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Schutzmechanismus für Keimzell-Erbgut genauer geklärt

In Keimzellen - Eizellen oder Spermien - liegt das Erbgut nur in einer Kopie vor. Umso wichtiger ist hier der Schutz der DNA vor Veränderungen. Wissenschafter des Instituts für Molekulare Biotechnologie (IMBA) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) haben jetzt Details eines solchen Mechanismus erforscht.

Die Studie dazu ist in der aktuellen Ausgabe der US-Wissenschaftszeitschrift "Science" erschienen. Der Hintergrund: In den Genomen von Pilzen, Pflanzen und Tieren gibt es zahlreiche nicht kodierende DNA-Abschnitte - sogenannte Transposons -, die von einem Ort im Erbgut zu einem anderen springen können und dadurch Schäden verursachen. Man könnte diese Transposons auch als "Genomparasiten" bezeichnen. Deren Treiben im Erbgut gilt es zu verhindern, um Schäden hintanzuhalten.

Bei Tieren erfolgt dies über den sogenannten piRNA-Signalweg, der erst vor wenigen Jahren in der Fruchtfliege und in der Maus entdeckt wurde, hieß es in einer Aussendung des IMBA. Die Erstautoren der aktuellen Studie, Fabio Mohn und Dominik Handler im Team von Julius Brennecke, haben nun nachweisen können, wie der piRNA-Mechanismus seine Spezifität erlangt, wie er also Transposons, nicht aber die eigenen Gene lahmlegt.

"Next Generation Sequencing"

Von zentraler Bedeutung sind kleine RNA-Schnipsel - die piRNAs - welche passgenau wie Spiegelbilder die DNA-Erbgut-Sequenzen der "Genomparasiten" abdecken und damit deren Zerstörung einleiten. "Was wir herausgefunden haben ist, wie die Zelle entscheidet, welche Vorläufer-RNAs sie in die kleinen piRNAs umwandelt und wie sie dadurch das Abwehrsystem spezifisch nur gegen Transposons richtet", sagte Dominik Handler.

Bei der Studie fand das sogenannte "Next Generation Sequencing" Verwendung. Damit konnte das Team binnen kürzester Zeit die Sequenz mehrerer hundert Millionen kleiner RNA-Moleküle bestimmen. Die zugrunde liegende Technologie ist eine Revolution in der molekularbiologischen Forschung. Mit einem einzigen Sequenzier-Gerät kann man binnen einer Woche das Genom von zehn Menschen lückenlos aufklären - für etwa 1.000 Euro pro Genom. Zum Vergleich: Die Sequenzierung des ersten menschlichen Genoms dauerte rund zehn Jahre und kostete noch rund drei Milliarden US-Dollar.

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