Side Effects

Wie wir wissen, stimmt das Erbgut eines Menschen zu 99 Prozent mit dem irgend eines anderen überein. Das restliche Prozent aber birgt äußerst feine, kleine Unterschiede. Amerikanische, Europäische und Chinesische Wissenschaftler und Forscher wollen dieses eine Prozent des Genomes eines Menschen jetzt bei 1000 Menschen sequenzieren und die Resultate miteinander vergleichen.
[ mehr über dieses Projekt via Trust Sanger Institute ]

Die DNA-Sequenz der Hauskatze (Felis catus) haben Genforscher nun exemplarisch nach der Erbgutanalyse des vierjährigen Stubentigers "Cinnamon" veröffentlicht, der auf dem Campus der Universität von Missouri lebt. Auf das geschätzte 2,7 Gigabasenpaare umfassende Genom des Tieres verteilen sich rund 20 285 Gene.
Das Katzenerbgut ist damit insgesamt etwas kürzer als das des Menschen, aber länger als das Hundegenom. Genomvergleiche mit anderen Säugern belegen, dass Katzen, wie Menschen, ihr Erbgut im Laufe der Evolution weniger stark umarrangiert haben als etwa Mäuse, Neuweltaffen und Hunde. Ein Ortswechsel von Genen innerhalb der Chromosomen kam bei Primaten und Felidae dagegen häufig vor, seit die verschiedenen Säugerlinien sich vor ein paar Hundert Millionen Jahren aus einem gemeinsamen Vorfahren abgespaltet hatten, schreibt das Genforscherteam um Juan Pontius vom Laboratory for Genetic Diversity in Frederick, USA.
Die Wissenschaftler identifizierten zudem viele mikroRNAs, sowie in das im Erbgut integrierte Sequenzen aus ehemaligen mitochondriellen Genen (numt, nuclear mitochondrial sequences). Rund vier Prozent des Katzengenoms sind auf Retroviren zurückzuführen. Durch den Vergleich mit dem unvollständigen Genom einer anderen Katze deckten die Wissenschaftler zudem viele SNPs (single nucleotid polymorphisms) der Katze Cinnamon auf und erkannten die genetische Ursache einer vererblichen degenerativen Augenkrankheit des Tieres.

Quellen Genome Research / mehr über die einzelnen Katzenrassen

as Mienenspiel eines Menschen scheint zumindest teilweise vererbt zu sein. Zu diesem Ergebnis ist eine Studie der University of Haifa mit blinden Menschen und ihren Angehörigen gekommen. Laut Experten wiesen die Forschungsergebnisse darauf hin, dass der Ausdruck für bestimmte Emotionen nicht ausschließlich durch die Eigenheiten der Gesichter erlernt wird, die sie in der Jugend gesehen haben. Details der Studie wurden in dem Fachmagazin Proceedings of the National Academy of Science veröffentlicht.
Um zu verstehen, in welchem Verhältnis Angeborenes und Erworbenes zu einander stehen, wurde von den Wissenschaftlern eine Gruppe bestehend aus 21 blind geborenen Teilnehmer und 30 ihrer Verwandten zusammengestellt. Die 51 Freiwilligen wurden gefilmt, als sie sich an glückliche, traurige und unerfreuliche Ereignisse in ihrem Leben erinnerten, während sie sich auf Puzzles konzentrierten, eine blutrünstige Geschichte hörten oder ihnen eine unerwartete Frage in einem Kauderwelsch gestellt wurde. Diese eine Stunde dauernden Sitzungen wurden analysiert, jede einzelne Veränderung wie das Heben einer Augenbraue oder ein Schürzen der Lippe notiert. Die so gewonnenen Informationen wurden von einem Computer-Programm erfasst, das die Sequenzen und Frequenzen dieser Gesichtsbewegungen mittels eines ausgeklügelten Statistikprogramms analysierte.
Laut dieser Analyse neigten die blinden Teilnehmer deutlich dazu, wütende, traurige und nachdenkliche Gesichtsausdrücke zu zeigen, die jenen ihrer Verwandten entsprachen als jenen von Fremden. Dieses Ergebnis war insofern auffällig, dass sie die Gesichter ihrer Familienmitglieder nie gesehen hatten. Laut der Wissenschaftlerin Gili Peleg kannte ein Teilnehmer seine biologische Mutter bis zum 18. Lebensjahr nicht, da er bei der Geburt zur Adoption freigegeben worden war. "Als wir die Ähnlichkeiten in ihrem Mienenspiel sahen, war das einfach verblüffend." Der Mimik-Experte Anthony Little von der University of Stirling geht davon aus, dass diese Forschungsergebnisse auf einen genetischen Einfluss hindeuten könnten.

