ETH Zürich entdeckt entscheidende Gene
Deaktivierung weiblicher X-Chromosome erforscht
publiziert: Dienstag, 11. Aug 2015 / 15:27 Uhr
Ein aktives X-Chromoson.
Ein aktives X-Chromoson.

Zürich - Die somatischen Zellen der Frau verfügen über zwei X-Chromosome, die der Männer nur über eines. Wären beide X-Chromosomen und alle ihre Gene bei Frauen aktiv, verfügten sie über doppelt so viele Kopien der Proteine, die sie produzieren wie Männer.

Die Folge: ein Ungleichgewicht, das die Biochemie im Körper stören würde. Die Natur stellt sicher, dass das nicht geschehen kann. Eines der beiden X-Chromosome wird bei Frauen im Mutterleib komplett deaktiviert. Der für diese Deaktivierung verantwortliche Mechanismus ist jedoch noch nicht vollständig erforscht.

Stammzellen von Mäusen

Tests mit Mäusen haben gezeigt, dass das RNA-Molekül Xist sehr wichtig ist. Mehrere Hundert Kopien davon binden sich an eines der beiden X-Chromosome an. Forscher der ETH Zürich um Anton Wutz gehen jedoch davon aus, dass diese RNA-Moleküle an andere Moleküle andocken, die dann ihrerseits das Chromosom deaktivieren.

Für Studie benutzten die Experten Stammzellen von Mäusen, die über zwei bestimmte Eigenschaften verfügten. Sie hatten erstens wie unbefruchtete Eizellen nur eines jeder Chromosome. Zweitens wurden sie in dem Ausmass modifiziert, das es den Forschern ermöglicht hat, die Xist-RNA permanent herzustellen. Das führte zur Inaktivierung des einzelnen X-Chromosoms und dem Absterben der Zellen. Verantwortlich dafür war, dass die Gene, die für ein weiteres Überleben nötig waren, nicht mehr genutzt werden konnten.

Weitere Studien notwendig

In einem Stammzellen-Experiment wurde ermittelt, welche Gene für die Inaktivierung des X-Chromosoms von Bedeutung waren. Dieses Experiment lässt sich auch als eine Art Rettungsaktion für die Stammzellen sehen, die sonst abgestorben wären. Konkret wurde ein Virus genutzt, das nach dem Zufallsprinzip einzelne Gene im genetischen Material von zahlreichen Stammzellen schädigt. Die Einbringung des Virus zerstörte ein Gen, das für die Xist-RNA erforderlich war, um das X-Chromosom zu inaktivieren. In der Folge wurde das X-Chromosom nicht deaktiviert und die damit in Zusammenhang stehenden Zellen überlebten.

In einem nächsten Schritt gelang es den Wissenschaftlern, die überlebenden Stammzellen zu isolieren und sieben Gene zu identifizieren, die eine entscheidende Rolle bei der Inaktivierung des X-Chromosoms spielen. Eines dieser Gene trägt die Bezeichnung Spen. Es war bereits bekannt, dass Spen ein Protein produziert, das es ihm ermöglicht, sich an RNA anzubinden und in erster Linie verhindert, dass die Gene gelesen werden.

In anderen Experimenten gelang es den Schweizern zu zeigen, dass das Fehlen von Spen bei Mäusen dafür verantwortlich ist, dass die Proteine, die eine Veränderung der Chromosomstruktur bewirken, sich nicht gleich effektiv am X-Chromosom ansammeln. Laut Wutz sind weitere Studien erforderlich, um diesen Mechanismus genau zu verstehen und herauszufinden, welche Rolle die neu entdeckten Gene konkret spielen.

(jz/pte)

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