Aus einem Wurf und ganz verschieden

27. März 2007, 19:47
posten

Epigenetik: Die Informationen im Erbgut werden unterschiedlich interpretiert - vermutlich durch Umwelteinflüsse

Ein eineiiges Zwillingspaar hat das Risiko, an Diabetes zu erkranken. Dennoch bekommt nur einer der beiden gesundheitliche Probleme. Die Informationen in ihrem Erbgut werden unterschiedlich interpretiert - vermutlich durch Umwelteinflüsse. Die noch junge Wissenschaft, die das beschreibt, heißt Epigenetik.

*****

Die beiden gleichen einander wie ein Ei dem anderen. Als Kinder wurden sie ständig verwechselt, und auch jetzt, als Erwachsene, kann man die zwei äußerlich kaum unterscheiden. Sie sind gemeinsam aufgewachsen, teilen viele Interessen - und das Risiko, an Diabetes Typ II zu erkranken. Als der eine der beiden vor Kurzem mit Bauchspeicheldrüsenproblemen ins Krankenhaus eingeliefert wurde und danach eine Zeit lang Insulin spritzen musste, war der andere um ihn besorgt. Selber Insulin spritzen musste er bisher allerdings nicht.

Jason und Gavin sind eineiige Zwillinge, ihr Bild ziert die europaweit verteilte Informationsbroschüre des Epigenom-Exzellenznetzwerks. Als eineiige Zwillinge haben Jason und Gavin ein identisches Erbgut, sind natürliche Klone. Dennoch leiden sie nicht immer und zur selben Zeit an der gleichen Krankheit. Die Information, die in ihrem Erbgut gespeichert ist, wird unterschiedlich interpretiert, vermutlich in Abhängigkeit von Umweltfaktoren wie der Ernährung. Den molekularen Mechanismen hinter dem Einfluss, den die Umwelt auf die Interpretation der DNA hat, sind Wissenschafter seit einigen Jahren auf der Spur.

Als es im Jahr 2000 erstmals hieß, das menschliche Erbgut sei entziffert, war die wissenschaftliche wie mediale Aufregung unübersehbar. Selbst Fachzeitschriften suchten in ungewöhnlich großer Geste die Bedeutung der Errungenschaft zu unterstreichen, indem sie die Geschichte mit Michelangelos Gemälde von Gottes Erschaffung des Menschen bebilderten. Das leise "aber" in Forscherkreisen war dennoch unüberhörbar. Die Sequenz der Basenpaare, der Bausteine der DNA zu kennen sei unbestreitbar ein bedeutender Meilenstein, hieß es - aber die eigentliche Arbeit fange jetzt erst an. Galt es nun doch, die Information, die in den rund drei Milliarden Basenpaaren enthalten ist, lesen und verstehen zu lernen. Rund 25.000 Gene sind es aktuellen Schätzungen zufolge, in denen all das gespeichert ist, was der Mensch, biologisch betrachtet, zum Menschsein braucht.

Kommt man diesen Genen genauer auf die Spur, tut sich ein Kanon weiterer Fragen auf: Wie "weiß" die Zelle, welche Gene sie gerade braucht, und wie wiederum "verstehen" die Gene, was "draußen", in der Umwelt eines Organismus, gerade vor sich geht und ob sie jetzt und ein paar Zellteilungen später daher gebraucht werden oder nicht? Diesen Fragen widmet sich das junge Wissenschaftsgebiet der Epigenetik, oft definiert als "Studium der erblichen Veränderungen in der Genomfunktion, die ohne eine Änderung der DNA-Sequenz auftreten".

Zu der bekannten Metapher von der DNA als "Buch des Lebens", das erst noch gelesen und verstanden werden muss, gesellen sich neue: So bezeichnet der britische Forscher Bryan Turner von der Universität Birmingham das Erbgut als Tonträger, auf den die Musik gebrannt ist - wie sie abgespielt wird, hängt vom Benutzer ab. Das Bild hat, wie alle, seine Schwachstellen, aber es ist nicht schlecht. Vor allem auch, weil es ein System suggeriert, das wesentlich dynamischer, vielfältiger - und auf gewisse Weise beeinflussbarer ist als die starre Vorstellung vom genetischen Code, in dem der Bauplan des Lebens "festgeschrieben" steht. Die DNA ist die CD, die epigenetischen Mechanismen sind die Regler am Verstärker oder Mischpult.

Gleicher Bauplan

Die Regler bestimmen, welche Gene in einer Zelle jeweils gelesen werden und wie intensiv - und welche nicht. Das ist als Erstes einmal für die Entwicklung eines Organismus wichtig. Schließlich enthält jede einzelne der Millionen von Zellen eines Menschen die exakt gleiche DNA, also den gleichen "Bauplan". Dennoch ist eine Hautzelle unübersehbar anders als eine Nervenzelle oder eine Leberzelle. In jedem Organ darf nur ein bestimmter Teil des Bauplans auch tatsächlich umgesetzt werden - die restliche Information wird stummgeschaltet. Damit Leber außerdem Leber oder Haut Haut bleiben kann, werden die epigenetischen Signale, welche DNA-Abschnitte gebraucht werden und welche stumm sind, bei jeder Zellteilung innerhalb des Organs an die Tochterzellen vererbt.

Ähnliches gilt für die Zellalterung: Eine Stammzelle ist noch für beinahe jede Entwicklung offen, sie teilt sich, ihre Nachkommen beginnen sich zu spezialisieren und irgendwann zu altern. Jede Zellgeneration hat die gleiche DNA mit der gleichen genetischen Information im Zellkern - epigenetische Faktoren sorgen dafür, dass sich der Gebrauch dieser Information mit der Zeit nachhaltig verändert.

Wie die Regler aussehen, die die unterschiedliche Nutzung der genetischen Information steuern, und wie sie funktionieren, daran forschen europaweit derzeit Wissenschafter in rund 250 Labors. Thomas Jenuwein vom Institut für Molekulare Pathologie (IMP) in Wien leitet nicht nur das Europäische Epigenom-Exzellenznetzwerk, sondern auch das Verbundprojekt "Epigenetische Kontrolle des Säugergenoms" im Rahmen des vom Wissenschaftsministerium finanzierten österreichischen Genomforschungsprogramms GEN-AU.

Die Epigenetik ist zu einem fixen Bestandteil der molekulargenetischen Forschung geworden. Indem sie sich mit "all den seltsamen und wundervollen Dingen beschäftigt, die sich durch die Genetik nicht erklären lassen" (Denise Barlow vom Zentrum für Molekulare Medizin in Wien), führt sie wieder weit vom etwas starren genetischen Determinismus der 1980er- und frühen 90er-Jahre weg und versucht, die molekulare Basis des komplizierten Wechselspiels zwischen Genen und Umwelt zu beschreiben. (Birgit Dalheimer/DER STANDARD, Printausgabe, 21. März 2007)

  • Das Erbgut einer Maus ist zwar ident mit dem ihrer Geschwister, die Umwelt kann es aber so beeinflussen, dass sich unterschiedliche Merkmale ergeben.
    grafik: der standard/köck

    Das Erbgut einer Maus ist zwar ident mit dem ihrer Geschwister, die Umwelt kann es aber so beeinflussen, dass sich unterschiedliche Merkmale ergeben.

Share if you care.