Wissenschaftler der University of California haben nach eigenen Angaben eine Gensequenz entdeckt, die eine entscheidende Rolle bei der Entstehung der einmaligen Gehirnkapazität des Menschen zu spielen scheint. Dieser Bereich, HAR1, hat eine beschleunigte evolutionäre Veränderung beim Menschen durchgemacht und ist während eines kritischen Stadiums der Gehirnentwicklung aktiv. Die Forscher verglichen Gene von Menschen, Schimpansen und anderen Tieren um zu ermitteln, in welchen Bereichen sich der Mensch unterscheidet. Die Ergebnisse der Studie wurden in Nature veröffentlicht.
Die Wissenschaftler erklärten laut BBC, dass die genaue Funktion dieser Gene noch zu untersuchen sei. Es lägen jedoch Hinweise darauf vor, dass sie eine Rolle bei der Entwicklung der Grosshirnrinde spielen. Damit könnte auch die umfangreiche Ausweitung dieses Gehirnbereiches während der menschlichen Evolution erklärt werden. Das Team setzte ein ausgeklügeltes Computeranalyseverfahren ein um die Gene verschiedener Arten zu vergleichen und jede zu identifizieren, die beim Menschen beschleunigten evolutionären Veränderungen ausgesetzt waren. Bald rückte der Bereich HAR1 des menschlichen Genoms in den Mittelpunkt des Interesses.
Das Team untersuchte diesen Bereich im Labor genauer um seine Struktur zu ermitteln, die Gewebe in denen er aktiv ist und um seine Funktion besser zu verstehen. Es zeigte sich, dass HAR1 Teil von zwei überlappenden Genen war, von denen eines, HAR1F, in bestimmten Nervenzellen, den Cajal-Retzius Neuronen, aktiv war. Diese Zellen erscheinen früh in der embryonalen Entwicklung und spielen eine entscheidende Rolle bei der Bildung der geschichteten Struktur der Großhirnrinde des Menschen. Cajal-Retzius Neuronen setzen das Protein Reelin frei, das das Wachstum von Neuronen lenkt und die Bildung von Verbindungen zwischen ihnen. HAR1F war gleichzeitig mit dem Reelin-Gen aktiv. Der leitende Wissenschaftler David Haussler erklärte, dass man nicht wüsste, was es genau für eine Funktion habe und dass man nicht wisse, ob es mit dem Reelin interagiere.

"Die Hinweise sind jedoch sehr stark, dass dieses Gen bei der Entwicklung der Großhirnrinde eine wichtige Rolle spielt. Das ist aufregend, da die menschliche Hirnrinde drei Mal so groß ist wie die unserer Vorfahren. Etwas hat unsere Gehirne dazu gebracht, viel größer zu werden und mehr Funktionen zu haben als die Gehirne von anderen Säugetieren." Die Analyse ergab, dass HAR1 bei allen Säugetieren tatsächlich großteils gleich ist, nur beim Menschen nicht. Es bestehen nur zwei Unterschiede zwischen den bei Hühnern und Schimpansen nachgewiesenen Versionen. Zwischen den Schimpansen und dem Menschen konnten 18 Unterschiede nachgewiesen werden. Laut den Wissenschaftlern handelt es sich dabei innerhalb von wenigen Millionen Jahren um eine schier unglaubliche Veränderung. Die Wissenschaftler gehen davon aus, dass das entscheidende Gen nicht wie die meisten Gene die Produktion von spezifischen Proteinen kontrolliert, sondern vielmehr eine Rolle bei der Veränderung der Funktion anderer Gene spielt.
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Britische Forscher gaben gestern bekannt, dass die Sequenz von Chromosom 1 vollständig entziffert worden sei. Damit ist das letzte der 24 menschlichen Chromosomen vollständig und mit höchstmöglicher Genauigkeit entschlüsselt. Sie stellendas Ergebnis in nature vor.
Das Chromosom 1 ist das umfangreichste menschliche Chromosom. Insgesamt sind in ihm rund acht Prozent der gesamten genetischen Information gespeichert. Dort befinden sich 3141 der insgesamt etwa 25.000 menschlichen Gene. Es enthält etwa zwei Mal mehr Gene als ein durchschnittliches menschliches Chromosom.
Mehr als 350 Krankheiten stehen mit Veränderungen des Chromosoms 1 in Verbindung, darunter verschiedene Krebsarten und neurologische Erkrankungen, wie Alzheimer und Parkinson, berichten die Wissenschaftler um Simon Gregory vom Wellcome Trust Sanger Institute in Grossbritannien.
The mehr DNA sequence and biological annotation of human chromosome 1

