Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bild der Forschung Februar 2011: Erbgut-Mandalas

02.02.2011
Kartierung von Stellen, an denen Retroviren bevorzugt ihr Erbgut einbauen

Kreisförmige Darstellungen aus dem Buddhismus halten Einzug in die Molekularbiologie. Die Chromosomen-Mandalas zeigen, wo Retroviren ihr Erbgut in das unsrige einbauen. Dieses Wissen könnte helfen, die Risiken von Gentherapien zu minimieren.


Ein Chromosomen-Mandala: Was wie eine strahlende Sonne aussieht, ist eine neue Art der Darstellung statistischer Resultate. Hierzu wurde die eigentlich lineare genetische Sequenz eines Chromosoms zirkularisiert. Strahlenförmig zeigt der Supermarker an jedem Ort die Wahrscheinlichkeit für den Einbau eines Retrovirus an. Die tatsächlichen Einbaustellen sind mit farbigen Punkten veranschaulicht.
© Federico Andrea Santoni und Jeremy Luban/SNF

Mandalas dienen als symbolische Darstellungen im Hinduismus und im Buddhismus schon seit mehreren tausend Jahren religiösen Zwecken. Die runden Gebilde – «Mandala» ist ein dem Sanskrit entlehntes Wort und bedeutet «Kreis» – dürften in unseren Breitengraden vor allem aus Kindermalbüchern bekannt sein. Nun halten sie Einzug in die Molekularbiologie.

Zur Veranschaulichung von Resultaten aus statistischen Untersuchungen des Erbguts hat ein Team um Jeremy Luban von der Universität Genf Chromosomen-Mandalas erstellt. Sie zeigen, an welchen Stellen so genannte Retroviren ihr Erbgut in dasjenige des Menschen einbauen – und dadurch Teil unseres eigenen Genoms werden. Dieses besteht zu 40 Prozent aus genetischem Material, das ursprünglich Retroviren entstammt und von diesen im Laufe der Evolution unserem Erbgut beigefügt wurde. Dass dazu auch eine ganze Reihe nützlicher Gene gehören, bedeute, dass Viren nicht nur gefürchtete Krankheitserreger sind, sondern eine weit umfassendere Rolle spielen, sagt Luban.

Gefährliches Werkzeug für Gentherapie
Mit seinem Team untersuchte er unter anderem, wo sich das Maus-Leukämie-Virus (MLV) in unser Genom integriert. Das MLV wird in der Gentherapie (in einer für diesen Zweck angepassten Form) verwendet, um die korrekte Version eines defekten Gens in das Erbgut eines kranken Patienten einzubringen. So half es beispielsweise in einem Aufsehen erregenden klinischen Versuch, der vor 10 Jahren am Hôpital Necker in Paris und später auch am University College in London durchgeführt wurde, eine schwere Immunstörung bei Kleinkindern zu beheben. Später erkrankten allerdings fünf der insgesamt zwanzig behandelten kleinen Patienten an Blutkrebs, weil das Virus ein Krebsgen aktiviert hatte, das in unmittelbarer Nähe zur Einbaustelle des Virus lag.

Dass sich Retroviren nicht zufällig übers ganze Erbgut verteilt einfügen, sondern gehäuft in bestimmten Bereichen, begann man bereits damals zu ahnen. Nun hat das Team um Luban Gewissheit geschaffen: Die Bioinformatiker in seinem Team verglichen alle bekannten Einbaustellen des MLV mit spezifischen Merkmalen, wie stark das menschliche Erbgut aufgewickelt und deshalb für eindringende Viren zugänglich ist. Dafür verwendeten sie statistische Methoden, die sie den Suchmaschinen-Algorithmen abgeschaut hatten. Denn diese müssen die relevanten Stellen aus einem Meer von Informationen (welche alle das Suchwort enthalten) aufspüren. Genau so galt es für Lubans Team, im drei Milliarden Basenpaare zählenden Genom des Menschen die echten Einbaustellen von den so genannten falsch positiven zu trennen. «Wir haben das menschliche Genom gegoogelt», sagt Luban.

Risiken vermeiden mit Supermarker
Ihr Resultat nennen die Forschenden einen Supermarker. Mit ihm können sie drei Viertel der Einbaustellen des MLV erklären, auch die fatale Stelle neben dem aktivierten Krebsgen. «Wir hätten das Risiko für Blutkrebserkrankungen in diesem Gentherapie-Versuch vorhersagen können», sagt Luban.

Unterschiedliche Retroviren bevorzugen verschiedene Einbaustellen. Diese variieren auch von Zelltyp zu Zelltyp, weil die räumliche Anordnung – die Aufwicklung – des Erbguts jeweils verschieden ist. Noch ist das Ziel, alle diese Unbekannten in Erfahrung zu bringen, in weiter Ferne. Doch der Supermarker und die Chromosomen-Mandalas, die ihn veranschaulichen, weisen in diese Richtung und werden hoffentlich dazu beitragen, Risiken inskünftiger Gentherapien zu vermeiden.

Kontakt:
Prof. Jeremy Luban
Abteilung für Mikrobiologie und molekulare Medizin
Universität Genf
1 Rue Michel Servet
CH-1211 Genf 4
Tel.: +41 22 379 57 20
E-Mail: jeremy.luban@unige.ch

Presse- und Informationsdienst | idw
Weitere Informationen:
http://www.snf.ch

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Neue Arten in der Nordsee-Kita
05.12.2016 | Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen

nachricht Alter beeinflusst den Mikronährstoffgehalt im Blut
05.12.2016 | Deutsches Institut für Ernährungsforschung Potsdam-Rehbrücke

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: Shape matters when light meets atom

Mapping the interaction of a single atom with a single photon may inform design of quantum devices

Have you ever wondered how you see the world? Vision is about photons of light, which are packets of energy, interacting with the atoms or molecules in what...

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Forscher finden «Krebssignatur» in Proteinen

05.12.2016 | Biowissenschaften Chemie

Wichtiger Prozess für Wolkenbildung aus Gasen entschlüsselt

05.12.2016 | Geowissenschaften

Frühwarnsignale für Seen halten nicht, was sie versprechen

05.12.2016 | Ökologie Umwelt- Naturschutz