{"id":2129,"date":"2011-09-15T00:00:00","date_gmt":"2011-09-15T07:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/vermont.salk.edu\/news-release\/are-genes-our-destiny\/"},"modified":"2011-09-15T00:00:00","modified_gmt":"2011-09-15T07:00:00","slug":"are-genes-our-destiny","status":"publish","type":"disclosure","link":"https:\/\/www.salk.edu\/de\/news-release\/are-genes-our-destiny\/","title":{"rendered":"Sind Gene unser Schicksal?"},"content":{"rendered":"

LA JOLLA, CA \u2013 Ein \u201cversteckter\u201d Code, der mit der DNA von Pflanzen verbunden ist, erm\u00f6glicht es ihnen, neue biologische Merkmale weitaus schneller zu entwickeln und weiterzugeben, als bisher angenommen, so die Ergebnisse einer bahnbrechenden Studie von Forschern des Salk Institute for Biological Studies.\n<\/p>\n

\nDie Studie, die heute in der Fachzeitschrift Wissenschaft<\/em>, liefert die ersten Beweise daf\u00fcr, dass der \u201cepigenetische\u201d Code eines Organismus \u2013 eine zus\u00e4tzliche Schicht biochemischer Anweisungen in der DNA \u2013 sich schneller entwickeln kann als der genetische Code und biologische Merkmale stark beeinflussen kann.\n<\/p>\n

\nObwohl die Studie auf eine einzige Pflanzenart, die Arabidopsis thaliana, beschr\u00e4nkt war, die als das \u00c4quivalent der Laborratte in der Pflanzenwelt gilt, deuten die Ergebnisse darauf hin, dass die Merkmale anderer Organismen, einschlie\u00dflich des Menschen, ebenfalls dramatisch von biologischen Mechanismen beeinflusst werden k\u00f6nnten, die Wissenschaftler gerade erst zu verstehen beginnen.\n<\/p>\n

\n\u201cUnsere Studie zeigt, dass nicht alles in den Genen liegt\u201d, sagte Joseph Ecker<\/a>, Professor im Labor f\u00fcr pflanzliche Molekular- und Zellbiologie am Salk Institute, der das Forschungsteam leitete. \u201cWir haben festgestellt, dass diese Pflanzen einen epigenetischen Code haben, der flexibler und einflussreicher ist, als wir uns vorgestellt haben. Es gibt eindeutig eine erbliche Komponente, die wir noch nicht vollst\u00e4ndig verstehen. Es ist m\u00f6glich, dass wir Menschen einen \u00e4hnlich aktiven epigenetischen Mechanismus haben, der unsere biologischen Merkmale steuert und an unsere Kinder weitergegeben wird.\u201d\n<\/p>\n

\"Arabidopsis<\/p>\n

Arabidopsis<\/em> Pflanze<\/p>\n

Bild: Mit freundlicher Genehmigung des Salk Institute for Biological Studies<\/p>\n<\/div>\n

\nMit dem Aufkommen von Techniken zur schnellen Kartierung der DNA von Organismen haben Wissenschaftler festgestellt, dass die Gene, die im vierbuchstabigen DNA-Code gespeichert sind, nicht immer bestimmen, wie sich ein Organismus entwickelt und auf seine Umwelt reagiert. Je mehr Biologen die Genome verschiedener Organismen (ihren gesamten genetischen Code) kartieren, desto mehr entdecken sie Diskrepanzen zwischen dem, was der genetische Code vorschreibt, und dem, wie Organismen tats\u00e4chlich aussehen und funktionieren.\n<\/p>\n

\nTats\u00e4chlich basierten viele der wichtigsten Entdeckungen, die zu diesen Schlussfolgerungen f\u00fchrten, auf Studien an Pflanzen. Es gibt Merkmale wie Bl\u00fctenform und Fruchtpigmentierung bei einigen Pflanzen, die unter der Kontrolle dieses epigenetischen Codes stehen. Solche Merkmale, die die Vorhersagen der klassischen mendelschen Genetik widersprechen, finden sich auch bei S\u00e4ugetieren. Bei einigen M\u00e4usest\u00e4mmen zum Beispiel kann eine Fettleibigkeitstendenz von Generation zu Generation weitergegeben werden, aber kein Unterschied im genetischen Code von dicken und d\u00fcnnen M\u00e4usen erkl\u00e4rt diesen Gewichtsunterschied.\n<\/p>\n