Menschliche Gene, die mit dem Stoffwechsel, der Hautpigmentation, der Gehirnfunktion und der Fortpflanzung in Zusammenhang stehen haben sich als Reaktion auf Umweltveränderungen der letzten Zeit entwickelt. Zu diesem Ergebnis ist eine Studie der University of Chicago gekommen, die sich mit der natürlichen Auslese im menschlichen Genom beschäftigt hat. Die Wissenschafter entwickelten einen statistischen Test zur Ermittlung von Bereichen des menschlichen Genoms, die die Evolution in den letzten 15.000 Jahren bevorzugt hat. In diesem Zeitraum überlebten die Menschen das Ende der letzten Eiszeit, begann unseres Wissens die Landwirtschaft und erhöhte sich die Bevölkerungsdichte. Die Ergebnisse der Studie wurden in der Public Library of Science Biology veröffentlicht.
Viele der 700 identifizierten Gene, vor allem jene, die mit dem Riechen, der Fruchtbarkeit und der Fortpflanzung verbunden waren, sollen auch vor Millionen Jahren bei der natürlichen Auslese um Rahmen der Trennung von Menschen und Schimpansen eine Veränderung durchgemacht haben. Einige der jetzt identifizierten Gene gehören jedoch laut New Scientist zu Kategorien, die bisher nicht als Selektionsziele der menschlichen Entwicklung bekannt waren. Dazu gehören jene, die mit dem Stoffwechsel von Kohlenhydraten und Fettsäuren in Zusammenhang stehen. Der Wissenschafter Jonathan Pritchard erklärte, dass es durchaus denkbar sei, dass viele dieser Anpassungen als Reaktion auf neue Formen der Ernährung und der Landwirtschaft stattgefunden haben.
Zum Beispiel wurden Genvarianten, die die Verarbeitung von Laktose verbessern, seit der Domestizierung des Rindes häufiger. Bei manchen Europäern haben jene Gene zugenommen, die für eine hellere Hautfarbe verantwortlich sind. Dafür verantwortlich sind Wanderbewegungen Richtung Norden in Regionen, wo weniger Sonnenlicht zur Verfügung steht. Die Wissenschafter analysierten das Genom von 209 Personen aus Nigeria, Ostasien und Europa. Es konnten weit verbreitete Signale erst kürzlich erfolgter Veränderungen in allen drei Gruppierungen nachgewiesen werden. Nur ein Fünftel der 700 identifizierten genetischen Regionen wurden zumindest von zwei der Gruppen geteilt. Der Rest war für die jeweilige Gruppierung charakteristisch. Dieser Umstand stützt laut Pritchard die Theorie, dass diese Adaptionen neueren Ursprungs sind.
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Eine Studie der Universität von Californien über die menschliche DNA belegt, dass ein erheblicher Prozentsatz der Gene während der letzten 50.000 Jahre durch die natürliche Auslese geformt worden sind. Das geschah vermutlich als Reaktion auf Aspekte der modernen menschlichen Kultur als auch auf das Einsetzten der Landwirtschaft und die Konzentration der Bevölkerung auf dicht besiedelte Gebiete. Eine Möglichkeit genetische Veränderungen zu erkennen, ist die Analyse der so genannten SNPs. Dabei handelt es sich um geringfügige Abweichungen des Genoms, genauer gesagt, um Variationen von einzelnen Basenpaaren. Entscheidend ist, nach SNP-Paaren zu suchen, die häufiger gemeinsam auftreten als durch die normale genetische Veränderung innerhalb der Generationen zu erwarten wäre. Die Ergebnisse der Studie wurden in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht.
Derartige Zusammenhänge werden als Koppelungsungleichgewicht bezeichnet. Sie können auftreten, wenn die natürliche Auslese eine bestimmte Variante eines Gens bevorzugt. Das führt dazu, dass nahe gelegene SNPs ebenfalls ausgewählt werden. Das Team um Robert Moyzis suchte nach Fällen von Koppelungsungleichgewicht in einer Sammlung von 1,6 Millionen SNPs, die über das ganze menschliche Genom verteilt sind. Bei der genauen Analyse gelang es ihnen, die Auswirkungen der natürlichen Auslese von anderen Phänomenen wie der zufälligen Umstellung von DNA-Bruchstücken zu unterscheiden. Es zeigte sich, dass rund 1.800 Gene oder rund sieben Prozent des gesamten menschlichen Genoms sich unter dem Einfluss der natürlichen Auslese innerhalb der letzten 50.000 Jahre verändert haben. Die Analyse einer weiteren SNP Datenbank führte zu einem ähnlichen Ergebnis. Das entspricht laut New Scienstist in etwa der Menge an Genen, die bei der Domestizierung des Maises durch den Menschen verändert wurden.
Moyzis stellt die Vermutung an, dass der Mensch mit dem Einsetzten der modernen Zivilisation ähnlich domestiziert wurde. "Eines der größten Ereignisse der letzten 50.000 Jahre ist die Entwicklung der Kultur. Durch die radikale und rasche Veränderung unserer Umwelt durch unsere Kultur haben wir eine neue Art von Auswahldruck auf uns selbst ausgeübt." Gene, die den Proteinstoffwechsel unterstützen, tauchen in der Liste der kürzlich veränderten Gene besonders häufig auf. Das gilt auch für Gene, die mit der Widerstandskraft gegen Infektionen in Zusammenhang stehen. Ähnliche Veränderungen wurden im Bereich der Gehirnfunktionen festgestellt.

