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Science Digest 42
SCIENCE DIGEST
Mausgenom entschlüsselt
Eine internationale Forschergruppe hat
das gesamte Genom der Maus entziffert. Die
Wissenschaftler hoffen, mit dem Wissen die
Ursachen verschiedener menschlicher Erbkrankheiten
aufklären zu können. An der Entschlüsselung
waren über hundert Forscher
weltweit beteiligt, darunter auch die Arbeitsgruppe
des Neurobiologen Andreas Zimmer
von der Universität Bonn. In den Millionen von
«Buchstaben» des genetischen Codes haben
die Forscher auch bereits mehrere zehntausend
«Wörter» ausfindig gemacht: die eigentlichen
Gene.Das Erbgut eines jeden höheren Lebewesen
setzt sich aus vier Grundbausteinen zusammen,
den so genannten Basen. Diese sind
unterschiedlich miteinander kombiniert, und
manche Abfolgen der Basen enthalten Baupläne
für die Eiweiße, die der Organismus braucht.
Nach der Entschlüsselung des genauen Musters
der Basen wird im Detail untersucht, ob ein
Abschnitt einen Bauplan enthält oder nicht. In
der Gentechnologie werden diese Untersuchungen
häufig mithilfe künstlich hervorgerufener
Fehler in der Basenabfolge durchgeführt.
Die Forscher beobachten anschließend welchen
Schaden eine solche Mutation in lebenden
Mäusen anrichtet, um Rückschlüsse auf die
ursprüngliche Funktion des Genproduktes ziehen
zu können.
Die Maus ist schon heute der wichtigste Modellorganismus
zur Untersuchung von Krankheitsmechanismen.
Denn das Erbgut von Maus
und Mensch entspricht sich in weiten Teilen
und für viele Gene des Menschen gibt es auch
eine entsprechende Erbanlage bei der Maus.
Kennt man die entsprechenden Gene der Maus
und weiß, was sie machen, ist es sehr viel leichter,
beim Menschen für eine Erbkrankheit verantwortliche
Kandidatengene zu benennen.
Quelle: Nature Bd. 420, S. 520
Über die Maus zum
Down-Syndrom:
Welche Gene stecken dahinter?
Das Chromosom 21 steht in direktem
Zusammenhang mit einer der häufigsten genetischen
Erkrankungen, der Trisomie 21, auch
«Down-Syndrom» genannt:Welche der etwa 200
bis 250 Gene auf dem Chromosom 21 für die
Symptome des Down-Syndroms verantwortlich
sind, ist nach wie vor unklar. Wissenschaftler des
Max-Planck-Instituts für Immunbiologie um Dr.
Bernhard Herrmann und des Max-Planck-Instituts
für molekulare Genetik um Dr. Marie-Laure Yaspo
erstellten gemeinsam mit den Arbeitsgruppen von
Dr. Ruiz I. Altaba vom Skirball Institut (New York,
USA) und Dr. Nadia Dahmane (CNRS, Marseille,
Frankreich) eine so genannte Expressionskarte
genau jener Gene in der Maus, die den Genen auf
dem Chromosom 21 des Menschen entsprechen(Nature,
5. Dezember 2002). Um die Aussagekraft
ihrer Untersuchungen zu erhöhen, setzten
die Max-Planck-Forscher drei verschiedene Techniken
ein: Bei der so genannten «whole-mount insitu
Hybridisierung» wird der gesamte Mausembryo
mit einer Gen-spezifischen Sonde markiert,
die durch Anfärbung sichtbar gemacht wird.
Dadurch kann das Muster der Genexpression im
gesamten Embryo sichtbar gemacht werden. Darüber
hinaus wurde die Genexpression in Schnitten
des Gehirns zwei Tage nach der Geburt vor
dem Hintergrund der besonderen Auswirkungen
des Down-Syndroms auf dieses Organ detailliert
untersucht. Schließlich wurde ein computerbasiertes
Verfahren, der so genannte «elektronische
Northern-blot», eingesetzt. Dabei wird das
Muster der Genexpression aus den im Rahmen
der so genannten «EST»-Sequenzierung weltweit
verfügbaren Datensätzen abgeleitet.
Eine vierte, neu entwickelte Technik wendeten die
Forscher des Max-Planck-Instituts für experimentelle
Endokrinologie gemeinsam mit den Teams
von Dr. Stylianos Antonarakis (Genf) und Dr. Andrea
Ballabio (Neapel) an. Die Technik erlaubt es,
die Expressionsmuster von Tausenden von Genen
in relativ kurzer Zeit sichtbar zu machen. Dazu isolierten
die Wissenschaftler zunächst relevante Abschnitte
der entsprechenden Maus-Gene und
stellten Gen-Sonden her. Über so genannte RNAin
situ-Hybridisierungen (ISH) wurden an Schnitten
von Mäuseembryonen dann die Expressionsmuster
detektiert. Die daraus resultierenden ausgesprochen
detailreichen Informationen ermöglichen
die Rekonstruktion eines Gesamtbildes der
Genaktivität im Gehirn und in verschiedenen
Organen. Die als GenePaint bezeichnete Methode
nutzten die Forscher, um insgesamt 6.500
Gewebeschnitte aus Mäuse-Embryonen zu analysieren.
Für ihren «Chromosom 21-Atlas» stellten
die Forscher auch die Expressionsmuster in
ganzen Embryonen dar. Mit der vorliegende Karte
der Aktivitätsmuster jener Maus-Gene, die den
Genen auf dem menschlichen Chromosom 21
entsprechen, bestehen somit gute Voraussetzungen,
um den Ursachen der zahlreichen Fehlbildungen,
die zum Krankheitsbild Down-Syndrom
beitragen, nachgehen zu können.
http://chr21.molgen.mpg.de/hsa21/
http://tigem.it/ch21exp/
Quelle: MPG 5. 12. 02
Hitzeresistente Symbiose
zwischen Pflanze und Pilz
Forscher entdeckten einen Pilz und eine
Pflanze, die - wenn sie zusammenarbeiten - bei
einer Temperatur von über 50°C gedeihen können.
In dieser Symbiose siedeln sie um heiße
Quellen in den Lassen Volcanic und Yellowstone
National Parks.
Der erst kürzlich entdeckte Pilz entstammt
einer großen Klasse symbiotischer Pilze, die
unterirdisch leben und die Wurzeln ihrer Wirtspflanzen
– in diesem Fall die des Grases Dichanthelium
lanuginosum - umschlingen. Der Pilz
gehört zur Gattung Curvularia.
Im Labor kann keine der beiden Spezies ohne
den anderen bei 50°C existieren, berichten
Russell Rodriguez und seine Kollegen vom US
Geological Survey. Gemeinsam widersteht das
Gespann kurzzeitig sogar Temperaturen von bis
zu 65°C.
Es ist noch unklar wie das Paar zusammenarbeitet,
um solche Temperaturen aushalten zu
können. Der Pilz könnte über sein ausgedehntes
Zellnetzwerk Wärme von der Pflanze ableiten
oder beide Organismen könnten schützende
Stoffe austauschen.
Worin auch immer der Mechanismus besteht,
dies ist ein weiteres Beispiel für die Eroberung
unwirtlicher Lebensräume durch Pflanzen dank
der Hilfe von Freunden - Pilze versorgen Pflanzen
oft mit lebenswichtigen Nährstoffen,
erhöhen deren Resistenz gegenüber Trockenheit
und vieles andere mehr.
Quelle: Nature (Online) erschienen
in Science 298: 1581 (2002)
GenomXPress 4/02