Zuletzt aktualisiert am 3. Februar 2023 um 9:51
Transposons kopieren nur eigene DNA
Das Wissen über Transposons ist stark begrenzt. Tatsächlich gibt die DNA Wissenschaftlern noch viele Rätsel auf. Sequenzen des Erbguts bezeichneten Forscher lange als Junk-DNA, weil ihre Funktion nicht offensichtlich war. Gewürdigt und erforscht werden und wurden bisher in erster Linie die Gene, die Proteine codieren, die wir für unseren Stoffwechsel brauchen.
Ein Team von Biologen an der University of California (UCI) befasste sich jetzt eingehend mit den Transposons. Diese Gene stellen Proteine her, die offensichtlich ausschließlich dazu dienen, ihre eigene DNA zu kopieren und andere Elemente darin einzufügen. „Sie sind selbstsüchtige Parasiten“, sagte Studienleiterin Grace Yuh Chwen Lee, Assistenzprofessorin für Ökologie und Evolutionsbiologie. „Sie verewigen sich und tun meistens gar nichts für uns.“
Chemische Modifikationen stoppen Transposons
Fast alle Tiere enthalten Transposons und haben chemische Modifikationen entwickelt, die ihre weitere Vervielfältigung stoppen. Aber der Prozentsatz der Transposons variiert stark zwischen den Genomen. Es reicht von 50 Prozent beim Menschen und 65 Prozent bei Salamandern bis hin zu nur 6 Prozent bei Kugelfischen. Selbst bei verschiedenen Arten von Fruchtfliegen schwankt die Zahl zwischen 2 und 25 Prozent.
Die UCI-Biologen versuchten zu verstehen, was diese Variation verursacht hat. Ihre Untersuchung ergab sich aus früherer Forschung von Lee und Kollegen. Sie zeigten bereits, dass chemische Veränderungen die Replikation von Transposons verhindern. Aber sie haben „böse Nebenwirkungen“, so der Ausdruck der Forscher. Die chemischen Modifikationen selbst breiten sich auf benachbarte Gene aus und stören deren Funktion.
Nebenwirkungen führen zu verstärkter Selektion
„In dieser neuen Untersuchung haben wir festgestellt, dass diese Nebenwirkungen in Stärke und Schädlichkeit unterschiedlich waren“, sagte Lee. Demnach haben besonders starke Nebenwirkungen bei benachbarten Genen zu einer verstärkten Selektion geführt. Dadurch wurden Transposons entfernt. Deshalb haben manche Arten nur einen geringen Anteil von Transposons in ihrem Genom.
Die Forscher entdeckten auch, dass die unterschiedlich schweren Nebenwirkungen möglicherweise von den Genen herrühren, die die Vervielfältigung von Transposons durch chemische Veränderungen bewirken. Die Biologen planen, dieses Problem in anstehenden Forschungsarbeiten weiter zu untersuchen.
Transposons in Krebszellen aktiviert
Transposons wurden bereits mit einigen seltenen Erbkrankheiten in Verbindung gebracht. Vor kurzem haben Wissenschaftler herausgefunden, dass sie in alternden Gehirnen und bestimmten Krebszellen aktiviert werden.
„Während ihre Rolle in dieser Hinsicht noch unklar ist, könnte es schließlich möglich sein, Behandlungen zu entwickeln, indem man die Gene verändert, die diese chemischen Veränderungen hervorrufen“, sagte Lee.
Geplant ist auch, die Rolle von Ernährung und Umwelt auf die Transposons zu erforschen und auf die chemischen Modifikationen von Zellen, die den parasitären Genen den Garaus machen.
Quelle:
Huang Y, Shukla H, Lee YCG. Species-specific chromatin landscape determines how transposable elements shape genome evolution. Elife. 2022 Aug 23;11:e81567. doi: 10.7554/eLife.81567. PMID: 35997258; PMCID: PMC9398452. (https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35997258/)