Ich sag's immer und immer wieder: die Gene sind allem Schuld. Wer sich Tag für Tag sinnlos zudröhnt, "leidet" an einem genetischen Defekt und wer soviel Alkohol in sich heinein schüttet, dass er nicht mehr weiss, was oben und unten ist, ebenfalls. Diese Gesellschaft ist krank und wird mit der Aufschlüsselung des Genoms noch kränker. So what? - Die Pharma-Sharholder freuts...
Doch jetzt zu der in Nature veröffentlichten Studie über Fruchtfliegen:
Bevor Fliegen Alkohol geniessen können, brauchen sie einen richtigen Kater. Wissenschafter haben entdeckt, dass das Gen für die Äthanol-Toleranz mit jenem zur Stressbewältigung identisch ist. Ob dies beim Menschen ebenso ist, wollen Forscher der University of California in San Franzisko nun herausfinden. Der Mensch ist keine Drosophilia, trotzdem...
Diejenigen Fliegen, denen das "Kater-Gen" fehlte, waren in der Regel bei der zweiten Alkohol Dosis nach circa 23 Minuten am Boden. Das lege nahe, dass sie eine niedrigere Toleranz aufwiesen, sagen die an der Studie beteiligten Wissenschafter. Diese Kategorie Fliegen sterben früher und ertrugen Hitze wesentlich schlechter als jene Fliegen mit dem Kater Gen.
"Menschen," so die Wissenschafter, hatten mehrere "Gene, die denen der Fliege ähnlich sind", meint Heberlein. Zu diesem Schluss kommt auch die Forscherin Paula Hoffmann von der University of Colorado in Denver, die zahlreiche Versuche mit Alkohol und Mäusen gemacht hat. Das "Kater-Gen" ist sozusagen das zweite bekannte Gen, das mit Alkoholtoleranz zu tun hat. Hinzu kommt auch noch ein Gen für den Neurotransmitter namens Octopamin. Fehlen diese beiden Gene, weisen die Fliegen nahezu keine Alkoholtoleranz auf.
Und, wie bereits gesagt, die Pharma Industrie wird sich freuen: Die Forscher wollen jene Gene finden, die eine Alkoholsucht beim Menschen bewirken. Dadurch könnte schon im vorhinein festgestellt werden, ob jemand erblich vorbelastet ist oder nicht. "Wenn wir verstehen, wie Alkoholtoleranz funktioniert, kann man es pharmakologisch steuern", zeigt sich Heberlein überzeugt.
Quelle: nature.com