\nWissenschaftler haben sogar festgestellt, dass eineiige menschliche Zwillinge trotz \u00fcbereinstimmender DNA-Sequenzen unterschiedliche biologische Merkmale aufweisen. Sie haben die Theorie aufgestellt, dass solche unerkl\u00e4rlichen Unterschiede das Ergebnis epigenetischer Variationen sein k\u00f6nnten.\n<\/p>\n

\n\u201cDa keines dieser Muster von Variation und Vererbung dem entspricht, was die genetische Sequenz besagt, fehlt eindeutig ein Teil der \u2018genetischen\u2019 Erblichkeit\u201d, sagte Ecker.\n<\/p>\n

\nEcker und andere Wissenschaftler haben diese geheimnisvollen Muster auf chemische Markierungen zur\u00fcckgef\u00fchrt, die als Schicht der genetischen Kontrolle \u00fcber der DNA-Sequenz dienen. So wie genetische Mutationen spontan auftreten und an nachfolgende Generationen vererbt werden k\u00f6nnen, k\u00f6nnen epigenetische Mutationen bei Individuen entstehen und sich in der breiteren Bev\u00f6lkerung verbreiten.\n<\/p>\n

\nObwohl Wissenschaftler eine Reihe epigenetischer Merkmale identifiziert haben, war wenig dar\u00fcber bekannt, wie oft sie spontan auftraten, wie schnell sie sich in einer Population ausbreiten konnten und welchen Einfluss sie auf die biologische Entwicklung und Funktion haben konnten.\n<\/p>\n

\n\u201cDie Wahrnehmung des Ausma\u00dfes epigenetischer Variation bei Pflanzen von Generation zu Generation variiert innerhalb unserer wissenschaftlichen Gemeinschaft stark\u201d, sagte Robert Schmitz, Postdoktorand in Eckers Labor und Hauptautor der Arbeit. \u2019Wir haben tats\u00e4chlich das Experiment durchgef\u00fchrt und festgestellt, dass es insgesamt nur sehr geringe Ver\u00e4nderungen zwischen den einzelnen Generationen gibt, aber spontane Epimutationen existieren in Populationen und treten mit einer viel h\u00f6heren Rate auf als die DNA-Mutationsrate, und manchmal hatten sie einen starken Einfluss darauf, wie bestimmte Gene exprimiert wurden.\u201c\n<\/p>\n

\nIn ihrer Studie kartierten die Forscher vom Salk Institute und ihre Kooperationspartner vom Scripps Research Institute das Epigenom einer Population von Arabidopsis-Pflanzen und beobachteten anschlie\u00dfend, wie sich diese biochemische Landschaft nach 30 Generationen ver\u00e4ndert hatte. Diese Kartierung bestand darin, den Zustand aller Stellen auf dem DNA-Molek\u00fcl zu erfassen, die eine chemische Modifikation, bekannt als Methylierung, erfahren k\u00f6nnen. Dies ist eine wichtige epigenetische Ver\u00e4nderung, die die Expression bestimmter zugrunde liegender Gene beeinflussen kann. Anschlie\u00dfend beobachteten sie, wie sich die Methylierungszust\u00e4nde dieser Stellen \u00fcber die Generationen hinweg entwickelten.\n<\/p>\n

\"Generational<\/p>\n

Generationenvererbung der DNA-Methylierung<\/p>\n

\nObwohl die spontanen Raten genetischer Mutationen gut verstanden sind, blieben die Raten epigenetischer Variationen in der DNA-Methylierung bis jetzt ein R\u00e4tsel. Anhand der Pflanze Arabidopsis thaliana (in der Mitte abgebildet) wurde die generationen\u00fcbergreifende Variation der DNA-Methylierung in f\u00fcnf Linien identifiziert, die durch 30 Wachstumsgenerationen getrennt waren, wie durch die methylierten rosa Cs und die unmethylierten gr\u00fcnen Cs angezeigt wird.\n<\/p>\n

\nBild: Konzept\/Kunstwerk\/Bildgestaltung: Robert Schmitz, Joseph R. Ecker, Salk Institute for Biological Studies<\/p>\n<\/div>\n

