 Kilo auf der Wage: Überschüssige Pfunde verhindern, dass das Gen HIF3A abgelesen wird

Wer zu viel auf den Rippen hat, erkrankt leichter an Diabetes oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Mitverantwortlich dafür könnte eine Veränderung an einem Gen sein, die erst durch Übergewicht entsteht.

Das Erbgut enthält den Bauplan des Körpers. In ihm ist festgeschrieben, welche Augen-, Haar und Hautfarbe wir haben. Doch während wir diese Eigenschaften auf natürlichem Wege kaum verändern können, werden andere beispielsweise durch unser Verhalten beeinflusst. So etwa das Risiko bei Übergewicht an Diabetes zu erkranken, legt eine aktuelle Studie im Fachmagazin "The Lancet" nahe.

Erstmals haben Forscher systematisch untersucht, wie sich Übergewicht auf unser Erbgut auswirkt. Demnach schalten übermäßige Fettpolster ein bestimmtes Gen in der DNA aus. Dadurch könne das Risiko für Diabetes und Herz-Kreislauf-Erkrankungen steigen, so Nilesh Samani von der University of Leicester in Großbritannien und Kollegen. Die Erkrankungen kommen bei Übergewichtigen überdurchschnittlich häufig vor.

In Blutproben von 459 Probanden aus Großbritannien, Deutschland und Frankreich haben die Wissenschaftler nach Veränderungen in der DNA gesucht und überprüft, welche davon mit einem höheren Body Mass Index (BMI) zusammenhängen. "Veränderungen an der DNA, verursacht durch Umweltfaktoren, wie Ernährung, Stress oder Chemikalien, können beeinflussen, wie Gene funktionieren und so auch das Krankheitsrisiko senken oder erhöhen", erklärt Samani.

Konkret fahndeten die Forscher nach sogenannten epigenetischen Veränderungen, die dafür sorgen, dass bestimmte Gene in Proteine übersetzt werden und andere nicht. Erkennen kann man die entscheidenden Stellen zum Beispiel an Molekülen - Methylgruppen - die sich ans Erbgut hängen und damit verhindern, dass einzelne Informationen abgelesen werden. Gene können so abgeschaltet werden.

BMI hoch, Gen aus

Zunächst suchten Samani und Kollegen an über 351.000 Stellen im Genom der Studienteilnehmer nach Methylgruppen am Erbgut. An fünf Stellen entdeckten sie einen deutlichen Zusammenhang zwischen BMI und der Menge der Methylgruppen. Je kräftiger eine Testperson war, desto eher war das Gen an den identifizierten Stellen abgeschaltet. Ihr Ergebnis überprüften die Wissenschaftler in zwei weiten Testgruppen mit 339 und 1789 Europäern. Am Ende blieben drei Stellen in der Nähe des Gens HIF3A übrig, an denen mit zunehmendem BMI auch mehr Methylgruppen hingen.

An der Stelle im Erbgut, wo der Zusammenhang zwischen BMI und Veränderung an der DNA am eindeutigsten war, bedeute jede zehnprozentige Zunahme an Methylgruppen, dass der BMI im Schnitt um 3,6 Prozent höher lag. Bei einer Person mit einem BMI von 27 Kilogramm pro Quadratmeter Körpergröße entspricht das einem BMI-Anstieg von 0,98.

"Der Zusammenhang zwischen HIF3A-Methylierung und BMI kam sehr überraschend", sagt Forscher Samani. Das Gen HIF3A beinhaltet einen Teil des Bauplans für das Protein HIF. "Unser Studienergebnis legt nahe, dass HIF daran beteiligt sein könnte, eine der vielen negativen Nebenwirkungen von Übergewicht zu vermitteln." Mausstudien hätten das bereits angedeutet.

