Genomstruktur des gemeinsamen Vorfahren von Menschen und Fischen entschlüsselt

Dank der Sequenzierung des Genoms des Fisches Tetraodon nigroviridis, gelang es einem internationalen Konsortium, koordiniert vom Forscherteam um Jean Weissenbach (CNRSGenoscope), die Genomstruktur des gemeinsamen Vorfahren von Menschen und Fischen, der wahrscheinlich aus nur 12 Chromosomen bestand, zu enthüllen. Diese Ergebnisse wurden am 21. Oktober 2004 in der Zeitschrift Nature vom internationalen Konsortium, das eine große Anzahl an französischen Forscherteams des CNRS einschließt, veröffentlicht.

Tetraodon nigroviridis ist ein kleiner, unter Aquariumliebhabern wohlbekannter Fisch aus Südostasien, dessen Besonderheit darin besteht, das kleinste unter den Wirbeltieren bekannte Genom zu besitzen. Obwohl das menschliche Genom achtmal größer ist, weisen die Gene des Menschen und des Tetraodon große Sequenzähnlichkeiten auf. Deshalb hat das Team um Jean Weissenbach vom Genoscope (Genopole® d’ Evry) Tetraodon als Modell für die komparative Analyse des menschlichen Genoms gewählt.

Diese Sequenzähnlichkeiten dienen den Biologen als wichtiges Untersuchungsmittel. Sie wissen, dass die während der Evolution erhaltenen Muster im allgemeinen Genen entsprechen. Durch den Sequenzvergleich zweier unterschiedlicher Tierorganismen können sie die Sequenzen wiedererkennen, die den Genen inmitten der gewaltigen „nicht bezeichneten“ Informationsmasse entsprechen. Dank der ersten Ergebnisse der Sequenzanalyse von Tetraodon, die im Jahre 1997 begonnen wurde, konnten die Genoscope Forscher seit 2000 die Anzahl der menschlichen Gene auf 30.000 schätzen, und so die bis dahin geltenden Schätzungen von etwa 100 000 Genen nach unten korrigieren. Dieses Ergebnis wurde seitdem durch ausführliche Analysen des menschlichen Genoms bestätigt.

Die in Nature veröffentlichte Sequenzanalyse umfaßt etwa 90% des Genoms des Tetraodon. Die Forscher konnten Gene charakterisieren, von denen man annahm, dass sie bei Fischen nicht vorkommen. Durch den Vergleich mit dem Genom von Tetraodon konnten sie ebenfalls 900 neue Gene identifizieren, die vorher noch nicht beim Menschen entdeckt wurden. Die Lokalisierung der Gene auf den Chromosomen von Tetraodon hat zum ersten Mal die Möglichkeit geschaffen, die Chromosomorganisation von Genomen bei Säugetieren und Fischen zu vergleichen, zwei Stämme, deren letzter gemeinsamer Vorfahr im Paleozoikum Zeitalter vor ungefähr 450 Millionen Jahren lebte.

Die Untersuchung der Gene von Tetraodon, zunächst innerhalb des Genoms und anschließend im Vergleich mit den menschlichen Genen ergab, daß die Fische ihr Genom kurze Zeit nach der Trennung der beiden Stämme, die zur Trennung von Mensch und Fisch geführt hat, verdoppelt haben. „Dieser Entwicklungsmechanismus ist bei Pflanzen bekannt, bei Tieren und Wirbeltieren jedoch sehr selten“ kommentiert Jean Weissenbach. „Die Folgen sind sehr wichtig, denn dieser Mechanismus verleiht einer Art ein wichtiges Potential für die Erfindung neuer biologischer Funktionen“.

Diese Analyse des Genoms von Tetraodon hat es den Genoscope Forschern ermöglicht, das Chromosomenmosaik der überlieferten Segmente hervorzuheben, das das menschliche Genom ausmacht und einen Teil der Entwicklungsgeschichte des Menschen, seit dem letzten mit den Fischen gemeinsamen Vorfahren, aufzudecken.

Kontakt:

Jean Weissenbach, Email: jsbach@genoscope.cns.fr, Tel. +33 (0)1 60 87 25 02
Hugues Roest Crollius, Email: hrc@ens.fr, Tel. +33 (0)1 44 32 23 70
Olivier Jaillon, Email: jsbach@genoscope.cns.fr, Tel. +33 (0)1 60 87 25 30
Jean-Pierre Ternaux, Email: jean-pierre.ternaux@cnrs-dir.fr, Tel. +33 (0)1 44 96 43 90