\nDie Pflanzen waren allesamt Klone eines einzigen Vorfahren, sodass ihre DNA-Sequenzen \u00fcber die Generationen hinweg im Wesentlichen identisch waren. Daher waren Ver\u00e4nderungen in der Expression bestimmter genetischer Merkmale bei den Pflanzen wahrscheinlich auf spontane Ver\u00e4nderungen in ihrem epigenetischen Code zur\u00fcckzuf\u00fchren \u2013 Variationen in der Methylierung der DNA-Stellen \u2013 und nicht auf Variationen in den zugrunde liegenden DNA-Sequenzen.\n<\/p>\n

\n\u201cMan k\u00f6nnte diese Art von Studie nicht an Menschen durchf\u00fchren, da unsere DNA jede Generation gemischt wird\u201d, sagte Ecker. \u201cIm Gegensatz zu Menschen lassen sich einige Pflanzen leicht klonen, sodass wir die epigenetische Signatur ohne all den genetischen L\u00e4rm sehen k\u00f6nnen.\u201d\n<\/p>\n

\nDie Forscher entdeckten, dass jedes Jahr bis zu einige Tausend Methylierungsstellen in der DNA der Pflanzen ver\u00e4ndert wurden. Obwohl dies einen kleinen Anteil der sch\u00e4tzungsweise sechs Millionen auf der Arabidopsis-DNA vorhandenen Methylierungsstellen darstellt, \u00fcbertrifft es die Spontanver\u00e4nderungsrate auf der DNA-Sequenzebene um etwa f\u00fcnf Gr\u00f6\u00dfenordnungen.\n<\/p>\n

\nDies deutet darauf hin, dass der epigenetische Code von Pflanzen \u2013 und durch Erweiterung auch von anderen Organismen \u2013 weitaus flie\u00dfender ist als ihr genetischer Code.\n<\/p>\n

\nNoch \u00fcberraschender war das Ausma\u00df, in dem einige dieser Ver\u00e4nderungen Gene ein- oder ausschalteten. Eine Reihe von Pflanzengenen, die vererbbare Ver\u00e4nderungen in der Methylierung erfuhren, erlebten auch erhebliche Ver\u00e4nderungen in ihrer Expression \u2013 dem Prozess, durch den Gene Zellfunktionen durch Proteinproduktion steuern.\n<\/p>\n

\nDas bedeutete, dass sich das Epigenom der Pflanzen nicht nur trotz fehlenden starken Umwelteinflusses schnell ver\u00e4nderte, sondern dass diese Ver\u00e4nderungen einen starken Einfluss auf die Form und Funktion der Pflanzen haben konnten.\n<\/p>\n

\nEcker sagte, die Ergebnisse der Studie lieferten einige der ersten Beweise daf\u00fcr, dass der epigenetische Code schnell und mit dramatischen Auswirkungen umgeschrieben werden kann. \u201cDas bedeutet, dass Gene kein Schicksal sind\u201d, sagte er. \u201cWenn wir unseren Pflanzen \u00e4hneln, kann sich unser Epigenom m\u00f6glicherweise auch relativ schnell spontanen Ver\u00e4nderungen unterziehen, die einen starken Einfluss auf unsere biologischen Merkmale haben k\u00f6nnten.\u201d\n<\/p>\n

\nNachdem sie das Ausma\u00df spontaner epigenetischer Mutationen aufgezeigt haben, planen die Forscher des Salk Institute, die biochemischen Mechanismen zu entschl\u00fcsseln, die es diesen Ver\u00e4nderungen erm\u00f6glichen, aufzutreten und von Generation zu Generation weitergegeben zu werden.\n<\/p>\n

\nSie hoffen auch zu untersuchen, wie unterschiedliche Umweltbedingungen, wie z. B. Temperaturunterschiede, epigenetische Ver\u00e4nderungen bei den Pflanzen hervorrufen k\u00f6nnen oder ob epigenetische Merkmale den Pflanzen umgekehrt mehr Flexibilit\u00e4t bei der Bew\u00e4ltigung von Umweltver\u00e4nderungen bieten.\n<\/p>\n

\n\u201cWir glauben, dass diese epigenetischen Ereignisse Gene zum Schweigen bringen k\u00f6nnten, wenn sie nicht ben\u00f6tigt werden, und sie dann wieder einschalten, wenn \u00e4u\u00dfere Bedingungen dies erfordern\u201d, sagte Ecker. \u201cWir werden nicht wissen, wie wichtig diese Epimutationen sind, bis wir ihre Wirkung auf die Pflanzeneigenschaften messen, und wir sind gerade erst so weit, dass wir diese Experimente durchf\u00fchren k\u00f6nnen. Das ist sehr aufregend.\u201d\n<\/p>\n

