Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kreatives Flickwerk: Neue Theorie erklärt Evolution in den Genen

31.01.2011
Die Menge an Introns - das sind Abschnitte von Genen, die in Zellen nicht in Proteine übersetzt werden - ist charakteristisch für das Genom einer biologischen Art. Wie Introns in der Evolution entstanden sind, ist noch nicht restlos geklärt.

Eine Forschungsgruppe der Vetmeduni Vienna hat nun eine neue Theorie dazu entwickelt, wie die Kombination zweier DNA-Reparaturmechanismen den artspezifischen Introngehalt von Genomen hervorbringt. Die Arbeit wurde in der Zeitschrift „Trends in Genetics“ veröffentlicht.

Introns sind Abschnitte von Genen, die im Gegensatz zu so genannten Exons nicht in Proteine übersetzt werden. Beim Ablesen der DNA in der Zelle entsteht zunächst die Boten-RNA, aus der müssen die Intron-Abschnitte erst herausgeschnitten werden, bevor die Zellmaschinerie mit der Herstellung des jeweiligen Proteins beginnen kann. Ursprünglich als genetischer Müll betrachtet, weisen jüngste Forschungsergebnisse Introns eine Rolle in der Regulation von Genaktivität zu.

Manche biologische Arten, wie beispielsweise Hefe oder Kugelfische, haben sehr wenige Introns in ihren Genen, beim Menschen machen Introns ein Drittel des gesamten Genoms aus. Die Frage, warum der Anteil an Introns in den Genen zwischen Organismenarten so unterschiedlich ist, wird unter Forschern seit gut 30 Jahren kontrovers diskutiert.

Zerbrochene DNA wird wieder zusammengeflickt

Die bisher vorherrschende Erklärung für das Auftreten von Introns ist, dass ihr Anteil in den Genomen der Arten einem evolutionären Selektionsprozess unterliegen muss. Ashley Farlow vom Institut für Populationsgenetik der Vetmeduni Vienna hat jetzt jedoch eine alternative Hypothese zur Entstehung von Introns entwickelt. Ihr Erklärungsmodell geht von der bekannten Tatsache aus, dass die langen doppelsträngigen DNA-Moleküle manchmal auseinanderbrechen und von zwei unterschiedlichen und bereits gut bekannten Reparaturmechanismen wieder zusammengeflickt werden.

Zwei unabhängige Reparaturwege

Bei dem einen Reperaturmechanismus, so genannten homologen Rekombination, wird die DNA anhand einer Vorlage, der so genannten cDNA, aufwändig rekonstruiert. Eine Spezialität der cDNA ist, dass sie keine Introns mehr enthält, weil diese bei ihrem eigenen Entstehungsprozess schon herausgeschnitten wurden. Nach der Reparatur finden sich die ursprünglich vorhandenen Introns auch in der geflickten DNA nicht mehr. Der andere Reparaturweg besteht aus einem eher simplen und schnellen Zusammenflicken der beiden Enden des Bruchs, dem so genannten Non-Homologous End-Joining. Dabei werden an der Bruchstelle entweder kurze DNA-Stücke wie eine Art Kleber zusätzlich eingefügt, oder es wird auf beiden Seiten so lange DNA weggeschnitten, bis die entstehenden neuen Enden wieder zusammenpassen. Durch die Klebestelle entstehen entweder neue Introns, oder alte Introns gehen durch das Wegschneiden verloren.

Völlig neue Perspektive auf die Evolution von DNA

In der Evolutionsgeschichte gab es Zeiten, die von einer massiven Zunahme an Introns in den Genomen der Lebewesen gekennzeichnet waren. Zu anderen Zeiten nahm die Intronzahl rapide ab. Farlows neue Theorie erklärt diese Dynamik als Folge des Zusammenspiels der beiden DNA-Reparaturmechanismen. So schlägt Farlow vor, dass das Verhältnis, in dem die beiden Reparaturwege aktiv sind, für eine Art charakteristisch ist. Dadurch entstehen die artspezifischen Intronmengen in den Genen. Ashley Farlow dazu: „Die Reparatur von DNA-Brüchen mit dem Zuwachs oder Verlust an Introns zu verbinden, liefert eine sehr plausible Erklärung dafür, wie Intronmengen sich in den Genomen der Arten in evolutionärer Zeit verändert haben könnten.“

Der Artikel DNA double-strand break repair and the evolution of intron density von Ashley Farlow, Eshwar Meduri und Christian Schlötterer ist in der Jännerausgabe der Zeitschrift Trends in Genetics (2011, Vol. 27, pp. 1-6) veröffentlicht worden.

Der wissenschaftliche Artikel im Volltext online:
http://www.cell.com/trends/genetics/fulltext/S0168-9525%2810%2900210-6
Rückfragehinweis:
Dr. Ashley Farlow (Englisch), E ashley.farlow@vetmeduni.ac.at, T +43 1 25077-4333

Prof. Christian Schlötterer (Deutsch), E christian.chloetterer@vetmeduni.ac.at, T +43 1 25077-4300

Aussender:
Mag. Klaus Wassermann, E klaus.wassermann@vetmeduni.ac.at, T +43 1 25077-1153

Klaus Wassermann | idw
Weitere Informationen:
http://www.vetmeduni.ac.at
http://www.cell.com/trends/genetics/fulltext/S0168-9525%2810%2900210-6

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht In Hochleistungs-Mais sind mehr Gene aktiv
19.01.2018 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

nachricht Warum es für Pflanzen gut sein kann auf Sex zu verzichten
19.01.2018 | Universität Wien

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: 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...

Im Focus: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Kongress Meditation und Wissenschaft

19.01.2018 | Veranstaltungen

LED Produktentwicklung – Leuchten mit aktuellem Wissen

18.01.2018 | Veranstaltungen

6. Technologie- und Anwendungsdialog am 18. Januar 2018 an der TH Wildau: „Intelligente Logistik“

18.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal vereinbart mit dem Betriebsrat von RWG Sozialplan - Zukunftsorientierter Dialog führt zur Einigkeit

19.01.2018 | Unternehmensmeldung

Open Science auf offener See

19.01.2018 | Geowissenschaften

Original bleibt Original - Neues Produktschutzverfahren für KFZ-Kennzeichenschilder

19.01.2018 | Informationstechnologie