Was war zuerst: Übergewicht oder Genveränderung

Allerding bleiben einige Ergebnisse Rätselhaft: "Die Ergebnisse von epigenetischen Studien hängen stark vom Gewebe- und Zelltyp ab, der untersucht wurde", schreiben Therese Murphy und Jonathan Mill von der University of Exeter in einem Begleitkommentar. Das zeigt auch die aktuelle Studie: Als die Forscher zusätzlich die DNA in 635 Fett - und 395 Hautgewebeproben von weiblichen Zwillingen untersuchten, fanden sie nur in den Fettzellen eine Veränderung am HIF3A Gen. In den Hautzellen wurde das Gen unverändert abgelesen.

Auch lässt sich allein am Zusammenhang zwischen BMI und den Veränderungen am HIF3A Gen nicht sagen, ob Übergewicht das Gen verändert oder ob Veränderungen an dem Gen Übergewicht begünstigen. Also suchten die Forscher in den Proben aller Studiengruppen nach weiteren Veränderungen, die ebenfalls dazu führen könnten, dass sich Methylgruppen am HIF3A Gen anlagern. Sie fanden zwei. Allerdings konnten sie bei ihnen keinen Zusammenhang mit dem BMI feststellen. Das lege nahe, das das HIF3A Gen durch Übergewicht verändert wird - und nicht andersherum.

Am Ende könnten die Ergebnisse der aktuellen Studie dazu beitragen, Behandlungen zu entwickeln, die Nebenwirkungen von Übergewicht bekämpfen, so Autor Samani. Bis dahin sei es aber noch ein weiter Weg. Zuerst müsse verstanden werden, wie und unter welchen Umständen genau sich Übergewicht auf die Aktivität des HIF3A Gens auswirkt - auch inwiefern genau das Gen das Risiko für Diabetes und andere Krankheiten im Zusammenhang mit Übergewicht beeinflusst, bleibt offen.

jme

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Epigenetik: Gut organisiertes Erbgut

Das Erbgut
Genom
Das Genom bezeichnet das gesamte Erbgut eines Organismus. Außer bei einigen Viren besteht es immer aus DNA (Desoxyribonukleinsäure). Das Genom beinhaltet den Bauplan für die Produktion sämtlicher Proteine (Eiweißmoleküle), die ein Organismus zum Leben benötigt. Ein Gen ist ein Sequenzabschnitt auf dem Genom und beinhaltet die Erbinformation für ein Protein. Die einzelnen Bausteine der DNA sind vier verschiedene Basen: A, C, T und G.
Messenger-RNA (mRNA)
Die mRNA ist eine Art Genabschrift oder Blaupause der DNA. Nur die mRNA kann von den Proteinfabriken der Zellen, den sogenannten Ribosomen gelesen werden. Sie gibt ihnen vor, in welcher Reihenfolge Aminosäuren - die Bausteine von Proteinen - für das jeweilige Protein zu verknüpfen sind.
Codon
Ein Codon ist eine Folge von drei Bausteinen (Nukleotiden oder Basen) der DNA und analog auch der mRNA. Ein Codon steht für eine bestimmte Aminosäure oder als Stoppsignal, welches das Ende einer Bauanweisung für ein Protein kennzeichnet.
Genetischer Code
Der genetische Code ist die Zuordnung der Basen-Dreiergruppen und der Aminosäuren. Da vier verschiedene Basen zur Auswahl stehen, umfasst der genetische Code insgesamt 64 Codons. Für die meisten Aminosäuren gibt es daher mehr als ein Codon. So stehen beispielsweise die Codons CAG und CAA für die gleiche Aminosäure, die Glutaminsäure.
Transfer-RNA (tRNA)
Die tRNAs übernehmen eine Adapterfunktion beim Bau der Proteine: Jede tRNA hat auf der einen Seite jeweils ein sogenanntes Anticodon, das passend zum Codon auf der mRNA ist. Auf der anderen Seite ist sie mit der zugehörigen Aminosäure beladen. Auf diese Weise wird der genetische Code auf der mRNA abgelesen und in die entsprechende Aminosäurekette zum Protein verwandelt. Dieser Prozess geschieht in den Ribosomen.

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