Wissenschafterteams haben die Genome von drei Parasiten sequenziert, die durch die von ihnen verursachten Krankheiten jährlich für den Tod von mehr als 150.000 Menschen verantwortlich sind. Die neuen Forschungsergebnisse sollen Fortschritte in der Behandlung der Chagaskrankheit, der afrikanischen Trypanosomiasis (Schlafkrankheit) und der Leishmaniase ermöglichen. Die Forscher erklärten gegenüber Science, dass sogar die Entwicklung von Impfstoffen möglich sein könnte. An dem Gesamtprojekt arbeiteten mehr als 250 Wissenschafter mit.
Trypanosoma brucei, Trypanosoma cruzi und Leishmania major enthalten zwischen 8.000 und 12.000 Genen. Sie haben jedoch mehr als 6.000 gemeinsam. Najib El-Saued vom Institute for Genomic Research erklärte, dass es daher möglich sein könnte, alle drei Krankheiten mit einem Medikament zu behandeln. Laut der Drugs for Neglected Diseases Initiative besteht derzeit für mehr als 500 Mio. Menschen ein Risiko, von zumindest einer dieser Krankheiten betroffen zu werden.

Wissenschaftler des Nationalen Genomforschungsnetzes (NGFN) haben eine der genetischen Ursachen für Herzschwäche (Herzinsuffizienz) gefunden: Mutationen in dem Gen "dead-beat" (= todmüde) verringern die Pumpleistung des Herzens. Eine Studie an Zebrafisch-Mutanten zeigt, dass das gefundene Gen eine entscheidende Rolle dabei spielt, die Herzmuskelkraft aufrecht zu halten. In Deutschland sind zurzeit etwa zwei bis drei Millionen Menschen erkrankt.
Die Mutation in "dead-beat" führt bei den Zebrafisch-Mutanten zu Veränderungen im so genannten VEGF-Signalweg (engl.: vascular endothelial growth factor). VEGF war bisher bekannt als ein Wachs- tumsfaktor, der die Neubildung und Durchlässigkeit von Blutgefäßen reguliert. Die neuen Ergebnisse zeigen, dass der Wachstumsfaktor in Herzmuskelzellen eine weitere Aufgabe übernimmt: VEGF aktiviert über einen bestimmten Signalweg die PhospholipaseCgamma1 (PLCgamma1). Aktive PLCgamma1 wiederum spaltet bestimmte phosphorhaltige Fette so, dass wichtige Botenstoffe für die Zelle entstehen. "Wird der Bauplan der PhospholipaseCgamma1 zerstört - wie in unserer "dead-beat"-Mutante - und dadurch der Signalweg in den Zellen ausgeschaltet, so können sich die Herzkammern nicht mehr richtig zusammenziehen und verlieren an Pumpkraft. Das führt zu einer ausgeprägten Herzschwäche", erklärt Wolfgang Rottbauer, Leiter der durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Studie.
Zebrafische eignen sich besonders gut für die Untersuchung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Denn die Fischlarven können in den ersten zehn Tagen ihrer Entwicklung auch ohne funktionierendes Herz leben. Dadurch lassen sich bei ihnen Krankheiten untersuchen, die bei anderen Lebewesen sofort tödlich wären. Da sich die Fische sehr schnell entwickeln, entspricht ihr Herz funktionell bereits nach 72 Stunden dem Herzen eines neugeborenen Säugetiers. Ein weiterer Vorteil der Fische besteht darin, dass ihre Larven während der Entwicklung durchsichtig sind. Die Forscher können die krankhaften Prozesse am Herzen also durch das Lichtmikroskop im lebenden Fisch untersuchen.
Mehr dazu: Nationales Genomforschungsnetz