"Eine Kontrollinstanz für die Ausprägung unserer Gene"

Von Svenja Qualmann

Wir sind nicht nur die Summe unserer Gene allein, sondern über der eigentlichen genetischen Information auf der DNA gibt es noch eine Kontrollebene, die die Ausprägung unserer Gene steuert. Das haben Wissenschaftler mittlerweile herausgefunden. Der Wissenschaftszweig, der sich aus diesen Erkenntnissen entwickelt hat, heißt im Fachjargon "Epigenetik".

 

Prof. Renato Paro, Zentrum für Molekulare Biologie in Heidelberg, erklärt mit einer Analogie, dass man sich die Erbinformation als einen Text vorstellen könne und die Epigenetik als Formatierung dieses Textes. Die Veränderung des geschriebenen Textes durch die Epigenetik wirkt dabei wie das Streichen von Wörtern oder Sätzen.

 

Nach der Befruchtung einer Eizelle und der Kombination von jeweils 23 väterlichen und 23 mütterlichen Chromosomen wird in den Nachkommen jeweils ein Chromosom oder ein Chromosomenabschnitt eines jeden Chromosomen-Paares abgeschaltet. "Die Information, ob ein mütterliches oder ein väterliches Chromosom beim Kind abgeschaltet wird, kommt dabei von den Eltern und ist nicht in der DNA des Kindes selbst festgelegt", erläutert Prof. Wolfgang Nellen, Genetiker der Universität in Kassel. Wissenschaftler haben bereits erforscht, dass für diese Chromosomenabschaltung kleine Moleküle, sogenannte Methylgruppen, verantwortlich sind. Sie sind an die DNA angeheftet und verhindern, dass die Information auf dem DNA-Stück gelesen werden kann. Was aber die Anheftung dieser Methylgruppen beeinflusst, ist bisher jedoch noch nicht bekannt und momentan das Hauptaugenmerk der Epigenetiker.

Die Gruppe von Prof. Joachim Klose am Institut für Humangenetik der Berliner Charité konnte zeigen, dass der Austausch von Zellkernen in befruchteten Maus-Eizellen dazu führt, dass Gene unterschiedlich ausgeprägt werden. Da die Erbinformation selbst dabei nicht angetastet wird, führen die Wissenschaftler diese unterschiedliche Ausprägung der Gene auf eine epigenetische Kontrolle zurück.

Epigenetische Kontrolle zeigt sich auch bei einigen ererbten Krankheiten, dazu gehören das "Prader-Willi-Syndrom" und das "Angelmann-Syndrom". Beide Krankheiten sind durch Veränderungen in der gleichen Region eines Chromosoms 15 hervorgerufen.

 

Kinder mit "Prader-Willi-Syndrom" sind eher kleinwüchsig, fettleibig und meist aggressiv, Kinder mit "Angelmann-Syndrom" hingegen dünn und neigen zu plötzlichen Lachanfällen. In beiden Fällen haben die Kinder eine eher niedere Intelligenz. Ob eine solche Krankheit auftritt, hängt davon ab, ob das gesunde oder das veränderte Chromosom des Kindes durch die Anheftung der Methylgruppen an die DNA stillgelegt ist.

Anders als die auf der DNA festgelegte Information kann die epigenetische Information durch Umwelteinflüsse wie zum Beispiel Temperatur oder Licht verändert werden. Freilandversuche mit Petunien haben deshalb schon vor Jahren gezeigt, dass die Pflanzen auf dem Feld andere Eigenschaften hatten als vorher im Gewächshaus. Dieses ist auf die Veränderung der epigenetischen Regulation zurückzuführen.

Wenn eine befruchtete Eizelle nur Chromosomen des Vaters oder der Mutter enthält, findet die Stillegung eines Chromosoms nicht statt, die epigenetische Kontrollinstanz fehlt. Das führt in der Regel zum frühen Absterben des Embryos. Auch dieses konnten Wissenschaftler bei Untersuchungen mit Mäusen zeigen. Wolfgang Nellen weist darauf hin, dass auch das Klonen von Tieren oder Menschen derzeit nur in seltenen Fällen möglich ist. Beim Klonen wird ein Zellkern einer erwachsenen Zelle in eine befruchtete und entkernte Eizelle eingepflanzt. Die Chromosomen stammen dann ebenfalls von nur einem Elternteil und normalerweise wird keines der beiden gleichen Chromosomen abgeschaltet. Das schottische Klonschaf Dolly war aus diesem Grund nur ein erfolgreicher Klon aus insgesamt fast 300 unternommenen Versuchen. Laut Wolfgang Nellen seien diese Probleme beim Klonen von Tieren und Menschen auch in nächster Zeit nicht zu umgehen. Das Klonen spiele deshalb wahrscheinlich noch lange keine große Rolle. Zwar werde, so Wolfgang Nellen, daran gearbeitet, epigenetische Vorgänge zu verstehen, um eines Tages möglicherweise auch unerwünschte Chromosomenabschnitte gezielt stillegen zu können. Anders als bei Pflanzen, wo eine solche gezielte Stillegung bereits möglich ist, ist man bei Tieren und Menschen jedoch heute noch weit davon entfernt.

 

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