Das Methusalem-Genom
Die Entschlüsselung des Genoms der Spalthefe verspricht Fortschritte in der Krebsforschung
Spalthefe (Schizosaccharomyces pombe) ist ein etwa eine Milliarde Jahre alter Einzeller und an sich wenig spektakulär. Doch die vollständige Entschlüsselung seines Genoms durch ein europäisches Forschungskonsortium förderte jetzt eine mittelschwere Sensation zu Tage, wie die Wissenschaftler in einem Nature-Artikel berichtet haben. Denn unter den 4.824 Genen des winzigen Organismus befinden sich 50 Gene, die in direktem Zusammenhang mit Erkrankungen des menschlichen Körpers stehen sollen. Allein 25 von ihnen könnten für die Krebsforschung von entscheidender Bedeutung sein.
 |
|
| sequenz aus dem Genomatlas vom Chromosom 2 von Schizosaccharomyces pombe |
Der Genom der Spalthefe ist - nach dem Genom der Bäckerhefe, des Fadenwurms, der Fruchtfliege, der Ackerschmalwand und des Menschen - der sechste genetische Code eines Eukaryonten, der bislang entschlüsselt wurde. Unter diesem Begriff fassen die Wissenschaftler alle Lebewesen zusammen, bei denen sich die DNA im Zellkern befindet und die sich deshalb besonders gut für eine vergleichende Untersuchung eignen.
|
|
Der Spalthefe könnte dabei eine zentrale Bedeutung zukommen, denn der seit den 50er Jahren untersuchte frei lebende Pilz weist eine beträchtliche Reihe von Besonderheiten auf. Sein genetischer Code besteht aus der kleinsten Anzahl von Genen, die bislang bei einem Eukaryonten sequenziert wurden, zeichnet sich aber gleichzeitig durch eine ungewöhnliche Dichte aus. Die Abstände zwischen den einzelnen Genen sind mit 400 bis 1.000 Basenpaaren erstaunlich gering, und auch der Anteil der sogenannten "junk DNA" unterscheidet Schizosaccharomyces pombe von den anderen Forschungsobjekten. Bei der Spalthefe konnten die Wissenschaftler lediglich 33 Pseudo-Gene identifizieren, während beim Menschen mehrere tausend festgestellt wurden. Auch die Länge der Gene unterscheidet sich deutlich von den anderen bisher untersuchten Eukaryonten; bei der Spalthefe beträgt sie durchschnittlich 1.400, beim Menschen sind es über 30.000 Basenpaare.
Daraus ergeben sich simple Erkenntnisse, so zum Beispiel die nicht eben aufregende Schlussfolgerung, dass erst beim Übergang von einfachen zu höheren Lebensformen eine größere programmatische Flexibilität und also auch mehr DNA im Genom benötigt wird. Doch im Genom der Spalthefe steckt noch weit mehr, wie Richard Reinhardt, Arbeitsgruppenleiter am Max-Planck-Institut für molekulare Genetik, zu berichten weiß:
"Mit Schizosaccharomyces pombe haben wir erstmals einen komplexen Organismus, dessen Genom wir nicht nur komplett sequenzieren, sondern dessen Gene wir auch komplett annotieren konnten. Zum Vergleich: Beim Humangenom kennen wir die Anfangs- und Endpunkte der einzelnen Gene exakt erst bei einigen Inseln, wie z.B. dem Chromosom 21. Erst im Jahr 2004/2005 wird man international auch dort die Gene genau bestimmt haben."
Die Ähnlichkeiten in der Genomstruktur des Menschen, der Spalthefe und der 1997 entschlüsselten Bäckerhefe lassen aber bereits jetzt wichtige Rückschlüsse auf die Funktionsweise der einzelnen Gene zu. Die Forscher, die sich selbst überaus erstaunt zeigten "bei einer in der Evolution so früh entstandenen Lebensform Gene zu entdecken, die den Genen beim Menschen so ähnlich sind", fanden im Genom der Spalthefe nämlich nicht nur die Steuerungsbereiche für das Zytoskelett, für Zellstruktur, Zellbewegung und Zellteilung, den Proteinumsatz oder die Proteinaktivierung. Darüber hinaus stießen sie auf 50 Gene, bei denen ein direkter Zusammenhang mit schweren Erkrankungen des menschlichen Organismus wie Mukoviszidose, Taubheit, Diabetes oder - immerhin die Hälfte der genannten 50 Fälle - Krebs erkennbar ist.
Reinhardt sieht in der Spalthefe nunmehr einen "Modellorganismus" für weiterführende medizinische Studien, führt diesen Erfolg allerdings ausdrücklich auf die Grundlagenforschung seines Teams zurück:
"Man sieht hier, würde die Genomforschung lediglich von der Sicht geprägt, nur die Suche nach krankheitsrelevanten Genen mache Sinn, könnten Erkenntnisse wie bei Schizosaccharomyces pombe nicht gewonnen werden. Denn es war für niemanden vorhersehbar, dass wir gerade bei einem so alten und gleichzeitig so einfachen Organismus wie Schizosaccharomyces pombe auf Gene stoßen würden, die beim Menschen in einem klaren Zusammenhang zu Krankheiten wie Krebs stehen."
Da es nun aber einmal so ist, haben Wissenschaftler unterschiedlichster Disziplinen in Zukunft eine nahezu optimale Ausgangslage, um die grundlegenden Erkenntnisse im Bereich der Zellbiologie auszuarbeiten und dann für therapeutische oder medikamentöse Anwendungen nutzbar zu machen. Schließlich sind die Zellen der Spalthefe sehr viel schneller und einfacher zu studieren als ihre menschlichen Verwandten, so dass die Frage, welche Prozesse von den einzelnen Genen genau gesteuert werden, möglicherweise sehr viel früher beantwortet wird als bisher angenommen. Die Erforschung von Krankheitsursachen, -verläufen und -geschichten könnte damit in völlig neue Dimensionen vorstoßen.
Das wäre, wie Prof. Hans Lehrach, Direktor des besagten Max-Planck-Instituts, betonte, dann allerdings vor allem ein Verdienst der hervorragenden internationalen Zusammenarbeit, durch die letztendlich auch die Stellung des homo sapiens exakter definiert werden sollte:
"Dank unserer gemeinsamen Anstrengungen ist das Schizosaccharomyces pombe-Genom jetzt eines der am besten annotierten nicht-bakteriellen Genome überhaupt. An Hand dieses winzigen Organismus können jetzt Funktionen in viel komplexeren (z.B. menschlichen) Zellen verstanden werden, damit wir letztlich die Funktionsweise von uns selbst und unseren Platz in der Evolution besser verstehen können."
Jonathan Eisen vom Institute for Genome Research in Rockville formulierte es in einem begleitenden Nature-Artikel ein bisschen pragmatischer, aber kaum weniger pathetisch: "Macht euch bereit, denn in der Familie der Hefen braut sich ein Kampf um Ruhm und Ehre zusammen."
- Re: Könnte es nicht etwas anders sein? (10.3.2002 22:47)
- Könnte es nicht etwas anders sein? (10.3.2002 21:37)
Darstellungsbreite ändern
Da bei großen Monitoren im Fullscreen-Modus die Zeilen teils unleserlich lang werden, können Sie hier die Breite auf das Minimum zurücksetzen. Die einmal gewählte Einstellung wird durch ein Cookie fortgesetzt, sofern Sie dieses akzeptieren.
