MDC-Forscher rekonstruieren springendes Gen

Neues Werkzeug für die Aufklärung der Funktion von Genen

18.03.2008

In Pflanzen, Tieren und auch im Menschen sind sie zu finden - inaktive Überreste springender Gene, sogenannte Transposons. Forscher versuchen aus diesen Resten aktive Transposons zu entwickeln, um mit diesen Werkzeugen die Funktion von Genen zu entschlüsseln. Jetzt ist es Forschern am Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC) Berlin-Buch gelungen, das erste aktive Transposon der Familie der Harbinger-Transposons (Harbinger - engl. für Vorbote) zu konstruieren. Das künstliche Transposon von Dr. Ludivine Sinzelle, Dr. Zsuzsanna Izsvák und Dr. Zoltán Ivics ist im Zelllabor auch in menschlichen Zellen aktiv und kann, so hoffen die Forscher, Aufschluss über die Rolle menschlicher Gene geben.

Transposons machen rund die Hälfte des menschlichen Genoms aus. "Sie sind molekulare Parasiten, ähnlich wie Flöhe, nur dass sie im Genom des Wirtes und nicht auf dessen Rücken zu finden sind", erklärt Dr. Zoltán Ivics. Sie springen, bewegen und vermehren sich durch den Wirt. Ohne ihn können sie nicht überleben. In den meisten Fällen erfüllen Transposons keine Funktion im menschlichen Genom. Doch nicht alle sind überflüssig. "Ungefähr hundert aktive Gene, darunter einige des Immunsystem, lassen sich auf Transposons zurückführen", führt Dr. Ivics weiter aus.

Um ein aktives Transposon zu konstruieren, verglich das Team von Dr. Ivics die DNA verschiedener, inaktiver Überreste der Harbinger-Transposons, einer der größten Familien von Transposons, und entwickelten aus ihren Ergebnissen ein künstliches, springendes Gen. "Wir hatten sehr viel Glück", so Dr. Ivics, "gleich der erste Versuch war erfolgreich."

Die Wanderung von dendritischen Zellen aus der Haut in die Lymphgefäße hängt von der Tageszeit ab. Dendritische Zellen der Maus (grün), die in die Lymphgefäße (rot) wandern. Die Blutgefäße sind blau eingefärbt.

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Neues Werkzeug für die Grundlagenforschung

Im Zelllabor schleusten die MDC-Forscher das Transposon durch ein Genshuttle in menschliche Zellen. Dort schneidet sich das künstliche Transposon selbstständig aus seinem Transportvehikel aus und baut sich in das Genom der Zelle ein. Springt das Transposon dabei in ein wichtiges Gen und deaktiviert es, ist es möglich, dass wichtige Abläufe in der Zelle gestört sind. Daraus können die Forscher auf die Funktion des Gens schließen.

Aber auch neue Gene sind im Laufe der Evolution durch Transposons entstanden. So hat die Forschungsgruppe von Dr. Ivics zwei neue Verwandte des Harbinger-Transposons durch computergestützte Genanalysen entdeckt. Welche Rolle diese Gene im menschlichen Körper spielen, will Dr. Ivics jetzt in einem neuen Projekt untersuchen.

Langfristig hoffen die Wissenschaftler solche Transposons auch in der Gentherapie einsetzen zu können. Eine intakte Kopie eines Gens könnte mit Hilfe des Transposons in das Genom eines Patienten integriert werden, um so einen Gendefekt beheben. "Doch bis dies möglich ist, müssen wir noch viel tun", gibt Dr. Ivics zu bedenken. "Das neue Gen soll ja nicht irgendwo hinspringen."

Originalveröffentlichung: Ludivine Sinzelle, Vladimir V. Kapitonov, Dawid P. Grzela, Tobias Jursch, Jerzy Jurka, Zsuzsanna Izsvák and Zoltán Ivics; "*Transposition of a Reconstructed Harbinger Element in Human Cells and Functional Homology with Two Transposon-derived Cellular Genes"; Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) 2008.

https://www.bionity.com/de/news/79728/mdc-forscher-rekonstruieren-springendes-gen.html