Forscher haben ein menschliches Gehirngen namens BC200 entdeckt, das seine neuronale Funktion mit der Mobilität eines sogenannten springenden Gens verbindet. In einer am 24. September in der Fachzeitschrift Science veröffentlichten Studie wiesen Wissenschaftler der Cornell University nach, dass diese Gensequenzen im Laufe der Evolution mehrfach in ein menschliches Hautvirus gewandert sind.
Die Evolution trennt normalerweise strikt zwischen festen Genen und mobilen DNA-Abschnitten. Transposons oder springende Gene machen fast die Hälfte des menschlichen Erbguts aus, können sich durch Replikation im Genom bewegen und bergen dadurch auch Risiken für Mutationen. Wenn ein solches mobiles Element im Laufe von Millionen Jahren für eine feste zelluläre Aufgabe rekrutiert wird, verliert es gewöhnlich seine ursprüngliche Beweglichkeit. Bei dem Gen BC200 verhält sich dies jedoch anders.
Die Evolutionsgeschichte und neuronale Funktion des Gens BC200
Das Gen BC200 ist hauptsächlich in Neuronen aktiv und reguliert dort vermutlich die Proteinsynthese. Sein evolutionärer Ursprung reicht rund 35 bis 55 Millionen Jahre zurück in den gemeinsamen Vorfahren von Affen und Menschen. Vor etwa 40 Millionen Jahren wurde dieser Vorläufer für eine zelluläre Rolle in Gehirnzellen in Anspruch genommen.
Wissenschaftler untersuchten die Genomdaten von Hunderten Personen und fanden heraus, dass die Transposition während der Evolution der Primaten fortbestanden hat. Dabei untersuchten Forscher der Cornell University verfügbare Poxviren auf Sequenzen, die mobilen genetischen Elementen ähneln.
Nachweis von BC200-Sequenzen im Molluscum contagiosum Virus
Der überraschendste Befund der Untersuchung war die Entdeckung von zwei BC200-abgeleiteten Sequenzen im Genom des Molluscum contagiosum Virus (MCV), einem Poxvirus, das menschliche Hautzellen infiziert und kleine Läsionen verursacht. Eine dieser Sequenzen umfasst die gesamte Alu-abgeleitete Domäne des menschlichen Gens, während die andere kürzer und an beiden Enden unvollständig ist.
Analysen zeigten, dass diese viralen Insertionen das Resultat zweier voneinander unabhängiger Transferereignisse sind. Das springende Gen nutzte dabei vermutlich die Maschinerie eines anderen mobilen Elements namens LINE-1, um RNA in DNA umzuschreiben und in das virale Erbgut zu gelangen.
Mögliche Zusammenhänge mit Erkrankungen und offene Fragen
Die Entdeckung wirft neue Fragen über die Rolle des Gens bei menschlichen Erkrankungen auf. Obwohl kein direkter kausamer Nachweis vorliegt, ist BC200 in bestimmten Tumoren sowie in den Gehirnen von Alzheimer-Patienten in erhöhten Mengen nachweisbar. Wissenschaftler wollen nun klären, ob die Mobilität des Gens in Krebszellen aktiv zu Mutationen beitragen kann und ob das Virus die Sequenzen nutzt, um Wirtszellen zu manipulieren.
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