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Lexikon der Biologie: Genverlagerung

Genverlagerung, Gentransfer zwischen verschiedenen Zellkompartimenten (Kompartimentierung). Folgende Richtungen eines Transfers von DNA-Sequenzen (engl. als promiscuous-DNA bezeichnet; Nucleotidsequenz) sind bekannt: MitochondrienZellkern (bei Pflanzen, Tieren und Pilzen; Beispiele: mitochondriale rRNA-Gene [mitochondriale RNA], ATPase-Untereinheit 9); Zellkern → Mitochondrien (bei Ascomyceten, Schlauchpilze); Chloroplasten → Zellkern (bei Spinat ist das gesamte Chloroplastengenom [Plastom] vier- bis fünfmal an verschiedenen Loci im Kern repräsentiert); Chloroplasten → Mitochondrien (bei Mais ist u.a. ein 2 kb großes Fragment der großen Untereinheit der RUBISCO im mitochondrialen Genom [Chondrom] enthalten). Zum Ablauf der Genverlagerung liegen u.a. Hinweise auf einen Mechanismus ähnlich der Transposition (transponierbare Elemente, Transposonen) vor. Die unter Berücksichtigung evolutionärer Zeitmaßstäbe „neu“ transferierten Sequenzen sind im allgemeinen nicht funktionsfähig, da sie aufgrund des unterschiedlichen genetischen Codes in Zellkern und Organellen nicht korrekt exprimiert werden oder oft nur Teile eines Gens umfassen. In früheren Epochen der Evolution (molekulare Evolution) stattgefundene Genverlagerungen, vor allem aus den Organellen in Richtung Zellkern, können jedoch zu einer Stabilisierung von Cytosymbiosen und zur Entwicklung der heutigen Eukaryoten beigetragen haben (Endocytosymbiose, Evolution der Eucyte). Der Nachweis solcher Genverlagerungen unterstützt die Endosymbiontenhypothese. Dabei zeigt sich eine Korrelation zwischen der Anzahl der in den Kern verlagerten Gene und der Entwicklungsstufe eines Organismus. Beispielsweise sind bei Landpflanzen und Grünalgen im Verlauf der Evolution mehr Gene aus den Plastiden in den Kern verlagert worden als bei anderen Algen; bei Säugetieren finden sich mehr Gene aus den Mitochondrien im Kern als bei Wirbellosen. Da es sich bei Plastiden und Mitochondrien um ursprünglich freilebende Eubakterien handelt, die in Eukaryoten aufgenommen und als Organellen etabliert wurden, kann man bei einer Genverlagerung in den Kern (oder zwischen verschiedenen Organellen) auch von einem intrazellulären horizontalen Gentransfer sprechen.

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