Als im Jahr 1979 gleich sechs Forschergruppen unabhängig voneinander ein 53 kDa schweres Protein beschrieben, ahnte wohl noch keiner der Beteiligten, zu was für einem genetischen Superstar sich dieses Protein entwickeln wird. Auch wenn es zunächst ganz anders erschien, ist das Protein, welches nach seinem Molekulargewicht auf den unscheinbaren Namen p53 getauft wurde, der vielleicht wichtigste Ordnungshüter in unseren Zellen; allerdings nur, solange es einwandfrei funktioniert. Wenn p53 hingegen seine Funktionsfähigkeit verliert, wird’s gefährlich. Denn kein anderes Gen ist in so vielen Tumorzellen mutiert wie p53. Wie schafft es das normale p53 also, all unsere Körperzellen in Schach zu halten und was hat das alles mit CRISPR zu tun?

Nachdem das mediale Auge zunächst noch recht schläfrig wirkte, sind nun endlich die Zeitungen voll davon: auf Initiative der Länder Baden-Württemberg und Bayern hin, lag dem deutschen Bundesrat kürzlich ein Entwurf zu einer weitreichenden Gesetzesänderung vor (Drucksache 117/17). Es geht dabei um die "Erweiterung des Umfangs der Untersuchungen von DNA-fähigem Material". Bisher ist es deutschen Ermittlern gestattet eine DNA-Probe, die am einem Tatort gesichert wurde mit einer Datenbank abzugleichen um eine etwaige unmittelbare Übereinstimmung festzustellen. Notfalls - und nur nach richterlicher Zustimmung - kann die Polizei auch eine größere Personengruppe bitten, ihre DNA zur Verfügung zu stellen um sie auf Identität zur sichergestellten DNA zu überprüfen. Wenn dieses Vorgehen nicht zu einem Treffer führt, dann hört bei einem deutschen Kriminalfall in aller Regel an dieser Stelle die Verwertung der DNA-Spur auf. Ist es aber nicht auch möglich aus der DNA eines unbekannten Menschen auf dessen Herkunft, Statur, Haut-, Haar- oder Augenfarbe zu schließen? Und wenn ja, warum dürfen die deutschen Beamten das bislang nicht tun? Und ist es dann nicht längst überfällig, an dieser Situation etwas zu ändern?

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Diese Woche hab ich mich wieder mal für einen Gen-Klassiker entschieden. Allerdings für einen, der gerade erst in einem neuen Zusammenhang beschrieben wurde. Der bereits gut etablierte Zusammenhang dieses Gens mit einer besonderen Form der Leukämie führt uns zunächst zurück in die frühen 1960er Jahre. Denn es war während dieser medizinisch spannenden Jahre, in denen auch beispielsweise die Pille ihren revolutionären Einzug hielt, dass zum ersten Mal ein merkwürdig aussehendes Chromosom in Zusammenhang gebracht wurde mit einer schweren Form der Leukämie, der chronischen Myelose. Nach dem Ort der ersten Entdeckung dieses sonderbaren Chromosoms wurde es Philadelphia-Chromosom genannt. Erst 1973 gelang es Forschern aufzuklären, wie dieses atypische Chromosom zustande kommt: es handelt sich um eine sogenannte Translokation, bei der ein Stück des kurzen Arms von Chromosom 9 mit einem Teil des langen Arms von Chromosom 22 die Plätze tauscht (siehe Bild).

Als ich für die Recherchen zum Artikel dieser Woche angefangen hatte war ich selber völlig verblüfft. EPAS1 ist ein wirklich faszinierendes Protein. Ich versuche euch also mal der Reihe nach zu erzählen, was es Wissenwertes zu EPAS1 gibt. Nur soviel schon vorweg: es hat mit Tibetern, Sportlern, Sauerstoff und einer längst ausgestorbenen Menschenart zu tun. Das einzig uninteressante an EPAS1 ist der vollständige Name: endothelial PAS domain-containing protein 1. Atemberaubend hingegen war an EPAS1 die Beobachtung, dass Tibeter fast ausschließlich eine bestimmte Variante des Gens tragen, während diese Variante beispielsweise bei Han-Chinesen kaum auftaucht (publiziert 2010 in Science). Tatsächlich ist die Ungleichversteilung dieser beiden Varianten zwischen den beiden Bevölkerungsgruppen, die sich erst vor ein paar tausend Jahren aufgespalten haben, so hoch wie sie noch nie bei irgendeinem menschlichen Gen beobachtet wurde. Welcher Umweltfaktor kann es also sein, der dieses Gen so unglaublich schnell evolvieren hat lassen? Es gibt sehr gute Hinweise darauf, dass es die so außergewöhnliche Seehöhe Tibets ist. Schon Lhasa liegt auf fast 4000m, einer Höhe in der man bei normaler Atmung bereits ein Drittel weniger Sauerstoff aufnimmt als man es am Meer tun würde. Die meisten Tibetreisenden (egal ob Europäer, Amerikaner oder Han-Chinesen) reagieren darauf mit einer ausgewachsenen Höhenkrankheit.

Über Jahrzenhnte hinweg wurde RNA als bloßer Vermittler der genomischen DNA und der nach dieser Vorlage gebauten Proteine gesehen. Doch schon seit geraumer Zeit ist klar, wie heillos man damit die RNA in ihrer Bedeutung unterschätzt hat. Nicht nur kann durch etliche Mechanismen das Vorhandensein bestimmter RNAs und damit die Rate der entsprechenden Proteine reguliert werden, sondern darüber hinaus wurde festgestellt, dass nur ein geringer Anteil der RNA-Moleküle überhaupt den Bauplan eines Proteins beinhalten. Bis vor einigen Jahren hielt sich auch die Vorstellung, dass etwa 95% unseres Genoms überflüssig seien, weil von diesen Abschnitten eben keine RNA abgeschrieben wird, die für ein Protein codiert. Hartnäckig hielt sich der Begriff junk DNA als Bezeichnung für diese Genomabschnitte, deren Funktion man nicht verstand. Heute wissen wir, dass von mindestens 50% unseres Genoms zu irgendeinem Zeitpunkt RNA-Abschriften angefertigt werden. Nur dienen diese RNAs eben nicht als Vorlage für den Bau von Proteinen. Stattdessen sind es die RNA-Moleküle selbst, die eine spezifische Funktion ausführen. Eine wichtige Gruppe stellen beispielsweise kleine micro RNAs (miRNAs) dar, die anderer (proteincodierende) RNAs in einem Prozess, den man RNA Interferenz nennt, regulieren können. Aber auch das Herzstück (also das tatsächliche katalytische Zentrum) des Ribosoms, der Maschine, die alle unsere Proteine baut, besteht aus RNA (und nicht aus Protein, wie man lange Zeit annahm). Und es gibt noch längere, so genannte long non-coding RNAs, die verschiedene Funtionen ausüben können. Eine der berühmtesten Vertreterinnen ist wohl die XIST-(sprich: EXIST)-RNA, die eine Schlüsselrolle bei der X-Chromosom-Inaktivierung spielt. Und kürzlich hat man eine weitere Mitspielerin bei diesem wichtigen Prozess entdeckt: XACT. Aber warum muss denn dieses X-Chromosom überhaupt inaktiviert werden?

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

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