Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Springende Gene: Parasiten oder Triebkraft der Evolution?

03.02.2012
Parasiten nutzen die Ressourcen ihres Wirts für ihre eigenen Zwecke. Auch auf der Ebene der DNA gibt es Parasitismus, Genome enthalten bis zu 80 Prozent Fremd-DNA.

Eine Gruppe um Christian Schlötterer von der Vetmeduni Vienna hat nun bei einer Population von Fruchtfliegen das Auftreten solcher parasitärer DNA untersucht und kommt zu überraschenden Ergebnissen, was die damit verbundenen Mechanismen und deren mögliche Rolle in der Evolution betrifft. Ihre Arbeit erschien in der angesehenen Zeitschrift „PLoS Genetics“.

Fast alle Organismen haben Stücke von DNA in ihrer Erbsubstanz, die - evolutionär gesehen - nicht wirklich zu ihnen gehören. Diese so genannten ‚springenden Gene‘ oder ‚Transposable Elements‘ können ihren Ort innerhalb eines Genoms oder sogar zwischen den Genomen verschiedener Arten wechseln. Im Allgemeinen belasten sie ihren Wirtsorganismus in irgendeiner Weise. So können sie direkt zu Krankheiten führen, beispielsweise dann, wenn sie sich mitten in ein für das Überleben wichtiges Gen einbauen.

Die Mechanismen, die die Ausbreitung der springenden DNA innerhalb einer Population von Organismen steuern, verstehen Forschende heute schon sehr gut. Viele der damit verbundenen Details sind aber nach wie vor unklar. Die neuen Arbeiten an der Veterinärmedizinischen Universität Wien (Vetmeduni Vienna) könnten zum besseren Verständnis des zellulären Kampfes zwischen Wirtsorganismus und eindringender Fremd-DNA beitragen.

Verfeinerte Analysen

Robert Kofler und Andrea Betancourt, beide Wissenschaftler am Institut für Populationsgenetik an der Vetmeduni Vienna, haben mit neuartigen Gensequenziertechniken das Auftreten von Transposable Elements innerhalb einer Fruchtfliegenpopulation untersucht. Ähnliche Analysen gab es zwar schon früher, die Populationsgenetiker an der Vetmeduni Vienna arbeiteten jedoch mit einer Reihe von analytischen Verfeinerungen, um sicher zu gehen, dass sie sowohl bereits bekannte als auch noch unbekannte Stellen im Genom finden, an denen sich fremde DNA eingenistet hat. So konnten sie erstmals alle Transposable Elements in einer Fliegenpopulation katalogisieren. Zudem analysierten sie, wie oft an möglichen Einbaustellen tatsächlich fremde DNA zu finden ist.

Krieg in der Zelle

Die Ergebnisse waren dramatisch. Die Fruchtfliegen können an sehr vielen Stellen in ihrem Genom potenziell Transposable Elements tragen. Andererseits fanden die Forschenden relativ wenige Tiere in der untersuchten Population, die tatsächlich fremde DNA an diesen möglichen Orten des Einbaus trugen. Vermutlich passierte der Einbau der Fremd-DNA an diesen Stellen erst vor relativ kurzer Zeit. Erst in der Zukunft würde sich herausstellen, ob die eingefügte DNA auch dort bleiben wird. Einige der älteren DNA-Einfügungen waren wiederum im Genom weit verbreitet, dennoch schienen die meisten dieser Stellen in der Population noch nicht endgültig fixiert zu sein. Anders gesagt, die meisten dieser eingefügten Transposable Elements werden offenbar zunächst irgendwie gereinigt, bevor sie fixer Bestandteil des Genoms der Fliegenpopulation werden. Schlötterer fasst die Resultate seines Teams so zusammen: „Das Genom ist wie eine Aufzeichnung vergangener Kriege zwischen Wirtsorganismus und parasitischer DNA. Es gibt Angriffswellen, von denen die meisten erfolgreich abgewehrt werden. Nur eine kleine Zahl von Transposable Elements überlebt und breitet sich dann in der Population aus.“

Keime der biologischen Innovation

Noch überraschender war für die Forschenden, dass sie etwa ein Dutzend Stellen mit Fremd-DNA im Genom der Fruchtfliegen fanden, die öfter auftraten, als sie es von ihrem Alter her vermutet hätten. Offenbar sind diese Stellen für die Fliegen von irgendeinem Anpassungsnutzen, der dazu führt, dass sie von der Selektion begünstigt werden. Dieser Effekt wurde schon früher bei zwei Genorten entdeckt, und auch Schlötterer fand diese beiden Orte mit seinen Analysen. Jedoch haben die Gene in unmittelbarer Nachbarschaft eine Vielzahl unterschiedlicher Funktionen, deshalb ist der Nutzen dieser Fremd-DNA für die Fliegen nicht klar. „Vielleicht sollten wir die Transposable Elements überhaupt nicht als Parasiten sehen“, sagt Schlötterer, „Sie gehören möglicherweise zu den Mechanismen, mit denen Organismen ihr genetisches Repertoire vergrößern können. Dieser Mechanismus könnte helfen, die Tiere auf zukünftige Herausforderungen vorzubereiten.“

Der Artikel „Sequencing of Pooled DNA Samples (Pool-Seq) Uncovers Complex Dynamics of Transposable Element Insertions in Drosophila melanogaster“ von Robert Kofler, Andrea J. Betancourt und Christian Schlötterer wurde soeben in der Open Access Zeitschrift „PLoS Genetics“ veröffentlicht.

Der wissenschaftliche Artikel im Volltext online (Open Access):
http://www.plosgenetics.org/doi/pgen.1002487
Rückfragehinweis
Prof. Christian Schlötterer, E christian.schloetterer@vetmeduni.ac.at, T +43 1 25077-4300
Aussender
Klaus Wassermann, E klaus.wassermann@vetmeduni.ac.at, T +43 1 25077-1153

Beate Zöchmeister | Veterinärmedizinische Universitä
Weitere Informationen:
http://www.vetmeduni.ac.at

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Ionen gegen Herzrhythmusstörungen – Nicht-invasive Alternative zu Katheter-Eingriff
20.01.2017 | GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH

nachricht Leibwächter im Darm mit chemischer Waffe
20.01.2017 | Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

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: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Im Focus: Traffic jam in empty space

New success for Konstanz physicists in studying the quantum vacuum

An important step towards a completely new experimental access to quantum physics has been made at University of Konstanz. The team of scientists headed by...

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

21.500 Euro für eine grüne Zukunft – Unserer Umwelt zuliebe

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

innovations-report im Interview mit Rolf-Dieter Lafrenz, Gründer und Geschäftsführer der Hamburger Start ups Cargonexx

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

Niederlande: Intelligente Lösungen für Bahn und Stahlindustrie werden gefördert

20.01.2017 | Förderungen Preise