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DNA-Stränge vor buntem abstrakten Hintergrund

Unser "DNA-Müll" ist individuell

Was macht den Menschen individuell? Offenbar sind es unter anderem entlegene Regionen des Erbguts. Die scheinbar informationslosen Teile hielt man früher für "Müll", dabei sind sie vermutlich ebenso wichtig für den Organismus. Eine Studie zeigt nun, dass diese "Junk-DNA" mehr individuelle Unterschiede aufweist als die klassischen Gene.

Genetik 29.01.2016

Lange dachte man, dass nur ein kleiner Teil unseres Erbguts auch Funktionen hat, nämlich jene ungefähr 22.000 Gene, die Bauanleitungen für Proteine enthalten. Den Rest hielt man für überflüssige "Junk-DNA". "Erst vor etwa 10 Jahren hat man erkannt, dass viel mehr Gene im menschlichen Genom sind, als uns bewusst war", so Denise Barlow vom CeMM (Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften) gegenüber science.ORF.at.

Die Studie in "Genome Biology":

"Long non-coding RNAs display higher natural expression variation than protein-coding genes in healthy humans" von Aleksandra E. Kornienko et al., erschienen am 28. Jänner 2016.

Ö1 Sendungshinweis:

Dem Thema widmet sich auch ein Beitrag in Wissen aktuell am 29.1. um 13:55.

Und mittlerweile ist klar, dass zumindest manche dieser DNA-Abschnitte Abläufe in den Zellen steuern. Denn auch diese Teile erzeugen RNA-Moleküle - die chemische Schwester der DNA -, obwohl sie keine Information zur Proteinproduktion enthalten. Im Laufe der Zeit tauchten immer mehr Gene auf, die RNAs, aber keine Proteine produzieren, die sogenannte langen nicht-kodierenden RNAs (lncRNAs). "Heute kennen wir über 60.000 derartige Gene - das sind viel mehr als die proteinproduzierenden", erklärt Barlow.

Große Unterschiede

Ausgangspunkt der aktuellen Arbeit, die Barlow gemeinsam mit der Erstautorin Aleksandra Kornienko und Kollegen durchgeführt hat, war eine Beobachtung: Jedes Mal, wenn sie ein anderes menschliches Gewebe untersucht hatten, fanden sie mehr von diesen langen nicht-kodierenden RNAs. "So kamen wir auch auf die Idee, dass dieselbe RNA bei einem Menschen exprimiert ist, beim anderen vielleicht gar nicht", so Barlow.

Um dies zu überprüfen, untersuchten die Forscherinnen die weißen Blutkörperchen von gesunden Probanden. Wie sich zeigte, gibt es bei den nicht-kodierenden Teilen viel mehr interindividuelle Unterschiede als bei den kodierenden Teilen. Bei manchen Menschen fehlen einige der RNAs vollständig oder sie produzieren eine zehnfach geringere Menge davon. Wie Barlow es zusammenfasst: "Die nicht-kodierende RNA macht uns unterschiedlicher als die proteinkodierende DNA."

Funktionen nicht restlos geklärt

Was aber machen diese nicht-kodierenden Moleküle eigentlich? Das ist nicht restlos geklärt, so Barlow: "Aber es gibt ein paar Beispiele, wo wir wissen, dass die nichtkodierenden RNAs auch etwas bewirken, z.B. gibt es eine, die bei Frauen das zweite X-Chromsom ausschaltet." Außerdem sind manche für die Entwicklung unterschiedlicher Zelltypen unerlässlich, andere spielen bei der Entstehung von Krankheiten eine Rolle.

Auch wenn man erst einige Funktionen identifiziert hat, sei es hochwahrscheinlich, dass viele der Moleküle auch eine Wirkung im Organismus haben. Fast jede Woche werden laut Barlow neue Funktionen publiziert. "Ob alle 60.000 etwas machen, ist völlig offen. Meiner Meinung nach werden nicht alle Funktionen haben, aber viele; manche werden vermutlich echter 'Müll' bleiben", so die Einschätzung der Molekularbiologin.

Für Diagnose

Auch was die Unterschiede zwischen den Individuen bedeuten, ist vorerst noch unklar. Es könnte sein, dass Menschen, die sehr viel der nicht-kodierenden RNAs produzieren besonders resistent gegenüber manchen Krankheit sind oder auch sehr anfällig. "Es gibt noch viel zu tun", wie Barlow betont. Um sie etwa für Krankheitsdiagnosen zu nutzen, gilt es z.B. vorher zu wissen, welche Teile bei gesunden Menschen variieren und welche stabil sind.

"Vermutlich werden wir schon in wenigen Jahren wissen, welche RNAs bei gesunden Menschen stabil sind. Und das können wir sicher zur Diagnose mancher Krankheiten verwenden. Herauszufinden, was die unstabilen Teile machen wird aber viel schwieriger sein", so Barlows Ausblick.

Eva Obermüller, science.ORF.at

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