Auch Organe brauchen ihre Ordnung

News: Auch Organe brauchen ihre Ordnung

Bei einigen Menschen ist links nicht dort, wo ihr Herz schlägt - und auch andere Organe befinden sich nicht an den üblichen Stellen. Die genetischen Ursachen dieser „Unordnung" könnten nun näher identifiziert worden sein.

Am Anfang steht das unbefruchtete Ei – noch bildet es einen gleichmäßigen kugelförmigen Körper. Doch dann gehen die Gene eines Wirbeltierembryos an die Arbeit: Kopf und Schwanz sind verschieden zu formen, die Vorderseite anders als die Rückseite und nicht zu vergessen, die Organe müssen nach rechts oder links „verteilt" werden. Eine grundlegende Vorstellung, welche Mechanismen für diese Differenzierungen verantwortlich sind, besitzen Wissenschaftler schon länger. Nun haben zwei Forscherteams bei der Untersuchung von Mäusen und Menschen mit „durcheinandergewürfelten" Organen neue Erkenntnisse darüber gewonnen, warum unsere rechte Seite keine Kopie der linken ist.

In der Nature-Ausgabe vom 30. Oktober berichten Wissenschaftler über ein „Motor"-Protein, das molekulare Signale durch das Cytoplasma befördert, und eine Schlüsselrolle bei diesen Vorgängen spielen könnte. Martina Brueckner, Kinderkardiologin an der Yale University und ihre Kollegen suchten nach Gendefekten in zwei Mäusestammen mit situs inversus – einer spiegelverkehrten Anordnung der inneren Organe. Tatsächlich fanden die Forscher ein Gen verändert, das eine bisher unbekannte Form von Dynein kodiert. Dynein ist ein Protein, welches sich fast wie eine Lokomotive entlang den Fasern des Cytoskeletts, den Mikrotubuli, bewegt und dabei andere Moleküle als Fracht befördert.

"Mikrotubuli", erklärt Brueckner, „sind von Natur aus asymmetrische Strukturen," mit positiven und negativen Enden, welche die Richtung bestimmen, in die das Dynein wandern kann. Tatsächlich entdeckte die Gruppe, daß das betreffende Protein, das sogenannte links-rechts-Dynein (LRD), kurz vor dem Auftauchen der frühesten links-rechts-Asymmetrien in Mäuseembryonen an einer als „node" (Knoten) bezeichneten Schlüsselstruktur für die Ausformung eintrifft. Jene früheste Asymmetrie ist die linksseitige Expression zweier Gene, genannt „Nodal" und „Lefty".

Nach Joseph Yost, Entwicklungsbiologe an der University of Utah, legen die Beobachtungen den Schluß nahe, daß die Aufgabe des Dyneins darin besteht, entweder molekulare Signale, die "Lefty" und „Nodal" aktivieren, auf die linke Seite des Knotens zu transportieren, oder Signale, die die Expression dieser Gene unterdrücken, auf die rechte Seite zu befördern. Seiner Meinung nach lauten die großen Fragen nun: Was transportiert dieses Dynein? und: Wie wird die Orientierung der Mikrotubuli gesteuert?

Eine dieser Fragen ist vielleicht schon beantwortet, dank der Arbeit, die der Genetiker Brett Casey vom Baylor College of Medicine in Houston und seine Kollegen in der Novemberausgabe von Nature Genetics beschreiben. Caseys Gruppe untersuchte menschliche Familien mit mehreren Fällen von situs inversus, das normalerweise harmlos ist, oder situs ambiguus, dem viel gefährlicheren Zustand, bei dem die inneren Organe zufällig im Körper verstreut sind.

Die Gruppe fand heraus, daß betroffene Familienmitglieder eine oder zwei defekte Kopien von ZIC3 geerbt hatten. ZIC3 ist ein bisher unbekanntes Gen, das einen Transkriptionsfaktor zu codieren scheint--ein Protein, das andere Gene an- oder abschaltet. „Ich hatte schon lange den Verdacht, daß die frühesten Vorgänge bei der links-rechts-Asymmetrie damit verbunden sind, daß die signalgebenden Proteine wie das ZIC3 auf die eine oder andere Seite geschoben werden. Sicherlich ist es reizvoll, dafür die Hilfe von Dynein und dem Cytoskelett in Anspruch zu nehmen," sagt Casey.