Molekularbiologie

Auf der Spur eines uralten, genetischen Konfliktes

Julius Brennecke untersucht, wie Zellen Parasiten im Genom finden und abwehren.

LANDSTRASSE. Damit Leben auf der Erde entstehen konnte, war es essentiell, einen Mechanismus zu entwickeln welcher es erlaubt, Erbinformation zu verdoppeln und somit an Tochterzellen weiterzugeben. Doch sobald es diese vererbbare Substanz – später in Form von DNA – gab, entstanden auch Trittbrettfahrer, die diese Strategie ausnutzten.

Die ausgeklügeltsten davon kennen wir heute als Viren. Sie bauen sich in unser Genom (die Gesamtheit unserer Erbinformation) ein und werden so von Zelle zu Zelle weitergegeben, bis eine Krankheit ausbricht.

Trittbrettfahrer Transposon

Heute besteht die Hälfte unseres Genoms aus sogenannten Transposons, der primitivsten Art dieser Trittbrettfahrer. Julius Brennecke forscht seit zehn Jahren am Institut für molekulare Biotechnologie der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (IMBA). Sein Team arbeitet an den Wirkmechanismen dieser Transposons und ihrer Ko-Evolution mit unseren Genomen: „Wenn ein Virus oder ein Transposon im Genom sitzt, ist das meist schädlich für die Zelle. Transposons zu erkennen und exakt zu entfernen ist für die Zelle sehr schwierig, denn dabei würden Doppelstränge der DNA brechen – und das kann zu Mutationen führen.“ Zellen müssen daher mit der Transposonlast leben und lernen diese in Schach zu halten. Hin und wieder birgt diese Bürde aber auch ein großes, evolutionäres Potential: Da Transposons im Genom hin und her hüpfen, können sie so wichtige Infos transportieren: „Wir haben auf diese Weise schon viele Dinge von den Transposons geklaut.“ Dazu gehören Schalter, die Gene an- oder ausschalten können bis hin zu regelrechten Superproteinen, die für unser Immunsystem essentiell sind.

Brennecke interessiert sich insbesondere für die Erkennung dieser Transposons und den gegen sie gerichteten Abwehrmechanismus in Tieren. Man findet diesen in Schwämmen, den einfachsten tierischen Vielzellern, bis hin zu höheren Tieren wie dem Menschen. Um Proteine herzustellen, kopiert sich DNA in sogenannte RNA, die anders als DNA nur in Form eines Stranges vorkommt. Der Abwehrmechanismus greift virale RNAs mithilfe sogenannter kleinen RNAs an. Diese funktionieren wie ein Spiegelbild, das genau auf sie passt, und zerstören sie so. „Die Schwierigkeit ist es, kleine RNAs zu erstellen, die nur gegen Transposons wirken, da diese ja gleich aussehen wie die eigenen Gene.“, erklärt der Molekularbiologe. Wird dieser Abwehrmechanismus ausgeschaltet, werden die Fliegen – das Versuchstier seines Teams – unfruchtbar und sterben somit irgendwann aus. „Wir arbeiten an einem kleinen Aspekt eines der ältesten, genetischen Konflikte auf diesem Planeten. Ohne ihm würden wir vermutlich noch als Einzeller in irgendeiner Suppe herumschwimmen. Sich das zu überlegen, finde ich wahnsinnig spannend.“