Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Doping für Spermienzellen

15.08.2005


Berliner Wissenschaftler identifizieren ein Gen, das die Beweglichkeit einzelner Spermien beeinflusst


Darstellung der nicht-Mendelschen Vererbung bei der Maus. Bei der Befruchtung gelangen gleiche Mengen an Spermien mit verändertem und normalem t-Komplex in die Gebärmutter. Die t-Form-Spermien (rot) sind jedoch beweglicher als die normalen Spermien (grün). Sie gelangen besser in den Eileiter und können daher in 99% der Fälle mit den Eizellen verschmelzen. Grafik: MPI für molekulare Genetik, Berlin 2005



Seit Gregor Mendel ist bekannt, dass heterozygote Organismen die unterschiedliche Ausprägung ihrer Gene mit gleicher Häufigkeit auf die Nachkommen verteilen. Wissenschaftler vom Berliner Max-Planck-Institut für molekulare Genetik fanden jetzt eine Ausnahme von dieser Regel. In der Fachzeitschrift Nature Genetics beschreiben sie eine Gruppe von Genen, die von männlichen Tieren in mutierter Form zu 99% weitervererbt wird. Dabei zeigen die Forscher erstmalig die molekulare Beschaffenheit eines sogenannten Distorter-Gens, dessen Genprodukte die Schwimmfähigkeit von Spermienzellen beeinflussen. Die Wissenschaftler hoffen, mit Hilfe dieser Erkenntnisse gezielt das Geschlecht landwirtschaftlicher Nutztiere beeinflussen zu können (Nature Genetics 2005; DOI 10.1038/ng1617, Epub ahead of print 2005 Aug 14).



Säugetiere sind diploid, sie besitzen von jedem Chromosom - und damit von jedem Gen - zwei Kopien. Diese sind allerdings nicht immer identisch. Die Ausprägung eines Gens kann auf Chromosom 1a anders aussehen als auf Chromosom 1b, man spricht von Heterozygotie. Bei der Bildung der Keimzellen werden die Chromosomen aufgeteilt, Eizelle und Spermium enthalten jeweils nur einen einzelnen Chromosomensatz. Die Verteilung der unterschiedlichen Ausprägungen der Gene erfolgt dabei zufällig, statistisch wird jede Ausprägung in gleicher Häufigkeit an die Nachkommen weitergegeben. Dies bedeutet z.B. für die Geschlechtschromosomen, dass eine Art genauso viele männliche wie weibliche Nachkommen hervorbringt.

Seit fast 70 Jahren weiß man, dass es bei Mäusen eine Ausnahme von dieser Regel gibt. Die Tiere tragen auf Chromosom 17 den sogenannten t-Komplex, eine lange Region, in der verschiedene Gene mit bislang unbekannter Funktion lokalisiert sind. Etwa 20% aller wild lebenden Mäuse besitzen auf Chromosom 17 eine mutierte Variante des t-Komplexes (t-Form). Diese wird von männlichen Tieren zu 99% an die Nachkommen weitervererbt. Forscher vermuten seit langem, dass die Steigerung der Vererbungsrate durch die Interaktion verschiedener veränderter Gene bedingt wird, durch ein Responder-Gen (Tcr) sowie drei bis fünf Distorter-Gene (Tcd 1-5). Sie gehen davon aus, dass Genprodukte der Distorter die Beweglichkeit der Spermien beeinträchtigen. Diese Eigenschaft wird bereits während der Bildung der Keimzellen angelegt, bevor sich die einzelnen Spermienzellen endgültig voneinander getrennt haben. So werden auch diejenigen Spermien geschädigt, die ein normales Chromosom ohne veränderten t-Komplex tragen. Der mutierte t-Komplex enthält jedoch auch den bereits erwähnten Responder. Er hebt auf bislang ungeklärte Weise die schädliche Wirkung der Distorter auf, die Spermien werden wieder beweglicher. Die Wirkung des Responders ist aber auf diejenigen Spermien begrenzt, die dieses Gen tatsächlich in sich tragen. Sie erhalten dadurch einen entscheidenden Vorteil im Wettbewerb um die Eizellen, entsprechend erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, dass diese Spermien ihre Chromosomen weitervererben können. Die Existenz des Responders konnte vor einigen Jahren nachgewiesen werden, bislang war es jedoch nicht gelungen, Distorter zu isolieren.

