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 Studie entschlüsselt neue Diabetes-Gene
22.01.2018 | Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt

nachricht Forschungsteam schafft neue Möglichkeiten für Medizin und Materialwissenschaft
22.01.2018 | Humboldt-Universität zu Berlin

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: Vollmond-Dreierlei am 31. Januar 2018

Am 31. Januar 2018 fallen zum ersten Mal seit dem 30. Dezember 1982 "Supermond" (ein Vollmond in Erdnähe), "Blutmond" (eine totale Mondfinsternis) und "Blue Moon" (ein zweiter Vollmond im Kalendermonat) zusammen - Beobachter im deutschen Sprachraum verpassen allerdings die sichtbaren Phasen der Mondfinsternis.

Nach den letzten drei Vollmonden am 4. November 2017, 3. Dezember 2017 und 2. Januar 2018 ist auch der bevorstehende Vollmond am 31. Januar 2018 ein...

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Im Focus: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

Veranstaltungen

15. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

22.01.2018 | Veranstaltungen

Transferkonferenz Digitalisierung und Innovation

22.01.2018 | Veranstaltungen

Kongress Meditation und Wissenschaft

19.01.2018 | Veranstaltungen

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

15. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

22.01.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Forschungsteam schafft neue Möglichkeiten für Medizin und Materialwissenschaft

22.01.2018 | Biowissenschaften Chemie

Ein Haus mit zwei Gesichtern

22.01.2018 | Architektur Bauwesen

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