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36 Wissenschaft kompakt
bei denen je weils ein Gen so ver ändert war, dass es der mutation
bei den menschlichen Brachydaktylien A1 bzw. B1 entsprach. Die
Wissenschaftler stellten fest, dass bei beiden mäusegruppen die
Aktivität des „Knochenmorphogenetischen Protein“ (bo ne morphogenetic
protein, BmP) -signalweges betroffen war. BmPs sind
eine Gruppe von signalproteinen, die von einigen Zellen eines
organismus ausgeschüttet werden, um direkt benachbarte Zellen
zu beeinflussen. sie fungieren vor allem als Wachstumsfaktoren,
dies ist jedoch nicht ihre einzige Funktion. Bei allen Tieren fanden
sie ein signalzentrum direkt vor dem sich neu bildenden skelettelement
bzw. Fingerglied, welches eine besonders hohe Aktivität
des BmP-signalweges aufwies. Dieses signalzentrum ist dafür verantwortlich,
unspezifische embryonale Bindegewebszellen
(mesenchymzellen) zur Um wand lung in Knorpelzellen anzuregen.
Die Knorpelzellen entwickeln sich im nächsten schritt zu Knochenzellen,
das bedeutet, der Finger wächst in die Länge. Durch
genetische und molekulare experimente konnten die Wissenschaftler
zeigen, dass das signalzentrum durch eine reihe weiterer
signalmechanismen (IHH, ror2, WnT) gesteuert wird. Ihre Arbeit
beschreibt zum ersten mal den genetischen und molekularen
mechanismus des Fingerwachstums bei säugetieren und
beleuchtet dessen rolle bei der entstehung von menschlichen
Brachydaktylien.
Originalpublikation: Witte, F et al. (2010) ROR2 and Indian Hedgehog regulate
digit outgrowth mediated by the phalanx-forming region. PNAS, July 26,
2010, doi: 10.1073/pnas.10093 14107
Genvariante entscheidet
über hohen Cholesterinspiegel
Weshalb haben manche menschen einen zu hohen Cholesterinspiegel
und erleiden einen Herzinfarkt, während andere offenbar
geschützt sind? Forscher in Dänemark und Deutschland haben
darauf jetzt eine Antwort gefunden: „schuld“ ist ein Gen. es tritt in
verschiedenen Varianten auf – eine Variante des Gens schützt, die
andere nicht. ein internationales Forscherteam konnte zeigen,
dass das fragliche Gen bestimmt, wie viel Cholesterin die Leber ins
Blut freisetzt. Bei dem Gen handelt es sich um sorT1, das auch eine
rolle im Bereich der Herzkreislauferkrankungen spielt. Dies ergaben
so genannte Genom-weite Assoziationsstudien. Dabei schauen
Genetiker, ob zwischen gewöhnlichen genetischen Varianten
im menschlichen erbgut und bestimmten erkrankungen eine Verbindung
besteht. In diesem Fall interessierte Forscher, ob zwischen
dem risikofaktor für Herzkreislauferkrankungen – einem zu
hohen Cholesterinspiegel – und winzigen genetischen Varianten
einzelner Personen Zusammenhänge bestehen. In groß angelegten
internationalen Genomstudien war vor kurzem eine bestimmte
region auf dem menschlichen Chromosom 1 identifiziert worden,
welche einen hohen Cholesterinspiegel verursacht. Die Funktion
dieser Genregion auf Chromosom 1 konnten die Wissenschaftler
jetzt mit Hilfe von mäusen klären. sie hatten in diesen
mäusen das Gen für das Protein sorT1 gezielt ausgeschaltet. Die
mäuse hatten trotz fettreicher ernährung 20 Prozent weniger Cholesterin
im Blut, als mäuse mit sorT1. mit weiteren Untersuchungen
fand das internationale Forscherteam aus Dänemark und
Deutschland auch heraus, wie sorT1 wirkt. es bildet einen Faktor,
welcher dafür sorgt, dass die Leber effizienter Cholesterin freisetzt.
