Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie viele Finger hat die Hand?

16.12.2008
Berliner Wissenschaftler beschreiben molekularen Mechanismus der Entstehung der Vielfingrigkeit

Hände schütteln, Händchenhalten, Handauflegen - für viele kulturelle Verhaltensweisen und Ausdrucksformen ist die Hand unerläßlich. Wie diese aussehen muss, ist auch jedem klar. Schon kleine Kinder wissen, dass fünf Finger das Wichtigste einer jeden Hand sind. In einigen Fällen können jedoch sechs oder mehr Finger vorkommen. Einzelne Finger können nach ihrer Entstehung wieder miteinander verwachsen, Mediziner sprechen in diesen Fällen von Synpolydaktylien. Forschern des Berliner Max-Planck-Instituts für molekulare Genetik und der Charité - Universitätsmedizin Berlin ist es jetzt gelungen, die molekularen Mechanismen bei der Entstehung solcher Synpolydaktylien aufzuklären. In der renommierten Fachzeitschrift "Journal of Clinical Investigation" beschreiben die Wissenschaftler um Stefan Mundlos, dass die zusätzlichen Finger durch unkontrollierte Knorpelbildung entstehen, die durch einen Mangel an Retinsäure in den betreffenden Regionen der Extremitätenknospe hervorgerufen wird. (Kuss et al., J. Clin. Invest. 119(1), 2009, doi: 10.1172/JCI36851, advance online publication December 15, 2008)


3D Modell zum Mechanismus der Synpolydaktylie: Die Abbildung zeigt 3D-Modelle von sich entwickelnden Fingern bei zwei Wochen alten Mausembryonen. Im gesunden Wildtyp (wt) sind die knorpeligen Fingeranlagen deutlich erkennbar. Im Modell der Maus, die die untersuchte Genveränderung aufweist (spdh-Mutante), entsteht zusätzlicher Knorpel in den Fingerzwischenräumen. Dieser verschmilzt teilweise mit den Anlagen der Finger (Pfeile). Bild: MPI für molekulare Genetik, FG Development & Disease

Seit längerem ist bekannt, dass die Synpolydaktylie durch eine Mutation des sogenannten Hoxd13-Gens ausgelöst wird. Hox-Gene sind eine hoch konservierte Gruppe von Genen, die für die Steuerung weiterer, nachgeschalteter Gene verantwortlich sind. Während der Embryonalentwicklung spielen sie eine wichtige Rolle bei der Anlage der verschiedenen Körperachsen und der Extremitäten. Das Hoxd13-Gen besitzt im Normalfall eine Region, in der 15mal hintereinander die Sequenz für die Aminosäure Alanin vorkommt. Bei Patienten mit Synpolydaktylie ist diese Reihe um mindestens sieben weitere Alanine verlängert. Die Fehlbildung wird um so schwerwiegender, je höher der Anzahl an wiederholten Alaninen ist. Der Erbgang der Synpolydaktylie ist dominant, d.h., für die Entstehung genügt es, wenn nur eine Kopie des Gens (von Mutter oder Vater) verändert ist. Das Krankheitsbild wird allerdings noch schwerer, wenn beide Elternteile das mutierte Gen tragen.

Ziel der Berliner Wissenschaftler war die Aufklärung der Mechanismen, die zur Entstehung der überzähligen Finger und dem anschließenden Verwachsen führen. Dafür untersuchten die Forscher Mäuse, die aufgrund einer Genveränderung sechs oder mehr Finger haben. Dabei entsprach die Genveränderung der Tiere der Veränderung des menschlichen Erbgutes bei Synpolydaktylie.

Die Wissenschaftler konnten zeigen, dass zwei verschiedene Mechanismen für die Entstehung des Krankheitsbildes verantwortlich sind. Zum einen aktiviert Hoxd13 das Enzym Raldh2, welches im Bereich der späteren Hand Vitamin A zu Retinsäure umwandelt. Retinsäure verhindert im Bereich der Fingerzwischenräume, dass sich embryonale Vorläuferzellen zu Knorpelzellen umwandeln. Im Gegensatz hierzu finden sich in den Bereichen, in denen die Finger entstehen, kein Hoxd13 und somit keine Retinsäure. Entsprechend können sich hier Knorpelzellen bilden, die im Laufe der weiteren Entwicklung zu Fingern werden. Das veränderte Hoxd13 ist deutlich weniger wirksam als die normale Form. Dadurch entsteht zu wenig Retinsäure im Bereich der späteren Hand, entsprechend wandeln sich mehr Vorläuferzellen in Knorpelzellen um und die Anzahl an Fingern steigt an. Daneben signalisiert die veränderte Form von Hoxd13 den Vorläuferzellen aber auch selber, dass sie sich zu Knorpelzellen umwandeln sollen. Dies verstärkt die Knorpelbildung an falscher Stelle noch weiter. Um den Mangel an Retinsäure zu beheben verabreichten die Forscher trächtigen Mäusen mit der entsprechenden Genveränderung Retinsäure. Daraufhin wurden Nachkommen geboren, die wieder die normale Zahl von fünf Fingern hatten.

"Bisher gingen Wissenschaftler davon aus, dass die Bildung zusätzlicher Finger durch die Verdopplung bereits existierender Fingeranlagen entsteht, also bereits vorhandene Finger dupliziert werden", erläutert Stefan Mundlos, Leiter der Gruppe, die die Untersuchungen durchgeführt hat. "Wir konnten jedoch beweisen, dass die Synpolydaktylien durch Differenzierungsdefekte entstehen. Das bedeutet, dass völlig neue Finger gebildet werden, die keinem der normalerweise vorkommenden Finger entsprechen."

Originalveröffentlichung:
Kuss, P., Villavecencio-Lorini, P., Witte, F., Klose, J., Albrecht, A.N., Seemann, P., Hecht, J., Mundlos, S. Mutant Hoxd13 induces extra digits in a mouse model of synpolydactyly directly and by decreasing retinoic acid synthesis. Journal of Clinical Investigation 119(1), January 2009, doi: 10.1172/JCI36851, advance online publication December 15, 2008

Kontakt (Pressestelle):

Dr. Patricia Marquardt
Max-Planck-Institut
für molekulare Genetik
Ihnestr. 63-73
14195 Berlin
Tel.: +49 30 8413-1716
Fax: +49 30 8413-1671
Email: patricia.marquardt@molgen.mpg.de

Dr. Patricia Marquardt | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.molgen.mpg.de/research/mundlos/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht 'Fix Me Another Marguerite!'
23.06.2017 | Universität Regensburg

nachricht Schimpansen belohnen Gefälligkeiten
23.06.2017 | Max-Planck-Institut für Mathematik in den Naturwissenschaften (MPIMIS)

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: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften