Zunächst eine kurze Auffrischung der Biologie-Schulbildung: wir tragen von jedem Gen zwei Kopien in uns. Mutationen in diesen Genen können eine Erkrankung hervorrufen. Dabei spricht man von einer rezessiven Mutation, wenn von Mutter und Vater eine solche Variante vererbt werden muss, damit im Kind zwei Kopien dieser Mutation aufeinander treffen; erst dann ist das Kind von der Erkrankung betroffen. Bei einer dominanten Variante hingegen reicht es, wenn entweder die Mutter oder der Vater eine solche Kopie vererbt, denn bereits eine einzige Kopie dieser Variante löst die Erkrankung aus. Ein Beispiel für eine verheerende Mutation mit dominanter Erbfolge ist Chorea Huntigton. Diese leider ausnahmslos tödlich verlaufende degenerative Erkrankung wird von einem betroffenen Elternteil mit 50% Wahrscheinlichkeit an das Kind vererbt. Dabei spielt es für den Verlauf der Erkrankung keine Rolle, ob die Variante von der Mutter oder vom Vater vererbt wurde, denn auf den sogenannten Autosomen (das sind alle Chromosomen außer den Geschlechtschromosomen X und Y) sind beide Kopien der DNA-Abschnitte equivalent. Aber sind sie das wirklich? Nein, das sind sie eben nicht! Und weil sie das - entgegen unserer früheren Lehrmeinung - nicht sind, taucht das mit ihrer Unterschiedlichkeit verbundene Thema in den letzten Jahren so häufig in den Medien auf: es geht um Epigenetik.

Wir schreiben also das Jahr 2017! Ich hoffe alle Leser- und innen sind gut herüber gerutscht! Während die Anzahl der Rückblicke auf das Jahr 2016 in den Medien langsam wieder nachlässt, dachte ich mir, ich sollte unbedingt noch sowas Ähnliches vom Zaum brechen. Daher hab ich mir für den ersten Artikel im neuen Jahr ein Gen ausgesucht, über das so viel geforscht, entwickelt und publiziert wird, dass man locker einen Rückblick über einige Forschungshighlights des Jahres 2016 dazu schreiben kann: Dystrophin ist in mehrfacher Hinsicht ein außergewöhnliches Gen. Von etlichen Quellen, unter anderem dem amerikanischen National Institute of Health (NIH) wird es mit etwa 2,5 Millionen Basenpaaren als das größte Gen des humanen Genoms angegeben. Außerdem ist es auf einem Geschlechtschromosom (X) codiert, wodurch es auf besondere Weise vererbt wird. Dies führt dazu, dass fast ausschließlich Jungen von den schweren Erkrankungen betroffen sind, die durch Mutationen im  Dystrophin-Gen ausgelöst werden. Die häufigsten dieser Erkrankungen sind die folgenschweren Muskeldystrophien vom Typ Becker und Duchenne.

Diese Woche erschien in Science ein wirklich interessanter Artikel, der uns auf CTGF, Connective Tissue Growth Factor, aufmerksam macht. Wie es der Name schon sagt, ist CTGF ein so genannter Wachstumsfaktor: ein Protein, welches Zellen dazu bringt sich zu teilen. Im erwachsenen Organismus sind deratige Wachstumsfaktoren vor allem wichtig für die Regeneration von Geweben. Fibroblasten-Wachstumsfaktoren (FGFs) sind beispielsweise essentiell in der Wundheilung und sorgen dafür, dass unsere Haut wieder zuwächst, wenn wir uns geschnitten haben. Leider ist unser Regenerationsvermögen nicht in allen Geweben so gut ausgebildet. Besonders schlecht verheilen abgerissene Nervenstränge, was uns nach Rückenmarksverletzungen leider oft mit Querschnittslähmungen zurücklässt. Ein kleines Wirbeltier, das in etlichen Forschungslaborendieser Welt als Modellorganismus eingesetzt wird, hat ein sehr viel höheres Regenerationsvermögen als wir. Das Rückenmark des Zebrafisches, Danio rerio, wächst nach einer Durchtrennung erstaunlich gut wieder zusammen. Viele Forscher, die in dem umfangreichen Forschungsfeld der Rückenmarksregeneration arbeiten, untersuchen daher schon seit geraumer Zeit diesen kleinen Süßwasserfisch um von ihm zu lernen, wie man so ein Rückenmark nach einer Verletzung wieder verheilen lässt.

Der Mensch zeichnet sich im Tierreich vor allem durch seine enorme Intelligenz aus, sind wir überzeugt. Aber warum? Nun gut, um nicht in weltanschaulichen Tiefen oder Untiefen zu versinken, fragen wir lieber nach dem wie? Unserer Vestandeskraft bedienen wir uns, so die weit verbreitete Auffassung der Wissenschaft, vor allem mit Hilfe unserer Großhirnrinde. Und diese Großhirnrinde ist es auch, die sich etwa in ihrer Größe so deutlich von der der Menschenaffen unterscheidet. Ermöglicht wird dies bei der doch so ähnlichen Größe des Kopfes, die durch den engen Geburtskanal der gebärenden Frau limitiert ist, durch etliche Windungen und Faltungen. Was also ist es, das dieses Größenwachstum bewirkt hat? Der scharfsinnige Leser rät richtig: ein Gen. Zumindest gibt es da dieses Gen, das bereits 2015 in diesem Zusammenhang beschrieben wurde, und welches sich durch einen Namen auszeichnet, der mal zur Abwechslung die trockene, profane Seiten der Genetik repräsentiert: es trägt den klingenden Namen ARHGAP11B. Dieses Gen ist schon allein deswegen etwas besonderes, weil es (entgegen 99% aller Gene, die wir besitzen) ausschließlich im Menschen vorkommt. Alle anderen Wirbeltiere besitzen nur die Vorgängerversion des Gens, ARHGAP11A. Erst in der Entwicklungslinie, die sich bereits vom Vorfahren der heutigen Menschenaffen getrennt hatte, entstand durch Duplikation eine zweite Kopie dieses Gens, welche sich im Laufe der Entwicklung des Menschen leicht verändert hat. Denn diese B-Version des Gens hat 47 Aminosäuren, die in dieser Art und Weise nicht in der (A)lten Version vorkommen. Diese menschen-spezifischen Aminosäuren entstehen durch einen frame shift, also eine Verschiebung des Leserasters der ARHGAP11B mRNA, von der man bisher glaubte, sie sei durch eine Deletion von 55 Basenpaaren im Genom entstanden. Nun konnte allerdings gezeigt werden, dass diese Verschiebung tatsächlich durch die Mutation nur eines einzelnen Nukleotids (der Abwandlung eines C zu einem G) und durch dadurch hervorgerufenes alternatives splicing entsteht. Anlass genug diese Woche einen Artikel über ARHGAP11B und über splicing zu schreiben.

Also nur mal angenommen, das würde man tun wollen. Warum auch immer. Wie würde man denn wohl eine Maus in eine Schlange verwandeln? Im Jahr 2016...? Richtig, mit CRISPR natürlich! So wie man eben alle genetischen, sagen wir mal, "Aufgabenstellungen" heutzutage mit CRISPR löst. Da nun aber das großartige an CRISPR ist, dass es targeted ist, man das System also an eine ganz bestimmte Stelle ins Genom schicken kann, muss man eben wissen was man "targeten" will. Und damit kommen wir zum Gen dieser Woche, ein Klassiker, wie kaum ein anderes Gen im ganzen Genom: sonic hedgehog. Hinter diesem Gen steht eine Arbeit, die 1995 mit dem Nobelpreis prämiert wurde: der sogenannte "Heidelberg screen" von Christiane Nüsslein-Volhard und Eric Wieschaus.

[english site still under construction, sorry! ;-)]

Wow! surprised Ich freue mich riesig über den Sonderpreis der Redaktion von "Wissenschaft kommuniziert" Vielen Dank!!!