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 Parasit tarnt sich durch Umstrukturierung
18.10.2018 | Ludwig-Maximilians-Universität München

nachricht Was macht Graphen in der Lunge?
18.10.2018 | Empa - Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

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: Größter Galaxien-Proto-Superhaufen entdeckt

Astronomen enttarnen mit dem ESO Very Large Telescope einen kosmischen Titanen, der im frühen Universum lauert

Ein Team von Astronomen unter der Leitung von Olga Cucciati vom Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) Bologna hat mit dem VIMOS-Instrument am Very Large...

Im Focus: Auf Wiedersehen, Silizium? Auf dem Weg zu neuen Materalien für die Elektronik

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung (MPI-P) in Mainz haben zusammen mit Wissenschaftlern aus Dresden, Leipzig, Sofia (Bulgarien) und Madrid (Spanien) ein neues, metall-organisches Material entwickelt, welches ähnliche Eigenschaften wie kristallines Silizium aufweist. Das mit einfachen Mitteln bei Raumtemperatur herstellbare Material könnte in Zukunft als Ersatz für konventionelle nicht-organische Materialien dienen, die in der Optoelektronik genutzt werden.

Bei der Herstellung von elektronischen Komponenten wie Solarzellen, LEDs oder Computerchips wird heutzutage vorrangig Silizium eingesetzt. Für diese...

Im Focus: Goodbye, silicon? On the way to new electronic materials with metal-organic networks

Scientists at the Max Planck Institute for Polymer Research (MPI-P) in Mainz (Germany) together with scientists from Dresden, Leipzig, Sofia (Bulgaria) and Madrid (Spain) have now developed and characterized a novel, metal-organic material which displays electrical properties mimicking those of highly crystalline silicon. The material which can easily be fabricated at room temperature could serve as a replacement for expensive conventional inorganic materials used in optoelectronics.

Silicon, a so called semiconductor, is currently widely employed for the development of components such as solar cells, LEDs or computer chips. High purity...

Im Focus: Blauer Phosphor – jetzt erstmals vermessen und kartiert

Die Existenz von „Blauem“ Phosphor war bis vor kurzem reine Theorie: Nun konnte ein HZB-Team erstmals Proben aus blauem Phosphor an BESSY II untersuchen und über ihre elektronische Bandstruktur bestätigen, dass es sich dabei tatsächlich um diese exotische Phosphor-Modifikation handelt. Blauer Phosphor ist ein interessanter Kandidat für neue optoelektronische Bauelemente.

Das Element Phosphor tritt in vielerlei Gestalt auf und wechselt mit jeder neuen Modifikation auch den Katalog seiner Eigenschaften. Bisher bekannt waren...

Im Focus: Chemiker der Universitäten Rostock und Yale zeigen erstmals Dreierkette aus gleichgeladenen Ionen

Die Forschungskooperation zwischen der Universität Yale und der Universität Rostock hat neue wissenschaftliche Ergebnisse hervorgebracht. In der renommierten Zeitschrift „Angewandte Chemie“ berichten die Wissenschaftler über eine Dreierkette aus Ionen gleicher Ladung, die durch sogenannte Wasserstoffbrücken zusammengehalten werden. Damit zeigen die Forscher zum ersten Mal eine Dreierkette aus gleichgeladenen Ionen, die sich im Grunde abstoßen.

Die erfolgreiche Zusammenarbeit zwischen den Professoren Mark Johnson, einem weltbekannten Cluster-Forscher, und Ralf Ludwig aus der Physikalischen Chemie der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Rettungsdienst und Feuerwehr - Beschaffung von Rettungsdienstfahrzeugen, -Geräten und -Material

18.10.2018 | Veranstaltungen

11. Jenaer Lasertagung

16.10.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Dezember 2018

16.10.2018 | Veranstaltungen

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

Nanodiamanten als Photokatalysatoren

18.10.2018 | Materialwissenschaften

Schichten aus Braunschweig auf dem Weg zum Merkur

18.10.2018 | Physik Astronomie

Rettungsdienst und Feuerwehr - Beschaffung von Rettungsdienstfahrzeugen, -Geräten und -Material

18.10.2018 | Veranstaltungsnachrichten

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