Wissenschaftler haben das menschliche Gen BC200 in einem Poxvirus entdeckt und nachgewiesen, dass es sowohl wichtig für die Gehirnfunktion als auch ein mobiles „springendes Genist. Die Studie zeigt, dass der Erreger das Erbmaterial vor rund 100.000 Jahren aufnahm.
In der Genetik verschwimmen oft die Grenzen zwischen menschlichem Erbgut und viraler Biologie. Ein internationales Forschungsteam hat ein menschliches Gen im Erbgut eines Poxvirus identifiziert. Das Gen namens BC200 steuert wichtige Prozesse im menschlichen Gehirn, verhält sich aber gleichzeitig wie ein sogenannter Transposon – ein springendes Gen, das sich im Genom bewegen und an neuen Stellen einfügen kann.
Die Ursprünge und Evolution von BC200 im menschlichen Erbgut
Transposons machen etwa die Hälfte der menschlichen DNA aus. Die allermeisten dieser mobilen Elemente sind im Laufe der Evolution jedoch inaktiv geworden, während nur ein sehr kleiner Teil seine Fähigkeit zur Replikation behalten hat. Entstanden ist ein Vorläufer von BC200 vor rund 40 Millionen Jahren in einem gemeinsamen Primatenvorfahren, als ein uraltes mobiles Element für zelluläre Aufgaben umfunktioniert wurde. Heute kommt das Gen ausschließlich bei Menschen und eng verwandten Primaten vor.
Im normalen zellulären Alltag ist BC200 vor allem in Neuronen aktiv, wo es vermutlich die Übersetzung von Boten-RNAs in Proteine reguliert. Es kommt zudem in geringen Mengen auch in Keimzellen wie Spermien und Eizellen vor, womit potenziell die Gefahr erblicher Insertionen im Genom besteht. Forscher betonen, dass sich Evolution hier zweigleisig bewegt hat, ohne die beiden Eigenschaften sauber zu trennen.
Cedric Feschotte, Barbara McClintock Professor für Molekularbiologie und Genetik
Doppelter Sprung in das Molluscum-contagiosum-Virus
Der eigentliche Durchbruch gelang dem Team bei der Untersuchung von Virusgenomen. Die Forscher fanden zwei Insertionen von BC200 in einem Molluscum-contagiosum-Virus (MCV), einem infektiösen, aber überwiegend gutartigen menschlichen Poxvirus, das typischerweise Warzen auf der Haut verursacht. Das genetische Element ist demnach im Laufe der modernen Menschheitsgeschichte seit dem Erscheinen von Homo sapiens gleich zweimal in das Virus übergesprungen – schätzungsweise vor rund 100.000 Jahren.
Dass Wirbeltier-Transposons in freier Wildbahn in Viren entkommen, stellt ein seltenes Phänomen dar. Es wird hervorgehoben, dass solche Viren als Transportvehikel dienen könnten, um genetische Bausteine über Artgrenzen hinweg zu verbreiten. Da das Molluscum-contagiosum-Virus ausschließlich Hautzellen befällt, vermuten die Wissenschaftler, dass der Kopiervorgang des Gens ebenfalls in der Haut stattgefunden haben muss.
Bedeutung für Krebserkrankungen und neurologische Leiden
Die Aktivität des springenden Gens beschränkt sich nicht nur auf gesunde neuronale Bahnen. Auffällige Muster zeigen sich bei bestimmten Tumoren sowie in den Gehirnen von Alzheimer-Patienten, wo BC200 in stark erhöhtem Maße abgelesen wird. Dies nährt den Verdacht, dass die anhaltende Mobilität des Gens zu Mutationen und pathologischen Prozessen beitragen könnte.
Für zukünftige Untersuchungen plant das Team um Cedric Feschotte und seine Kollegen (darunter Cheng Sun von der Capital Normal University in Beijing sowie Ellen Pritham, die zum Zeitpunkt der Arbeit Assistant Professor an der University of Texas at Arlington war) der Frage nachzugehen, ob das Virus das humane Gen aktiv nutzt, um menschliche Wirtszellen zu manipulieren. Gleichzeitig wollen die Wissenschaftler entschlüsseln, ob und wie stark das Gen in Krebserkrankungen tatsächlich springt und dort Mutationen auslöst.
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