Ein Meilenstein auf dem Weg zur Entschlüsselung eines ungewöhnlichen Genoms

Wissenschaftlern der Abteilung Genomanalyse des Institutes für Molekulare Biotechnologie (IMB) in Jena und des Institutes für Biochemie I der Medizinischen Fakultät der Universität zu Köln ist es in Zusammenarbeit mit weiteren internationalen Gruppen gelungen, das größte (Chromosom 2) der sechs Chromosomen von Dictyostelium discoideum zu entschlüsseln und zu analysieren. Heute (04.07.2002) wird das Ergebnis in der renommierten Fachzeitschrift Nature publiziert (Nature 418 (2002) pp. 79-85).

Dictyostelium, eine freilebende Amöbe, ist ein Modellorganismus für die Erforschung grundlegender zell- und entwicklungsbiologischer Fragestellungen. Die Einzelzellen sind sehr beweglich und die dabei zugrunde liegenden molekularen Vorgänge sind sehr gut mit denen von Leukozyten (weißen Blutkörperchen) vergleichbar. Unter ungünstigen Lebensbedingungen entwickelt sich Dictyostelium zu einem vielzelligen und koordiniert beweglichen Organismus. Das macht ihn zum idealen Objekt, um die Grundlagen der Mehrzelligkeit zu studieren. Die Analyse des Genoms dieser Spezies bildet die Voraussetzung für weitergehende funktionelle Studien. Mit 34 Mb ist das Genom relativ klein, auf Grund seiner Zusammensetzung jedoch erheblich schwieriger zu bearbeiten als z.B. das menschliche Genom. Das Dictyostelium Genom enthält nicht nur einen – für einen niederen Eukaryoten relativ hohen – Anteil an repetitiven Elementen (so genannte Junk-DNA), sondern ist außerdem gekennzeichnet durch eine Überrepräsentation zweier der vier ’Genombausteine’: Adenin und Thymin machen fast 80 % aller Bausteine aus, Guanin und Cytosin dagegen nur knapp 20 %.

In einem von der DFG geförderten Projekt haben das IMB und das Institut für Biochemie I der Medizinischen Fakultät der Universität zu Köln einen Meilenstein bei der Analyse dieses interessanten Organismus erreicht. Den beiden Gruppen ist es gelungen, knapp ein Viertel des Genoms zu entschlüsseln. Damit kann ein Einblick in das Funktionieren eines Organismus erlangt werden, der sich stammesgeschichtlich vor der Entstehung der Tiere und Pilze aber nach der Evolution des Pflanzenreichs entwickelte. Die Daten aus dieser Entschlüsselung stellen eine wertvolle Ressource für viele Arbeitsgruppen weltweit dar.

Die Analysen zeigen, dass wesentliche Bestandteile der Zellmaschinerie, die in höheren Organismen vorkommen, schon in relativ einfachen Arten vorhanden sind. Unter anderem konnten die Wissenschaftler auch Gene in diesem Genom lokalisieren, die in veränderter Form beim Menschen Krankheiten auslösen. Dies eröffnet Perspektiven zum Verständnis des Krankheitsgeschehens und kann damit auch zur Entwicklung von Behandlungsmethoden führen.

Die Analyse dieses größten Chromosoms von D. discoideum ist der erste wichtige Schritt zur Entschlüsselung des gesamten Genoms. Wenn dieses Ziel im nächsten Jahr erreicht sein wird, sollen im nächsten Schritt, alle Gene dieses Organismus funktionell untersucht werden.

Kontakt:

Dr. Gernot Glöckner
Institut für Molekulare Biotechnologie
Abteilung Genomanalyse
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