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Genetik: Alter Genschrott kann wieder aufleben

Ewan Eichler von der University of Washington in Seattle und Kollegen entdeckten ein Gen der Körperabwehr, das im Laufe der Entwicklungsgeschichte von Menschen und Affen zunächst seine Funktion verloren hatte, sie dann aber nach einigen Millionen Jahren wieder zurückgewann. Eine derartige Reaktivierung von zwischenzeitlich nicht funktionsfähigen Erbanlagen gilt als großer Zufall.

Das Gen IRGM (immune-related GTPase M) ist einer von nur zwei Vertretern einer Genfamilie beim Menschen, die bei anderen Säugetieren in viel größerer Variantenvielfalt vorkommt. Eichler und Co untersuchten die Evolutionsgeschichte dieses IRGM-Genclusters in Affen und Menschen. Zu Beginn der Entwicklung lagen in Primatenvorfahren noch mehrere Kopien der Genvarianten vor, die aber aus unbekannter Ursache schon vor rund 50 Millionen Jahren auf nur eine einzige reduziert war.

Der Vergleich von Altwelt- und Neuweltaffen belegt, dass deren gemeinsamer Vorfahr dann auch diese letzte Kopie verloren hatte. Verantwortlich für Deaktivierung des Gens war offenbar ein kurzes DNA-Segment, das sich in die Gensequenz von IRGM integriert hatte. Die fragliche, im Genom springende Sequenz kommt auch in vielen anderen Bereichen des Genoms vor.

Die Sequenzen des funktionsunfähig gewordenen Genrests vererbten die Primaten dann über mehrere Millionen Jahre ihrer Entwicklung weiter. Noch vor der Auseinanderentwicklung von Menschen und großen Menschenaffen ereignete sich dann eine komplexe genetische Umstrukturierung, nach der das Gen wieder abgelesen werden konnte und funktionsfähige Proteine kodierte. Dabei integrierte sich vor rund 20 Millionen Jahren vermutlich ein Retrovirus in den dysfunktionalen IRGM-Genrest und schnitt sich dann wieder mitsamt der zuvor eingebauten Störsequenz wieder heraus. Dabei entstand dann wieder die funktionsfähige Variante des Gens.

Die eigentliche Funktion von IRGM ist nicht vollständig verstanden. Vertreter der Genfamilie sind bei Säugetieren für die Abwehr von Infektionen etwa mit Tuberkulosebakterien zuständig; Mäusen mit einer künstlich reduzierten Zahl der Gene erkranken deutlich leichter an verschiedenen Infektionskrankheiten. Bei Menschen scheint IRGM im Zusammenhang mit Morbus Crohn zu stehen.

Bislang hatten Forscher die mögliche Bedeutung von so genannten Pseudeogenen, also dysfunktionalen Genresten, als nicht sehr hoch eingeschätzt. Tatsächlich sei es zwar unwahrscheinlich, aber möglich, dass diese Genreste ihre Funktion wiedererlangen, meinen Eichler und Kollegen: "Man sollte kein Gen als Tod abschreiben, solange es nicht völlig verschwunden ist." (jo)

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  • Quellen
Bekpen, C. et al: Death and Resurrection of the Human IRGM Gene. In: Public Library of Science Genetics 5(3), e1000403, 2009.

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