Genetik: Katze neu im Genklub

Eine vier Jahre alte Abessinerkatze mit dem Namen Cinnamon ist die erste Katze, deren Genom entschlüsselt wurde. Sie reiht sich damit in der Menagerie ein, in der sich bereits Hunde, Mause, Ratten und Schimpansen befinden. Dutzende weiterer Tiere befinden sich bereits in der Warteschleife - von Gürteltieren bis zu Wallabys. Die Sequenzierung ist eine Rohversion, die etwa 60 Prozent aller DNA-"Buchstaben" (A, C, T, G) Cinnamons mit vielen Löchern dazwischen enthält. Dieses Sequenzierung "light", die 10 Millionen US-Dollar kostete, ist laut Aussage der Wissenschaftler für bestimmte Arten von Studien ausreichend. Das Vorgehen soll als Modell dafür dienen, wie das Genom anderer Tiere sequenziert werden kann, ohne dass eine große Forschungsgemeinschaft dahinter steht, die eine vollständigere und kostspieligere Sequenzierung ermöglicht, sagt Stephan O'Brian, Genetiker am National Cancer Institute in Frederick, Maryland, der das Projekt leitete. "Es ist so etwas wie ein Ratgeber, was zu tun ist, wenn man ein Erdferkel sequenziert", sagt er. Die Sequenzierung soll die Entdeckung von Genen, die mit Katzenseuchen und Krankheiten in Verbindung gebracht werden, beschleunigen. O'Brians Team entdeckte Anfang des Jahres mithilfe der Sequenzierung eine Mutation, aufgrund derer Cinnamon blind ist, seit sie ein Kätzchen war (1). Sie verursacht eine Erkrankung, die bei Abessinerkatzen häufig auftritt und Retinitis pigmentosa genannt wird.

Puzzleteile

Um ein Genom zu kartieren, zerschneiden Wissenschaftler den langen, aus Billionen Basenpaaren bestehenden Strang in kurze Abschnitte, die von Maschinen dekodiert werden. Auf diese Art gehen jedoch leicht Genomsequenzen verloren. Um sicher zu gehen, dass das gesamte Genom abgedeckt wird, sequenziert man in der Regel genug DNA-Stränge, um ein Vielfaches der Gesamtlänge des Genoms zu erhalten. Bei Cinnamon sequenzierte O'Brians Team etwa fünf Millionen Basenpaare - das 1,9-Fache Länge ihres 2,7 Millionen Basenpaare großen Genoms. Zum Vergleich: Beim menschlichen Genom wurde das Siebenfache seiner Gesamtlänge sequenziert, beim Hundegenom das Siebeneinhalbfache. Das Problem besteht anschließend darin, die Millionen sequenzierter Teile in der richtigen Reigenfolge zusammenzusetzen. Dies geschieht, indem man die sich überlappenden Sequenzen sucht. Die spärliche Menge im Fall der Katze machte dies jedoch schwierig. O'Brian und Joan Pontius, Bioinformatikerin am National Cancer Institute, verglichen kurze Stücke der Katzen-DNA mit ähnlichen Sequenzen von Hunden und Menschen. Auf diesem Weg war es ihnen möglich, die DNA rasch zusammenzusetzen.

Unperfektes Bild

Das Ergebnis war keine perfekte Sequenz, aber besser als man bei einer derart limitierten Sequenzierung erwarten würde, sagt O'Brian. "Es wird Fehler geben, aber wahrscheinlich werden wir in weniger als einem Prozent falsch liegen."
Das Team identifizierte mehr 20.000 Gene und kartierte 327.000 Unterschiede in den einzelnen Basenpaaren, die bei Katzen auftreten. Forscher haben auf der Website mit der Bezeichnung GARField freien Zugang zu den Informationen.
Katzen werden als Modelltiere für Blindheit oder HIV-Infektionen benutzt. "Erst gestern habe ich dort nach einem Gen gesucht", sagt Kathryn Muers, Tierärztin an der Washington State University in Pullman, die Gene untersucht, die mit Kardiomyopathie assoziiert sind, einer Herzerkrankung, die sowohl Katzen als auch Menschen betrifft. Noch vor einem Monat, so sagt sie, hätte es sie wochenlange Laborarbeit gekostet, eine Katze zu finden, die ein entsprechendes und dem menschlichen ähnliches Gen trägt - und es hätte keine Garantie gegeben, dass sie es findet.

Menagerie

2005 gab das National Institute of Health Pläne bekannt, 26 Säugetiere, darunter Elefanten, Alpakas und Delphine, auf dieselbe Art zu sequenzieren wie die Katze. Diese Pläne werden nun konkreter. Von anderer Seite wird jedoch argumentiert, dass es keinen Grund mehr für eine solche Sequenzierung "light" gibt, wenn die Kosten für eine Gensequenzierung sinken. "Es ist ein bisschen wie ein Buch zu lesen, bei dem man immer nur den halben Satz lesen kann", sagt Steven Salzberg, Biologe an der University of Maryland. Salzberg unterstützt die Idee, frühe Versionen zu veröffentlichen, während Wissenschaftler weiter an besseren Sequenzierungen arbeiten. Sein Wunsch wird sich bei Cinnamons DNA erfüllen: Ein vollständigere Version, die besser als die von Hunden ist, soll Anfang nächsten Jahres vorliegen.

(1) Menotti-Raymond, M. et al. J. Hered. 98, 211-220 (2007).

Dieser Artikel wurde erstmals am 31.10.2007 bei news@nature.com veröffentlicht. doi: 10.1038/news2007.208. Übersetzung: Sonja Hinte. © 2007, Macmillan Publishers Ltd

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