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Rubrik: News |
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Systematische funktionelle Analyse des C.elegans-Genoms An der ETH ist der Wurm drin | |
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(cm) Eine grosse Herausforderung für die moderne Biologie besteht darin, die komplette Gensequenz eines Organismus auf seine Entwicklung und sein Verhalten zu beziehen. Bis anhin wurden erst bei der Bäckerhefe im grossen Massstab Gene ausgeschaltet. Da aber dieser Organismus ein Einzeller ist, lassen sich an ihm Entwicklungsfragen, die mit einer Zelldifferenzierung einhergehen, nicht beantworten. Eine neue Arbeit berichtet jetzt aber über die erstmalige systematische funktionelle Analyse, die mit dem Genom des Fadenwurms Caenorhabditis elegans durchgeführt wurde. Beteiligt an dieser im Wissenschaftsmagazin Nature publizierten Arbeit (1), die unter der Führung von Julie Ahringer von der Universität Cambridge (UK) stand, waren auch die neu and der ETH beschäftigten Monica Gotta und Marc Sohrmann. Den Forschenden gelang es, 86 Prozent der 19'427 Gene von C. elegans zu unterdrücken. Bei rund 1700 dieser Gene führte die Inaktivierung zu einer beobachtbaren Veränderung. Diese teilten die "Wurm-Aficionados" in verschiedene Kategorien ein. Dabei verkümmerten die Würmer in 1200 Fällen, bei 300 Inaktivierungen wiesen sie Wachstumsstörungen auf, und die Unterdrückung von weiteren 300 Genen führte zu anderen Auffälligkeiten. Erwartungsgemäss führte das Ausschalten der Gene, deren Pendant auch in Pflanzen oder Pilzen gefunden wird und die somit mit grösserer Wahrscheinlichkeit eine grundlegende Funktion innehaben, zum Tod der Würmer. Aus medizinischer Perspektive interessant ist, dass es bei 33 Genen, deren Inaktivierung beobachtbare Folgen zeitigte, auch menschliche Entsprechungen gibt, die mit Krankheiten in Zusammenhang gebracht werden. Weiter stellten die Forscher im Genom von C.elegans fest, dass Gene mit ähnlicher Funktion häufig auch nahe beieinander liegen. Wie weit eine solche Anordnung einem Prinzip entspricht, ist für den ETH-Forscher Sohrmann noch unklar. Er erläutert, dass dieser Befund einfach gut zu der Idee passt, dass Gene mit ähnlicher Funktion zusammenliegen, damit sie gemeinsam reguliert werden können. Wichtig ist für Sohrmann, dass mit der Studie die erste komplette Analyse aller Gene eines mehrzelligen Organismus vorliegt.
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Natürlich sei die Analyse noch sehr oberflächlich, fährt der Biologe fort, er hält aber auch fest: "Wir haben nun viele Hinweise für gezieltere Experimente, und zum ersten Mal sind wir in der Lage, Fragen auf der Ebene eines ganzen Genoms zu stellen." Dass Sohrmann nicht übertreibt, zeigt sich darin, dass mit der neuen Studie, die Anzahl C.elegans-Gene, deren Inaktivierung das Erscheinungsbild verändert, mehr als verdoppelt wurde. Dass die Studie überhaupt möglich wurde, liegt nicht zuletzt an der verwendeten RNAi-Methode. Dabei werden Zellen doppelsträngigen RNA-Stücken ausgesetzt, die jeweils von der Sequenz her einem bestimmten Gen entsprechen. Die RNA-Stücke führen dann dazu, dass ein mehrstufiger Prozess in Gang gesetzt wird, der zur Inaktivierung der entsprechenden Gene führt. Die Forscher haben nun diese Technik im Falle von C.elegans so angepasst, dass die doppelsträngige RNA von E.coli-Bakterien produziert werden. Da die Bakterien die Hauptnahrung der Würmer sind, führt eine passende E-coli-Diät zu einer gezielten Geninaktivierung. Die 16'757 verschiedenen E.coli-Stämme zusammen stellen somit eine wertvolle Bibliothek dar, die variabel und einfach genutzt werden kann, um Gene in C.elegans im grossen Massstab auszuschalten. Von dieser Möglichkeit kann auch Monica Gotta profitieren, die anhand einer SNF-Förderprofessur eine C.elegans-Gruppe aufbaut (2). Die Voraussetzungen stimmen also, dass in der biologischen Forschung auch an der ETH erfolgreich der Wurm drin ist. |
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