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Unbekannte Funktion: Hüpfende Gene verändern Nervenzell-Erbgut

Jede Zelle besitzt eine vollständige Kopie des Erbguts, die DNA aller Körperzellen sollte demnach gleich sein. Hüpfende Gene allerdings vermehren sich darin und verändern es. Bei Nervenzellen sind sie offenbar besonders aktiv - und könnten eine noch unbekannte Rolle spielen.

Das Erbgut von Hirnzellen ist offenbar weniger homogen als bisher vermutet: Die Nervenzellen im Denkorgan eines Menschen unterscheiden sich deutlich in den sogenannten repetitiven DNA-Sequenzen, wie Forscher um Nicole Coufal vom Salk Institute in La Jolla (US-Bundesstaat Kalifornien) herausgefunden haben. Bei diesen Sequenzen handelt es sich um bestimmte Abschnitte im Erbgut, die sich mehrmals wiederholen. Sie können bis zu 50 Prozent der menschlichen DNA ausmachen - doch ihre Funktion ist unbekannt.

Nervenzellen (gefärbt): Erbgut unterscheidet sich von dem anderer Körperzellen
Jean Livet et al

Nervenzellen (gefärbt): Erbgut unterscheidet sich von dem anderer Körperzellen

Die nun beobachteten großen Unterschiede in diesen Sequenzen werfen neues Licht auf die Evolution des menschlichen Gehirns, schreiben die Forscher im Fachmagazin " Nature".

Das Genom jeder Zelle bleibt nach deren Frühentwicklung normalerweise konstant. Die Ausnahme bilden Zellen des Immunsystems. Ihre Aufgabe besteht im Erkennen von körperfremden Zellen und der Bildung von Antikörpern. Sie sind deshalb darauf angewiesen, flexibel zu sein, um die Bandbreite möglicher Antikörper zu erhöhen.

Alle anderen Zellen verändern ihr Erbgut nach ihrer Entstehung durch Zellteilung nicht mehr. Es gibt also kleine Unterschiede zwischen Körperzellen derselben Person, im Großen und Ganzen sind sie aber identisch.

Das internationale Team um Coufal hat nun auch bei Nervenzellen eine unerwartet große genetische Diversität gefunden. Die untersuchten Zellen stammten unverkennbar vom selben Individuum, unterschieden sich bei den repetitiven DNA-Abschnitten jedoch sowohl untereinander als auch von Herz- und Leberzellen.

Die sich wiederholenden Sequenzen entstehen durch die eigenständige Vermehrung dieser Gene. Sie fertigen eine Kopie von sich selbst an und bauen sie an anderer Stelle im Erbgut wieder ein. Man nennt sie deshalb auch hüpfende Gene oder Transposons. Ihre Funktion ist unbekannt. Manche Wissenschaftler halten sie für genetische Parasiten, weil sie sich unkontrolliert im Erbgut vermehren. Andere glauben, dass sie ein wichtiger Faktor in der Evolution sein könnten, weil sie durch den zufälligen Einbau neue Gene entstehen lassen können. Fakt aber ist, dass die Transposons auch wichtige Gene zerstören und Krebs hervorrufen können. Die Zelle hat daher Abwehrstrategien entwickelt, die die Vermehrung der Transposons unterbindet.

Coufal fand in den Nervenzellen bis zu 100 Extra-Kopien der sich wiederholenden Sequenzen. "Dies beweist, dass die Gene in den Nervenzellen wirklich hüpfen", so Coufal. Die Forscher entdeckten auch den Grund dafür, warum die Transposons in den Nervenzellen so häufig kopiert vorlagen: Der Schalter, der die Aktivität der Gene regelt, war im Gegensatz zu anderen Körperzellen permanent angestellt.

Die neuen Ergebnisse der Forscher werfen ein neues Licht auf die Rolle der repetitiven Sequenzen. Möglicherweise sind sie wichtiger als bisher angenommen. Dir Forscher vermuten, dass ihre Resultate neue Einblicke auf Hirnentwicklung und Entstehung neuronaler Erkrankungen und Alterungsprozesse liefern könnten.

lub/ddp

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