Wissenschaftlern um Professor Dr. Bernhard Herrmann vom Berliner Max-Planck-Institut für molekulare Genetik ist es jetzt erstmals gelungen, einen Distorter molekular nachzuweisen. In der Fachzeitschrift Nature Genetics beschreiben sie, dass Tagap1, ein GTPase-aktivierendes Protein, in Spermien die Funktion eines Distorters übernimmt. Herrmann gelang es bereits vor einigen Jahren, den Responder zu identifizieren. Dabei handelt es sich um ein Enzym (Kinase), das Teil des "Smok-Signalweges" ist, der an der Steuerung der Spermienbewegung beteiligt ist. Das jetzt beschriebene Protein ist ebenfalls Teil dieses Signalwegs.

Herrmann und seine Kollegen hoffen, künftig den gesamten Signalweg aufklären zu können und dabei auch die anderen, bislang nur genetisch gezeigten Distorter-Gene zu isolieren. Sollte dies gelingen, könnten Responder und Distorter möglicherweise in der Tierzucht eingesetzt werden. Die Wissenschaftler hoffen, dass es ihnen gelingt, Responder und Distorter auf die Geschlechtschromosomen von landwirtschaftlichen Nutztieren zu übertragen. Dadurch könnte es möglich werden, das Geschlecht der Nachkommen z.B. bei Rindern und Schweinen gezielt vorauszubestimmen.

Dr. Patricia Beziat | idw
Weitere Informationen:
http://www.molgen.mpg.de

Weitere Berichte zu: Chromosom Distorter Gen Responder Spermien Spermienzellen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress
23.02.2018 | Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT)

nachricht Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren
23.02.2018 | Max-Planck-Institut für molekulare Genetik

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Vorstoß ins Innere der Atome

Mit Hilfe einer neuen Lasertechnologie haben es Physiker vom Labor für Attosekundenphysik der LMU und des MPQ geschafft, Attosekunden-Lichtblitze mit hoher Intensität und Photonenenergie zu produzieren. Damit konnten sie erstmals die Interaktion mehrere Photonen in einem Attosekundenpuls mit Elektronen aus einer inneren atomaren Schale beobachten konnten.

Wer die ultraschnelle Bewegung von Elektronen in inneren atomaren Schalen beobachten möchte, der benötigt ultrakurze und intensive Lichtblitze bei genügend...

Im Focus: Attoseconds break into atomic interior

A newly developed laser technology has enabled physicists in the Laboratory for Attosecond Physics (jointly run by LMU Munich and the Max Planck Institute of Quantum Optics) to generate attosecond bursts of high-energy photons of unprecedented intensity. This has made it possible to observe the interaction of multiple photons in a single such pulse with electrons in the inner orbital shell of an atom.

In order to observe the ultrafast electron motion in the inner shells of atoms with short light pulses, the pulses must not only be ultrashort, but very...

Im Focus: Good vibrations feel the force

Eine Gruppe von Forschern um Andrea Cavalleri am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg hat eine Methode demonstriert, die es erlaubt die interatomaren Kräfte eines Festkörpers detailliert auszumessen. Ihr Artikel Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, nun online in Nature veröffentlich, erläutert, wie Terahertz-Laserpulse die Atome eines Festkörpers zu extrem hohen Auslenkungen treiben können.

Die zeitaufgelöste Messung der sehr unkonventionellen atomaren Bewegungen, die einer Anregung mit extrem starken Lichtpulsen folgen, ermöglichte es der...

Im Focus: Good vibrations feel the force

A group of researchers led by Andrea Cavalleri at the Max Planck Institute for Structure and Dynamics of Matter (MPSD) in Hamburg has demonstrated a new method enabling precise measurements of the interatomic forces that hold crystalline solids together. The paper Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, published online in Nature, explains how a terahertz-frequency laser pulse can drive very large deformations of the crystal.

By measuring the highly unusual atomic trajectories under extreme electromagnetic transients, the MPSD group could reconstruct how rigid the atomic bonds are...

Im Focus: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Von festen Körpern und Philosophen

23.02.2018 | Veranstaltungen

Spannungsfeld Elektromobilität

23.02.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Vorstoß ins Innere der Atome

23.02.2018 | Physik Astronomie

Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics