Genetische Krankheiten: Grenzen im Genom verändert

12. Mai 2015, 15:46
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Wissenschaftler vermuten, dass die Umgebung eines Gens – und zwar über eine Entfernung von bis zu mehreren Millionen Basen hinweg – einen Einfluss auf die ordnungsgemäße Funktion des Gens besitzt

Berlin – Das menschliche Genom umfasst etwa 20.000 Gene. Nach Schätzungen sind ungefähr 40 Prozent unseres Genoms allein für die Regulation der Gene erforderlich. Es ist jedoch weitgehend unklar, wie sichergestellt wird, welche Regulatoren welche Gene beeinflussen beziehungsweise nicht beeinflussen.

Innerhalb einer funktionellen Untereinheit des Genoms, einer TAD, beschränken Regulatoren ihre Aktivität auf "ihre" TAD, umgekehrt werden Gene in benachbarten TADs von dieser Aktivität abgeschirmt. Wissenschaftler der Charité Berlin und des Max-Planck-Instituts für molekulare Genetik (MPIMG) haben nun gezeigt, dass Veränderungen insbesondere der äußeren Grenzen der TADs zu erheblichen Störungen bei der Regulation der Gene und damit zu Krankheiten führen können.

Verantwortlich dafür sind demnach nicht nur Veränderungen an kodierenden Genen selbst, sondern aufgrund der übergeordneten dreidimensionalen Struktur des Genoms auch Veränderungen in weit von den jeweiligen Genen entfernt liegenden nicht-kodierenden Regionen.

Umgebung nimmt Einfluss

Die Forscher konzentrierten sich bei ihren Untersuchungen auf drei seltene genetische Erkrankungen, bei denen Fehlbildungen von Knochen in Händen und Füßen auftreten. Als Ursache gelten strukturelle Veränderungen des Genoms.

"Die Suche nach diesen Veränderungen gehört zum diagnostischen Standard bei der Abklärung genetischer Erkrankungen. Oft bleibt dennoch unklar, ob sie tatsächlich die Ursache sind", erklärt Stefan Mundlos vom Institut für Medizinische Genetik und Humangenetik der Charité. "Wir gehen nun davon aus, dass auch die Umgebung eines Gens – und zwar über eine Entfernung von bis zu mehreren Millionen Basen hinweg – einen starken Einfluss auf die ordnungsgemäße Funktion des Gens besitzt", ergänzt der Experte.

Zusammensetzung der TAD verändert

Bislang wurde angenommen, dass Fehlfunktionen eines Gens entweder in Veränderungen des Gens selbst oder in den Steuerungsfaktoren begründet sein müssen, die die Aktivität des Gens regulieren.

Nun hat sich gezeigt, dass durch strukturelle Veränderungen Abgrenzungen – die wie abschirmende Mauern wirken – zwischen funktionellen Einheiten des Genoms entfallen oder an eine andere Stelle versetzt werden. Dadurch verändert sich die Zusammensetzung der TAD und auf einmal können Elemente miteinander agieren, die zuvor streng voneinander getrennt waren. In Folge werden Gene falsch reguliert, was die untersuchten Fehlbildungen verursacht. (red, 12.5.2015)

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