Ein im Jahr 2001 durchgeführtes Projekt zur Sequenzierung des menschlichen Genoms ergab, dass mehr als 45 % unseres Genoms aus Sequenzen stammten, die als Transposons bekannt sind. Diese Strukturen, auch „springende“ Gene genannt, können sich innerhalb des Genoms bewegen und durch molekulare Mechanismen des Ausschneidens und Einfügens oder Kopierens und Einfügens neue Kopien von sich selbst erzeugen.
Aufgrund dieser Eigenschaften werden Transposons als „egoistische Gene“ bezeichnet, die nur am Replikationsprozess beteiligt sind. Eine aktuelle Studie hat jedoch ergeben, dass sie auch entscheidende und unerwartete Funktionen haben.
Egoistische Springer
Transposons beziehen sich auf DNA-Abschnitte, die sich von einem genetischen Ort zum anderen bewegen können. Sie helfen pathogenen Organismen bei der Bekämpfung antimikrobieller Wirkstoffe. Man ging davon aus, dass sie beim Menschen keine biologischen Funktionen haben und galten sogar als lästig.
Es gibt zwei Grundtypen von Transposons: Klasse I und Klasse II. Transposons der Klasse I, auch Retrotransposons genannt, bewegen sich über ein RNA-Zwischenprodukt und sind für fast die Hälfte des menschlichen Genoms verantwortlich. Mittlerweile werden Transposons der Klasse II auch DNA-Transposons genannt, die sich innerhalb des Genoms direkt von einem Ort zum anderen bewegen.
Die meisten von Transposons erzeugten Kopien sind derzeit inaktiv, aber im menschlichen Genom und dem anderer Säugetiere gibt es etwa hundert Kopien von Transposons, die zur Familie der Long Interspersed Nuclear Elements (LINE) gehören und möglicherweise noch aktiv sind. Das bedeutet, dass sie transkribiert werden können und dabei mRNA produzieren, die, wenn sie in Proteine übersetzt wird, zum Kopieren und Einfügen genetischer Sequenzen beitragen kann.
Diese Funktion von LINE-Transposons stellt ein Risiko für die Genomintegrität dar, da das zufällige Einfügen einer neuen Genkopie wichtige genetische Funktionen beeinträchtigen kann. Im Laufe der Evolution lernen Tiere, sich vor dieser Gefahr zu schützen, indem sie zelluläre Abwehrmechanismen entwickeln, die die Aktivität von Transposons blockieren oder einschränken und so zur Erhaltung der Genomstabilität beitragen können.
Unerwartete Funktionen von Transposons
Eine Zusammenarbeit zwischen der Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) und dem Istituto di Tecnologia (IIT) versuchte, die grundlegende Frage zu beantworten, warum das menschliche Genom die Aktivität von Transposons ermöglicht und genau reguliert. Die von den Professoren Stefano Gustincich und Remo Sanges geleiteten Studien führten zur Veröffentlichung von drei Artikeln, die neues Licht auf den Beitrag von LINE-Elementen zu molekularen Prozessen in lebenden Organismen werfen.
Der erste Artikel zeigt, dass die von LINE-Transposons produzierte RNA für die Entwicklung der Großhirnrinde bei Mäusen essentiell ist. Ohne diese RNA ist das Verhältnis der verschiedenen Zelltypen, aus denen die Großhirnrinde besteht, beeinträchtigt.
Der zweite Artikel untersucht die Daten zu den frühen Stadien der Embryonalentwicklung, wenn ein zweizelliger Embryo seine RNA produziert. Es wurde entdeckt, dass LINE-Elemente von Proteinkomplexen erkannt werden, die Transkriptionsprozesse auslösen, die für die ordnungsgemäße Embryonalentwicklung wichtig sind nicky hilton.
Im Abschlussartikel untersuchten die Forscher das Verhalten von LINE-Transposons im Gehirn von Menschen mit Autismus-Spektrum-Störungen. Sie fanden heraus, dass die Transkriptionsregulation dieser Sequenzen nur bei einer kleinen Gruppe von Personen mit Autismus unterschiedlich ist.
Die Experten glauben, dass diese Studien den Schlüssel zu neuen und innovativen Forschungslinien zur Identifizierung und zum Verständnis der in Transposonsequenzen enthaltenen regulatorischen Signale darstellen. Sie bieten auch neue Erkenntnisse bei der Identifizierung neuartiger Behandlungen für neurologische Entwicklungsstörungen und altersbedingte Störungen.
