Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Genetisch bedingte Krankheiten sind ein altes evolutionäres Vermächtnis

16.10.2008
Seit der Evolution der Säugetiere sind kaum neue potenzielle Krankheitsgene hinzugekommen

Tomislav Domazet-Loso und Diethard Tautz vom Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie in Plön haben den Zeitpunkt der Entstehung von zahlreichen Genen, die auch Krankheiten auslösen können, systematisch analysiert. Ihre Untersuchungen belegen erstmals, dass diese Gene in ihrer überwältigenden Mehrheit bereits seit dem Ursprung der ersten Zellen existieren.


Künstlerische Darstellung einer Phylostratigraphie. Bild: Irena Andreic, Ruðer Boškoviæ Institute, Zagreb

Damit ist die Suche nach weiteren Genen, insbesondere solchen, die an Krankheiten mit mehreren genetischen Ursachen beteiligt sind, deutlich erleichtert. Zudem bestätigen die Ergebnisse, dass grundlegende Zusammenhänge über die Funktion von Genen, die Krankheiten auslösen, auch an Modellorganismen gefunden werden können (Molecular Biology and Evolution).

Eine kleine Änderung in der Buchstabenfolge genügt - ein A für ein C - und ein bislang einwandfrei funktionierendes Gen wird zum Krankheitsauslöser. Mit der Entschlüsselung des Humangenoms sind inzwischen Tausende von Genen identifiziert worden die, wenn sie solche Mutationen tragen, beim Menschen zu genetisch bedingten Krankheiten führen können. Die Datenbank "Online Mendelian Inheritance in Man" weist mehr als 4.000 Chromosomenregionen aus, die mit genetischen Erkrankungen in Verbindung gebracht werden. Und für gut die Hälfte dieser Regionen sind die Gene, deren Mutationen für den Ausbruch einer Krankheit beim Menschen verantwortlich sind, identifiziert. Viele dieser Gene finden sich auch in anderen Organismen wie etwa der Fliege Drosophila oder dem Fadenwurm Caenorhabditis.

Die Wissenschaftler Tomislav Domazet-Loso und Diethard Tautz vom Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie in Plön haben diese Gene nun einer genaueren Analyse unterzogen. Ihr Ziel: die Bestimmung des Zeitpunkts ihrer evolutionären Entstehung. Dabei nutzten die Plöner Wissenschaftler eine statistische Methode, die Domazet-Loso am Ruder Boskovic Institute in Zagreb (Kroatien) schon 2007 entwickelt hat, die "Phylostratigraphie". Dieses Verfahren erlaubt es, den Ursprung jedes heute existierenden Gens zu ermitteln. Verwendet werden hierzu die Daten aus komplett entschlüsselten Genomen von Vergleichsorganismen, die den gesamten Stammbaum der Eukaryoten (Lebewesen mit Zellkern und Zellmembran) repräsentieren. Mit Hilfe einer Sequenz-Ähnlichkeitssuche (BLAST) bestimmt man dann den letzten gemeinsamen Vorfahren, in dessen Genom das untersuchte Gen noch entdeckt werden kann. So wird das erste Auftreten des Gens, also sein minimales Alter, genau ermittelt.

"Bei dieser systematischen Altersbestimmung jener Gene, die für bestimmte Krankheiten verantwortlich sind, konnten wir tatsächlich erstmals zeigen, dass sie in einer beeindruckenden Mehrheit bereits seit dem Ursprung der ersten Zellen existieren", erklärt Diethard Tautz. Große Gruppen dieser Gene entstanden während der Evolution der Vielzeller vor mehr als einer Milliarde Jahren sowie zur Zeit der Evolution der Knochenfische vor zirka 400 Millionen Jahren. "Überraschenderweise sind seit der Evolution der Säugetiere kaum neue potenzielle Krankheitsgene hinzugekommen", sagt der Evolutionsbiologe.

Genetisch bedingte Krankheiten betreffen offenbar vor allem evolutionär alte zelluläre Prozesse, die bereits in der Frühphase organischen Lebens entstanden sind. Und das führt zu dem Schluss, dass alle heute lebenden Organismen von ähnlichen genetischen Krankheiten betroffen sein können. "Wir können genetisch bedingte Krankheiten somit letztlich nie vollständig besiegen, da sie Prozesse betreffen, die in der Evolution unveränderbar festgelegt wurden", so der Max-Planck-Forscher. Rätselhaft bleibt, warum gerade die entwicklungsgeschichtlich jungen Gene, wie zum Beispiel jene, die für die Entwicklung der Säugetiere nötig waren, nur selten Krankheiten auslösen, wenn sie Mutationen tragen.

Die Ergebnisse der Plöner Forscher haben praktische Konsequenzen, rechtfertigen sie doch den Einsatz von Modellorganismen in der biomedizinischen Forschung: Da, wie gezeigt, evolutionär alte Prozesse betroffen sind, darf man erwarten, dass selbst bei Fadenwürmern (C. elegans) oder Fliegen (Drosophila), die nicht nah mit dem Menschen verwandt sind, grundlegende Zusammenhänge erforscht werden können, die für entsprechende Therapieansätze beim Menschen genutzt werden können.

Originalveröffentlichung:

Tomislav Domazezt-Lošo und Diethard Tautz
An ancient evolutionary origin of genes associated with human genetic diseases.
Molecular Biology and Evolution, advanced access published on September 26, 2008; doi: 1093/molbev/msn214

Dr. Christina Beck | idw
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Software mit Grips
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Hirnforschung, Frankfurt am Main

nachricht Einen Schritt näher an die Wirklichkeit
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie

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: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Im Focus: Spider silk key to new bone-fixing composite

University of Connecticut researchers have created a biodegradable composite made of silk fibers that can be used to repair broken load-bearing bones without the complications sometimes presented by other materials.

Repairing major load-bearing bones such as those in the leg can be a long and uncomfortable process.

Im Focus: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Im Focus: Writing and deleting magnets with lasers

Study published in the journal ACS Applied Materials & Interfaces is the outcome of an international effort that included teams from Dresden and Berlin in Germany, and the US.

Scientists at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) together with colleagues from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) and the University of Virginia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

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

Grösster Elektrolaster der Welt nimmt Arbeit auf

20.04.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Bilder magnetischer Strukturen auf der Nano-Skala

20.04.2018 | Physik Astronomie

Kieler Forschende entschlüsseln neuen Baustein in der Entwicklung des globalen Klimas

20.04.2018 | Geowissenschaften

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