Das Geheimnis der Wale: Wie Riesenwale dem Krebs trotzen
Studie über Gigantismus bei Walen liefert Hinweise auf genomische Mechanismen bei der Tumorunterdrückung
Die Funktionsweise bestimmter Regionen einiger Gene bei Walen, Schweinswalen und Delfinen könnte erklären, warum der Blauwal (Balaenoptera musculus) bis zu 30 Meter lang werden kann - fast 10 Meter mehr als ein Bus -, während der Große Tümmler (Tursiops truncatus) höchstens 4 Meter lang ist. Er kann auch zur Entwicklung neuer Krebsbehandlungen beitragen.
Dies ist das Thema eines in der Fachzeitschrift BMC Ecology and Evolution veröffentlichten Artikels einer Forschergruppe des Instituts für Biologie der Staatlichen Universität von Campinas (IB-UNICAMP) im brasilianischen Bundesstaat São Paulo.
"Obwohl die Wale in zwei evolutionär klar definierte Gruppen eingeteilt werden, die Odontoceti [Delfine und Zahnwale] und die Mysticeti [Bartenwale, die keine Zähne haben und Zooplankton mit Hilfe von Keratinborsten filtern, zu denen beispielsweise Blau- und Buckelwale gehören], fanden wir in der Promotorregion des Gens NCAPG eine Unterteilung in solche mit einer Länge von mehr oder weniger als 10 m - Giganten und Nicht-Giganten", so Felipe Silva, Erstautor des Artikels.
Die Promotorregion eines Gens ist eine DNA-Sequenz, die sich stromaufwärts der proteinkodierenden Region befindet, in der die Boten-RNA, die die Proteinsynthese vermittelt, produziert wird. Sie leitet den Prozess der Transkription ein, bei dem eine RNA-Kopie der DNA-Sequenz eines Gens hergestellt wird. Als solcher wirkt er als Regulator der Genexpression.
Die Analyse der NCAPG-Promotorregion, die das Gen dazu bringen kann, mehr Protein zu exprimieren oder die Proteinproduktion zu hemmen, ergab, dass der Pottwal (Physeter catodon), der Zähne hat und durchschnittlich 20 m lang ist, den Mysticeti am nächsten steht, die über 10 m lang sind und keine Zähne haben. Außerdem wurde der Zwergwal(Balaenoptera acutorostrata), der im Durchschnitt 8,8 m lang ist, zu den nicht riesigen Zahnwalen gezählt.
"Unsere Ergebnisse ändern nicht den evolutionären Stammbaum der Gruppe, sondern sind ein neuer Beweis dafür, dass die Riesengröße eine genomische Grundlage hat. Die Analyse anderer Gene bestätigt die evolutionär etablierten Gruppen, was bedeutet, dass es sich bei den Merkmalen von Zwerg- und Pottwalen wahrscheinlich um konvergente Anpassungen handelt - ähnliche Merkmale, die sich unabhängig voneinander in getrennten Gruppen auf unterschiedlichen Wegen entwickeln", so Mariana Freitas Nery, Professorin am IB-UNICAMP und Betreuerin von Silvas Forschung für seinen Masterabschluss.
Die Studie war Teil des Projekts "Using comparative genomics to understand convergent evolution of mammals: tracking the molecular footprints of marine and riverine environment colonization", das von Nery geleitet und von der FAPESP unterstützt wird.
Unterdrückung von Krebs
Die Forscher konzentrierten sich auf vier Gene, die sie in einer früheren Studie untersucht hatten, in der sie Veränderungen in den Genkodierungsregionen analysierten. Hier konzentrierte sich die Untersuchung auf die regulatorischen Regionen der gleichen Gene. Nicht kodierende Sequenzen mit regulatorischen Funktionen, wie Promotoren und Enhancer, koordinieren die räumlich-zeitliche Expression von Genen.
Die Analyse zeigte, dass diese Regionen nicht nur die Größe der Tiere beeinflussen, sondern auch ihre Fähigkeit, Krebs zu unterdrücken. Bei Tieren mit einer so großen Anzahl von Zellen wären Tumore zu erwarten, doch Krebs ist bei Walen extrem selten.
"Es war wichtig, die kodierenden und nicht kodierenden Teile der Genome dieser Wale zu analysieren, da sich beide als signifikant für diese Merkmale erwiesen, die sich bei diesen Tieren sehr schnell entwickelt haben, wie die Analyse ebenfalls zeigte", so Silva.
Während die Proteine, die die Körpergröße regulieren, bei den Riesenwalen aktiver waren, erwiesen sich dieselben Gene bei den Tieren mit einer Länge von weniger als 10 m als Hemmstoffe, die wie Bremsen auf die Größe der Mitglieder dieser Gruppe wirken.
Nicht zufällig sind einige der Gene, deren Aktivität den Gigantismus bei Walen charakterisiert, auch Tumorsuppressoren. Auch Teile des Genoms anderer Säugetiere spielen diese Rolle, indem sie den Einfluss einer großen Anzahl von Zellen ausgleichen, die sie Replikationsfehlern aussetzen und andernfalls die Wahrscheinlichkeit einer Krebsentstehung erhöhen würden.
"Auch der Mensch hat diese Gene, und es wäre interessant, mehr darüber zu erfahren, wie sie die Tumorbildung bei diesen Tieren unterdrücken. Dieses Wissen könnte dazu beitragen, künftige Krebsbehandlungen zu entwickeln, zum Beispiel durch Aktivierung oder Hemmung bestimmter Regionen des Genoms", so Nery.
Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.
Originalveröffentlichung
Weitere News aus dem Ressort Wissenschaft
Holen Sie sich die Life-Science-Branche in Ihren Posteingang
Ab sofort nichts mehr verpassen: Unser Newsletter für Biotechnologie, Pharma und Life Sciences bringt Sie jeden Dienstag und Donnerstag auf den neuesten Stand. Aktuelle Branchen-News, Produkt-Highlights und Innovationen - kompakt und verständlich in Ihrem Posteingang. Von uns recherchiert, damit Sie es nicht tun müssen.