\nDie Forschung wird von der National Science Foundation, den National Institutes of Health, dem Howard Hughes Medical Institute, der Gordon und Betty Moore Foundation sowie der Mary K. Chapman Foundation unterst\u00fctzt.\n<\/p>\n


\n\u00dcber das Salk Institute for Biological Studies:<\/strong>
\nDas Salk Institute for Biological Studies ist eine der weltweit f\u00fchrenden Institutionen f\u00fcr Grundlagenforschung, an der international renommierte Fakult\u00e4tsmitglieder grundlegende Fragen der Biowissenschaften in einem einzigartigen, kollaborativen und kreativen Umfeld untersuchen. Mit dem Fokus auf Entdeckungen und die Ausbildung zuk\u00fcnftiger Forschergenerationen leisten Salk-Wissenschaftler bahnbrechende Beitr\u00e4ge zu unserem Verst\u00e4ndnis von Krebs, Alterung, Alzheimer, Diabetes und Infektionskrankheiten durch die Untersuchung von Neurowissenschaften, Genetik, Zell- und Pflanzenbiologie sowie verwandten Disziplinen.\n<\/p>\n

\nDie Leistungen der Fakult\u00e4t wurden mit zahlreichen Auszeichnungen gew\u00fcrdigt, darunter Nobelpreise und Mitgliedschaften in der National Academy of Sciences. Das 1960 vom Polio-Impfstoff-Pionier Dr. Jonas Salk gegr\u00fcndete Institut ist eine unabh\u00e4ngige gemeinn\u00fctzige Organisation und ein architektonisches Wahrzeichen.<\/p>","protected":false},"featured_media":0,"template":"","faculty":[42],"disease-research":[],"class_list":["post-2129","disclosure","type-disclosure","status-publish","hentry","faculty-joseph-ecker"],"acf":[],"yoast_head":"\nAre genes our destiny? - Salk Institute for Biological Studies<\/title>\n<meta name=\"robots\" content=\"index, follow, max-snippet:-1, max-image-preview:large, max-video-preview:-1\" \/>\n<link rel=\"canonical\" href=\"https:\/\/www.salk.edu\/de\/news-release\/are-genes-our-destiny\/\" \/>\n<meta property=\"og:locale\" content=\"de_DE\" \/>\n<meta property=\"og:type\" content=\"article\" \/>\n<meta property=\"og:title\" content=\"Are genes our destiny? - Salk Institute for Biological Studies\" \/>\n<meta property=\"og:description\" content=\"LA JOLLA, CA\u2014A “hidden” code linked to the DNA of plants allows them to develop and pass down new biological traits far more rapidly than previously thought, according to the findings of a groundbreaking study by researchers at the Salk Institute for Biological Studies.\" \/>\n<meta property=\"og:url\" content=\"https:\/\/www.salk.edu\/de\/news-release\/are-genes-our-destiny\/\" \/>\n<meta property=\"og:site_name\" content=\"Salk Institute for Biological Studies\" \/>\n<meta property=\"og:image\" content=\"https:\/\/www.salk.edu\/wp-content\/uploads\/2023\/03\/salk-institute-preview-image.jpg\" \/>\n\t<meta property=\"og:image:width\" content=\"628\" \/>\n\t<meta property=\"og:image:height\" content=\"329\" \/>\n\t<meta property=\"og:image:type\" content=\"image\/jpeg\" \/>\n<meta name=\"twitter:card\" content=\"summary_large_image\" \/>\n<meta name=\"twitter:label1\" content=\"Est. reading time\" \/>\n\t<meta name=\"twitter:data1\" content=\"7 minutes\" \/>\n<script type=\"application\/ld+json\" class=\"yoast-schema-graph\">{\"@context\":\"https:\\\/\\\/schema.org\",\"@graph\":[{\"@type\":\"WebPage\",\"@id\":\"https:\\\/\\\/www.salk.edu\\\/news-release\\\/are-genes-our-destiny\\\/\",\"url\":\"https:\\\/\\\/www.salk.edu\\\/news-release\\\/are-genes-our-destiny\\\/\",\"name\":\"Are genes our destiny? 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