Entwicklungsstörung Springende Gene sammeln sich in Nervenzellen

Das menschliche Genom enthält erstaunlich mobile Elemente. Springen solche Erbgutschnipsel an eine andere Stelle in der DNA, können sie mitunter schwere Schäden anrichten. Beim Rett-Syndrom, einer schweren Entwicklungsstörung, die nur Mädchen trifft, scheinen sie auch eine Rolle zu spielen.

Im Erbgut unterwegs: Transposons können Kopien von sich selbst in die DNA einbauen
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Im Erbgut unterwegs: Transposons können Kopien von sich selbst in die DNA einbauen


Auf einmal schwindet die Sprachfähigkeit. Zwei- bis vierjährige Mädchen, die sich zuvor nicht ungewöhnlich entwickelt haben, können plötzlich ihre Handbewegungen nicht mehr kontrollieren und kaum noch kommunizieren. Sie ziehen sich zurück - oder schreien. In den Jahren darauf können sie einige der verlorenen Fähigkeiten wieder zurückgewinnen, allerdings nicht alle.

Das sogenannte Rett-Syndrom zwingt die Betroffenen im Laufe ihres Lebens meist in den Rollstuhl. Die seltene Entwicklungsstörung, von der nur Mädchen betroffen sind, ist mit einem Gendefekt verknüpft - bei ihnen ist das MeCP2 genannte Gen mutiert. Allerdings bedeutet eine Veränderung in diesem Gen nichts zwangsläufig einen Ausbruch des Rett-Syndroms: Manche Mädchen mit dieser Mutation leiden nach den ärztlichen Diagnosekriterien nicht an der Störung.

Forscher der University of California San Diego (UCSD) berichten jetzt im Wissenschaftsjournal "Nature" genauer über die Auswirkungen dieser Genveränderung. Das interessante daran: MeCP2 hilft dabei, die salopp auch als "springende Gene" bezeichneten Transposons quasi an die Leine zu legen. Diese Erbgut-Schnipsel sind in der Lage, sich zu vervielfältigen und ihre Kopien an anderer Stelle auf dem langen DNA-Strang einzubauen. Oder sie wechseln einfach selbst ihre Position.

Kein exotisches Phänomen

Transposons sind kein exotisches Phänomen: Wissenschaftler haben sie auch im Erbgut von Bakterien, Pflanzen und Tieren entdeckt. Die US-Amerikanerin Barbara McClintock, die sie in den vierziger Jahren entdeckte, wurde dafür 1983 mit dem Medizin-Nobelpreis ausgezeichnet. Inzwischen weiß man, dass das menschliche Genom knapp zur Hälfte aus solchen springenden Elementen besteht.

Allein L1, die häufigste Transposon-Klasse, macht rund 17 Prozent der genetischen Information in menschlichen Zellen aus. Die Wanderungen im Erbgut müssen keine relevanten Folgen haben. Sie können aber zu Veränderungen der genetischen Information führen, wenn etwa ein Transposon in ein Gen "hineinspringt" und es dadurch verändert.

Die springenden Genschnipsel können der Evolution auf diese Weise ein wenig auf die Sprünge helfen, besonders dann, wenn sich die Veränderung als evolutionärer Vorteil erweist. Ihre Aktivität kann aber auch zu Krankheiten führen. Daher unterdrücken Organismen die Bewegung in ihrem Erbgut zum größten Teil. Viele Forscher ordnen Transposons als Parasiten ein. Einige Eigenschaften verbinden sie mit Viren, daher existiert auch die Theorie, dass sie beide eng verwandt sind.

Wissenschaftler seien lange davon ausgegangen, dass Transposons nur in Keimzellen sowie in der frühesten embryonalen Entwicklung aktiv sind, schreibt Lorenz Studer vom Sloan-Kettering Institute for Cancer Research in einem Begleitartikel in "Nature". Bis Forschungsergebnisse zeigten, dass die springenden Elemente in manchen Zellen auch in späteren Lebensphasen aktiv sein können.

Alyssonn Muotrie und ihre Kollegen von der UCSD untersuchten das Zusammenspiel von Transposons und MeCP2 an Mäusen, an menschlichen Zellkulturen sowie an den Gehirnen Verstorbener. Dabei zeigte sich, dass die Transposon-Menge im Erbgut stieg, wenn das Gen lahmgelegt war, was auch zu erwarten war - schließlich konnten sich die Erbgutschnipsel sich vergleichsweise ungehindert kopieren.

Nicht Ursache, sondern Folge der Krankheit

Lösen die springenden Gene also die Krankheit aus? Höchstwahrscheinlich nicht, meinen die Forscher. Vermutlich handelt es sich um eine Folge, nicht um die Ursache der Krankheit. Es gebe keinen ersichtlichen Zusammenhang zwischen aktiveren Transposons während der Entwicklung des Nervensystems im Mutterleib und dem Beginn des Rett-Syndroms in der frühen Kindheit, schreibt Studer.

Es sei auch schwer vorstellbar, dass eine Menge zufälliger Veränderungen, wie sie springende Gene mit sich bringen, zu ähnlichen Symptomen bei Rett-Patienten führen. Eine bessere Therapie ist daher leider noch nicht in Sicht.

wbr



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