Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Die genetische Uhr tickt anders als erwartet

21.07.2005


Das Erbgut in den "Kraftwerken" der Zelle, den so genannten Mitochondrien, dient Evolutionsbiologen als genetische Uhr: Da es sich mit relativ konstanter Geschwindigkeit verändert, kann man aus der Zahl der Unterschiede ziemlich genau schließen, wann sich zwei Ethnien voneinander getrennt haben. Forscher der Universität Bonn und der Harvard Medical School haben nun eine Studie veröffentlicht, nach der die Uhr eventuell neu geeicht werden muss (Nature Genetics, www.nature.com/ng/, advance online publications): Demnach tauschen die Mitochondrien ihre DNA rege untereinander aus. Die Beobachtung dürfte Stammbaumforscher deprimieren - Medizinern eröffnen sie jedoch neue Perspektiven zur Behandlung bestimmter Erkrankungen.



Mitochondrien sind die Energielieferanten des Körpers. In jeder Zelle gibt es mehrere hundert dieser Minikraftwerke, die im Unterschied zu anderen Zellorganellen ein eigenes DNA-Molekül besitzen. Vor einer Zellteilung vermehren sich auch die Mitochondrien und verteilen sich anschließend auf die Tochterzellen. "Wir haben nun festgestellt, dass die zahlreichen Mitochondrien in einer Muskelzelle ihre DNA untereinander austauschen können", erklärt der Biochemiker Professor Dr. Wolfram S. Kunz von der Bonner Klinik für Epileptologie. "Und nicht nur das: Dieser Austausch von Erbgutsequenzen ist sogar extrem häufig." Bislang war strittig, ob es beim Menschen derartige "Rekombinationsereignisse" mitochondrialer DNA überhaupt gibt.



Relevanz erhält die Beobachtung vor allem durch einen zweite Studie: Im vergangenen Jahr konnte Kunz zusammen mit Kollegen aus den USA und Dänemark in den Muskelzellen eines 28-jährigen Mannes auch mtDNA des Vaters nachweisen. Die Studie erschütterte das zentrale Dogma, nach dem sämtliche Mitochondrien eines Kindes von denen der Mutter abstammen. Auf dieser These basiert unter anderem die Arbeit von Evolutionsbiologen: Veränderungen in der mtDNA könnten demnach nämlich nicht durch die Vermischung väterlichen und mütterlichen Erbguts entstehen, sondern wären einzig und allein auf zufällige Mutationsereignisse zurückzuführen. Nun mutiert mtDNA mit relativ hoher und sehr konstanter Geschwindigkeit. Wenn man die mtDNA zweier Ethnien miteinander vergleicht, kann man daher anhand der Anzahl von Unterschieden ziemlich genau sagen, wann sich diese Volksstämme voneinander trennten. So folgerten Stammbaumforscher beispielsweise aus genetischen Daten, dass die amerikanische Urbevölkerung am engsten mit den ersten Bewohnern Japans verwandt ist.

Wenn aber in Einzelfällen tatsächlich auch väterliche mtDNA weitervererbt wird und zudem die verschiedenen Mitochondrien einer Zelle ihr Erbgut munter untereinander austauschen, kann sich die mtDNA plötzlich sehr schnell verändern - schneller, als die Stammbaumforscher in ihren Kalkulationen bislang zugrunde legen. "In diesem Fall müsste man die genetische Uhr entsprechend korrigieren", sagt Professor Kunz.

Allerdings ist es wahrscheinlich eher selten, dass sich bei der Befruchtung väterliche Mitochondrien in den Embryo "einschmuggeln": Die Eizelle enthält immerhin eine halbe Million dieser Mini-Kraftwerke, das Spermium nur einige hundert, von denen die meisten nach der Befruchtung zerstört werden. Grundsätzlich sieht Kunz den menschlichen Stammbaum daher nicht in Gefahr. "Dieser Mechanismus kann aber eventuell Ungereimtheiten erklären."

