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Analyse alter DNA : Menschen und Neandertaler regulierten ihre Gene anders

Der ausgestorbene Neandertaler und seine Vettern unterscheiden sich genetisch gar nicht sehr von uns modernen Menschen. War stattdessen ihre Genregulation anders geschaltet?
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Moderne Analysetechniken offenbaren immer mehr Geheimnisse uralter DNA von frühen Menschenformen. Der jüngste Fortschritt erlaubt es nun sogar, mehr als nur Gensequenz-Unterschiede zwischen modernen und Denisova-Menschen oder Neandertalern festzustellen. Einem Team gelang es nach der Analyse uralter DNA-Reste, Unterschiede bei den epigenetischen Regulationsmechanismen dieser Menschenformen deutlich zu machen. Diese ersten Erkenntnisse sind noch spekulativ, deuten aber darauf hin, dass zum Beispiel charakteristische Unterschiede in der Skelettanatomie von alten und modernen Menschenformen auf der unterschiedlichen Regulation von Entwicklungsgenen beruhen könnten.

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Neandertaler | Der moderne Mensch und seine Verwandten Neandertaler und Denisova-Mensch unterschieden sich auch in ihren epigenetischen Regulationsmechanismen.

Die Aktivität von Genen wird epigenetisch durch das Anhängen einer Methylgruppe an einer Base der DNA, dem Cytosin, blockiert: Dort methylierte Sequenzen werden abgeschaltet. Die Forscher um David Gokhman von der Hebrew University of Jerusalem nutzten nun biochemisches Hintergrundwissen über die Zerfallsprozesse von methylierten und unmethylierten DNA-Basen, um Rückschlüsse auf das frühere Methylierungsmuster der uralten Gene aus DNA-Proben zu ziehen: Beim allmählichen Zerfall der DNA wird methyliertes Cytosin häufig in Thymin umgewandelt, während nicht methyliertes Cytosin zu Uracil wird. Daher kann am Thymingehalt in alten DNA-Proben der Methylierungsgrad abgelesen werden, den die Sequenz zu Lebzeiten des Menschen hatte. Somit wird es über den Vergleich möglich zu ermitteln, ob bei modernen und alten Menschenformen Unterschiede in der epigenetischen Regulation vorliegen.

Dies scheint tatsächlich der Fall zu sein, wie die Forscher nun anhand des Vergleichs der DNA einer vor mehr als 50 000 Jahren verstorbenen Neandertalerfrau und eines etwas jüngeren Denisova-Menschen mit modernen Gensequenzen heutiger Menschen zeigen. So scheinen etwa die HOXD-Gencluster, in denen sich bei allen drei Menschenformen fast sequenzgleiche Entwicklungsgene finden, bei Denisova-Mensch und Neandertaler epigenetisch anders reguliert gewesen zu sein. Es ist noch nicht eindeutig geklärt, was die HOXD-Gene genau steuern, man nimmt aber an, dass sie einen Einfluss auf die anatomischen Entwicklungsprozesse des Skeletts haben. Vielleicht sind typische Merkmale von Neandertalern und Denisova-Menschen wie ihre kürzeren Finger, robusteren Gelenkköpfe oder größeren Handteller auf Unterschiede in der Regulation dieser Gencluster zurückzuführen, spekulieren die Forscher.

Andere Wissenschaftler erinnern daran, dass bisher erst die epigenetischen Merkmale von zwei Exemplaren analysiert wurden – womöglich unterscheidet sich das "Methylom", also das Muster der epigenetischen Regulation, ja sogar von Individuum zu Individuum. Die Technik macht aber so rasante Fortschritte, dass diese Frage geklärt werden kann.

17. KW 2014

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 17. KW 2014

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