Das bedeutet, Personen mit einer aktiven sorT1-Genvariante
schütten viel Cholesterin ins Blut aus und haben damit ein höheres
risiko einen Herzinfarkt zu erleiden. menschen dagegen, welche
eine weniger aktive Genvariante tragen, schütten weniger Cholesterin
aus – und sind geschützt. Der Körper benötigt Cholesterin
unter anderem für seine Zellen zum Aufbau von Zellmembranen
oder als Baustein für Hormone. Cholesterin wird vom Körper selbst
gebildet oder über die nahrung aufgenommen. es wird zunächst
in der Leber gespeichert und bei Bedarf ins Blut abgegeben. Überschüssiges
Cholesterin muss die Leber wieder zurücknehmen,
damit es nicht die Blutgefäße verstopft (Arteriosklerose). Wer
einen zu hohen Cholesterinspiegel hat, läuft Gefahr einen Herzinfarkt
zu erleiden, wenn er nicht mit einer entsprechenden Diät und
medikamenten gegensteuert. nach Ansicht der Forscher könnte
das sorT1-Gen einen Angriffspunkt für neue medikamente bieten,
um die Freisetzung von „schlechtem“ Cholesterin aus der
Leber ins Blut zu blockieren. Allerdings ist sorT1 nur einer von vielen
Herzinfarktrisikofaktoren. es genügt dabei jedoch nicht, zu
testen, welche Genvariante von sorT1 jemand hat. Herzkreislaufrisiken
hingen mit vielen verschiedenen Faktoren zusammen,
betonen die Autoren der studie. Auch menschen mit der „gesunden
Genvariante“ können einen hohen Cholesterinspiegel be -
kommen, wenn andere ungünstige Faktoren wie ungesunde
ernährung oder Übergewicht im spiel sind. Daher plädieren die
Forscher für einen gesunden Lebenstil – keine fettreiche er näh -
rung und viel Bewegung.
Originalpublikation: Mads Kjolby, M et al. (2010) Sort1, Encoded by the Cardiovascular
Risk Locus 1p13.3, Is a Regulator of Hepatic Lipoprotein Export.
Cell Metabolism, Volume 12, Issue 3, 213-223. doi:10.1016/j.cmet.2010.08.006
Gene sind nicht alles
Die menschliche erbsubstanz (DnA) liegt nicht ungeordnet in der
Zelle vor. Wie um spulen ist das zwei meter lange molekül um spezielle
Proteine (Histone) gewickelt, damit es in den Zellkern mit
einem Durchmesser von nur 0,006 millimetern passt. Den so verpackten
Komplex aus DnA und Proteinen nennen Forscher Chromatin.
Bis in die 90er-Jahre nahmen Wissenschaftler an, dass Histone
nur für die organisation und stabilisierung der DnA verantwortlich
sind. Doch mittlerweile ist klar, dass sie auf vielfältige Weise
in die regulation von Genen eingreifen können. Histone bilden
jedoch nicht nur das Gerüst des Chromatins, sondern spielen auch
eine essentielle rolle bei der entscheidung, welche Gene abgelesen
und in Proteine übersetzt
werden und welche
nicht. obwohl in einem
organismus alle Zellen die
gleichen Gene besitzen,
werden diese unterschiedlich
abgelesen und es entstehen
verschiedene Zell-
Im Zellkern (blau und grün) ist die DNA um
Histone gewickelt. Diese Proteine sind
jedoch nicht nur Gerüst, sondern können
auch in die Genregulation eingreifen. Rot
markiert ist das Zellskelett (Foto: Martina
Augsburg / MPI für Molekulare Zellbiologie
und Genetik).
typen mit jeweils anderer
Proteinzusammensetzung.
Die Wissenschaft, die
sich mit diesem Phänomen
beschäftigt, heißt epigenetik.
Fehler können zu
störungen in der entwicklung
eines embryos oder
zu Krankheiten wie Krebs
führen. obwohl Histone eine so bedeutende rolle in der Genregulation
spielen, ist der genaue mechanismus noch nicht im Detail
verstanden. eine wichtige rolle spielen Veränderungen in der
struktur der Histone: Durch das Anfügen von chemischen Gruppen
werden die Histone so modifiziert, dass sie von unveränderten
Histonen unterscheidbar sind. Auf diese Weise können sie eine
gezielte Funktion an dieser speziellen stelle im Genom ausführen.
eine der häufigsten modifikationen ist die methylierung, die dazu
führt, dass weitere Proteine an die modifizierten Histone binden.
so können sie das Ablesen eines Gens erleichtern oder aber ver-
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