Als wichtiger könnten sich die Ergebnisse der aktuellen Studie einst für die Therapie bestimmter Erbkrankheiten erweisen. Mutationen der mtDNA können nämlich dazu führen, dass die Zellkraftwerke nicht richtig funktionieren. Die Auswirkungen zeigen sich besonders in Geweben, die viel Energie benötigen, also in Muskeln oder Nervenzellen. So können mitochondriale Erkrankungen bestimmte Formen der Epilepsie hervorrufen. "Prinzipiell sollte es irgendwann einmal möglich sein, diese Krankheiten mit einer Gentherapie zu behandeln", erläutert Professor Kunz. Denkbar wäre beispielsweise, dass die Mediziner große Mengen "gesunder" mtDNA-Fragmente in eine Zelle einschleusen, die dann durch Genaustausch an Stelle der defekten Erbgutsequenz treten. Professor Kunz: "Ob so etwas tatsächlich funktioniert, ist aber noch reine Spekulation."

Frank Luerweg | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-bonn.de

Weitere Berichte zu: DNA Erbgut Mitochondrium Stammbaumforscher Zelle

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Gold-Recycling
13.12.2018 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht Biobanken machen sich fit für die Forschung der Zukunft
13.12.2018 | TMF - Technologie- und Methodenplattform für die vernetzte medizinische Forschung e.V. (TMF)

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: Quantenkryptographie ist bereit für das Netz

Wiener Quantenforscher der ÖAW realisierten in Zusammenarbeit mit dem AIT erstmals ein quantenphysikalisch verschlüsseltes Netzwerk zwischen vier aktiven Teilnehmern. Diesen wissenschaftlichen Durchbruch würdigt das Fachjournal „Nature“ nun mit einer Cover-Story.

Alice und Bob bekommen Gesellschaft: Bisher fand quantenkryptographisch verschlüsselte Kommunikation primär zwischen zwei aktiven Teilnehmern, zumeist Alice...

Im Focus: An energy-efficient way to stay warm: Sew high-tech heating patches to your clothes

Personal patches could reduce energy waste in buildings, Rutgers-led study says

What if, instead of turning up the thermostat, you could warm up with high-tech, flexible patches sewn into your clothes - while significantly reducing your...

Im Focus: Tödliche Kombination: Medikamenten-Cocktail dreht Krebszellen den Saft ab

Zusammen mit einem Blutdrucksenker hemmt ein häufig verwendetes Diabetes-Medikament gezielt das Krebswachstum – dies haben Forschende am Biozentrum der Universität Basel vor zwei Jahren entdeckt. In einer Folgestudie, die kürzlich in «Cell Reports» veröffentlicht wurde, berichten die Wissenschaftler nun, dass dieser Medikamenten-Cocktail die Energieversorgung von Krebszellen kappt und sie dadurch abtötet.

Das oft verschriebene Diabetes-Medikament Metformin senkt nicht nur den Blutzuckerspiegel, sondern hat auch eine krebshemmende Wirkung. Jedoch ist die gängige...

Im Focus: Lethal combination: Drug cocktail turns off the juice to cancer cells

A widely used diabetes medication combined with an antihypertensive drug specifically inhibits tumor growth – this was discovered by researchers from the University of Basel’s Biozentrum two years ago. In a follow-up study, recently published in “Cell Reports”, the scientists report that this drug cocktail induces cancer cell death by switching off their energy supply.

The widely used anti-diabetes drug metformin not only reduces blood sugar but also has an anti-cancer effect. However, the metformin dose commonly used in the...

Im Focus: New Foldable Drone Flies through Narrow Holes in Rescue Missions

A research team from the University of Zurich has developed a new drone that can retract its propeller arms in flight and make itself small to fit through narrow gaps and holes. This is particularly useful when searching for victims of natural disasters.

Inspecting a damaged building after an earthquake or during a fire is exactly the kind of job that human rescuers would like drones to do for them. A flying...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Konferenz zu Usability und künstlicher Intelligenz an der Universität Mannheim

13.12.2018 | Veranstaltungen

Show Time für digitale Medizin-Innovationen

13.12.2018 | Veranstaltungen

ICTM Conference 2019 in Aachen: Digitalisierung als Zukunftstrend für den Turbomaschinenbau

12.12.2018 | Veranstaltungen

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

Quantenkryptographie ist bereit für das Netz

13.12.2018 | Informationstechnologie

Cyber-Schutz für Stromtankstellen

13.12.2018 | Informationstechnologie

Gold-Recycling

13.12.2018 | Biowissenschaften Chemie

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