Wissen: Boten der Gene

Soviel wir heute wissen, sind es nur rund 25 000 Gene, von denen die Befehle für Aufbau und Funktion des menschlichen Körpers ausgehen – wenig mehr als bei einfachen Organismen wie dem Fadenwurm. Wie können aus dieser zahlenmäßig knapp bemessenen Erbinformation, die in allen Zellen des Körpers gleich ist, so unvorstellbar viele unterschiedliche Zelltypen und Funktionen entstehen?

Bei der Beantwortung dieser Frage sind Forscher vom Berliner Max-Planck-Institut für Molekulare Genetik in Zusammenarbeit mit der Münchner Firma Genomatix nun einen Schritt weitergekommen. In einem Ende der letzten Woche erschienenen aktuellen Report im Wissenschaftsmagazin Science (www.scienceexpress.org) berichtet die Wissenschaftlergruppe um Marie-Laure Yaspo von Einblicken, die in die genetische Übersetzungsarbeit innerhalb der Zelle gewonnen werden konnten. Mittels einer neuen Sequenziertechnik, des sogenannten „second generation sequencing“, konnten die Berliner Molekularbiologen einzelne Moleküle in den untersuchten Zellen nachweisen, die beim Prozess der Übersetzung von Gen-Befehlen eine Rolle spielen.

Damit der Organismus die Informationen aus dem Genom verwenden kann, müssen sie erst einen Kopierschritt durchlaufen, in dem aus der DNS-Sequenz des Gens eine RNS-Kopie gemacht wird. In höheren Organismen werden die RNS-Produkte noch weiterverarbeitet: Große Bereiche des ersten Kopierschrittes werden entfernt, es entstehen RNS-Botenmoleküle, die ihrerseits in Eiweißstoffe übersetzt werden können. Die Summe aller zu einem bestimmten Zeitpunkt von DNS in RNS übersetzten Gene, die als Boten-RNS vorliegen, bezeichnen Molekularbiologen als „Transkriptom“. Yaspo und ihr Team interessierten sich für das Transkriptom in zwei menschlichen Zelllinien der Niere und des Immunsystems. Ihre „Schnappschüsse“ aus der molekularen Übersetzungswerkstatt förderten überraschende Erkenntnisse zutage: Von den 25 000 menschlichen Genen waren in den Nierenzellen etwa 15 000, in den Lymphozyten etwa 14 000 aktiv. Erstaunlich hoch war im Verhältnis dazu die Anzahl der verschiedenen Botenmoleküle – die in der Fachsprache als mRNS bezeichnet werden. „Der Organismus kann die mRNS-Moleküle aus verschiedenen Kombinationen der Informationen tragenden Gen-Abschnitte zusammensetzen“, erläutert Yaspo. „Auf diese Weise kann jedes Gen eine Reihe von unterschiedlichen mRNS-Molekülen produzieren.“ Die Forscher bezeichnen diesen Vorgang als „alternatives Splicen“.

Sie machten noch eine zweite erstaunliche Entdeckung: 34 Prozent der mRNS-Moleküle, die sie in den untersuchten Zellen fanden, konnten sie keinem der bislang bekannten Gene zuordnen. In den untersuchten Zelllinien scheint eine Reihe von Genen aktiv zu sein, von deren Existenz bisher noch nichts bekannt war. „Das neue Verfahren liefert sozusagen deutlich mehr Pixel, wir sehen auch die seltenen Moleküle, die für uns wichtig sind“, sagte Yaspo dem Tagesspiegel.

Detaillierte Einblicke in die molekulare Übersetzerwerkstatt werden wohl auch in Zukunft für weitere Überraschungen gut sein. Yaspo selbst beschäftigt sich in einem weiteren Projekt mit der Arbeit von Botenmolekülen in bestimmten Zellen von Menschen mit Down-Syndrom. Noch ist das Grundlagenwissenschaft, doch eines Tages könnte sie zum Verständnis dafür führen, wie die Übersetzungsarbeit der Zellen sich im Krankheitsfall, etwa bei Krebs, verändert. Adelheid Müller-Lissner

Adelheid Müller-Lissner