Biologen verfolgen DNA-„Parasiten“ bei der Suche nach Behandlungsmethoden für Krankheiten

Sie gelten als „parasitäre Gene“. Obwohl sie mehr als die Hälfte der menschlichen DNA ausmachen, bleibt noch viel über sie zu lernen. Jetzt bieten Biologen der University of California, Irvine, neue Einblicke in diese als Transposons bekannten Einheiten und liefern Erkenntnisse, die eines Tages im Kampf gegen Krebs und altersbedingte Krankheiten helfen könnten.

Ihre Studie erscheint in eLife.

Im Gegensatz zu Genen, die Proteine ​​codieren, die wir für unsere Funktion benötigen, stellen Transposons Proteine ​​her, die 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.“

Fast alle Arten enthalten Transposons und haben chemische Modifikationen entwickelt, die ihre weitere Replikation stoppen. Aber der Prozentsatz der Transposons variiert stark zwischen den Genomen. Es reicht von 50 Prozent beim Menschen und 65 Prozent und Salamandern bis hin zu nur sechs Prozent bei Kugelfischen. Selbst bei verschiedenen Arten von Fruchtfliegen schwankt die Zahl zwischen zwei und 25 Prozent.

Die UCI-Biologen versuchten zu verstehen, was diese Variation verursacht hat. Ihre Untersuchung ergab sich aus früheren Untersuchungen von Lee und Kollegen, die zeigten, dass diese chemischen Veränderungen, die die Replikation von Transposons verhindern, das haben, was das Team „böse Nebenwirkungen“ nennt. Die chemischen Modifikationen selbst breiten sich auf benachbarte Gene aus und stören deren Funktion.

„In dieser neuen Untersuchung haben wir festgestellt, dass diese Nebenwirkungen in Stärke und Schädlichkeit unterschiedlich waren“, sagte Lee. „Wir haben gelernt, dass im Laufe der Zeit Arten, deren Nebenwirkungen benachbarte Gene besonders nachteilig waren, eine stärkere Selektion erfahren haben, die Transposons entfernt hat. Dies führte jetzt zu einem geringeren Anteil an Transposons in ihren Genomen.“

Das Team entdeckte auch, dass die Variation in der Schwere der Nebenwirkungen möglicherweise von den Genen herrührt, die die chemischen Modifikationen herstellen und verteilen. Die Biologen planen, dieses Problem in anstehenden Forschungsarbeiten weiter zu untersuchen.

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. „Wir möchten auch untersuchen, ob Faktoren wie Ernährung und Umwelt, von denen bekannt ist, dass sie die Verteilung der chemischen Modifikationen durch Zellen beeinflussen, einen Einfluss auf Transposons haben.“

Postdoktorand Yuheng Huang fungierte als Erstautor der Arbeit.