„Müll-DNA“ doch kein Müll: Millionen von Schaltern

Lange galten im menschliche Erbgut nur die Gene als relevant. Das „Encode“-Projekt beweist nun das Gegenteil – sinnlose Teile der DNA gibt es demnach kaum.

Insgesamt besitzen 80,4 Prozent des menschlichen Genoms in mindestens einem Zelltyp zumindest eine Funktion. Bild: dpa

LONDON/WASHINGTON dpa | Ein weit größerer Teil des menschlichen Erbguts als bislang angenommen hat eine Funktion. Mehr als 80 Prozent besitzen zumindest eine Aufgabe. Sinnlose Abschnitte – sogenannte Junk-DNA – gibt es kaum, wie das Mammutprojekt „Encode“ ergeben hat.

In der „Encyclopedia of DNA Elements“ (Enzyklopädie der Erbgutelemente) erfassen Wissenschaftler, welche Funktion die etwa drei Milliarden Basenpaare der menschlichen DNA haben. In Fachjournalen wie Nature und Genome Research sind rund 30 Beiträge zu den Ergebnissen veröffentlicht.

Das Projekt erweitere das Wissen über Krankheiten, bei denen genetische Faktoren eine Rolle spielen und sei eine wachsende Ressource für neue Ansätze in der Biomedizin, schreibt das „Encode“-Konsortium in einem Übersichtsartikel in Nature. Beteiligt sind mehr als 440 Forscher aus über 30 Instituten. Die bisher 15 Terabytes (15 Billionen Bytes) an Rohdaten sind frei zugänglich.

Mehr als 1640 Datensätze zu 147 Zelltypen seien in die Datenbank eingeflossen, schreibt das „Encode“-Konsortium. Und es wird klar: Die „Junk-DNA“ ist in Wirklichkeit ein gewaltiger Steuerungsapparat für die Abläufe in den Zellen. „In unserem Genom wimmelt es nur so von Schaltern: Millionen von Stellen, die dafür verantwortlich sind, ob ein Gen an- oder abgeschaltet wird“, erläutert „Encode“-Analysekoordinator Ewan Birney in einer Mitteilung des European Bioinformatics Institute (EMBL-EBI).

2003 war beim Humangenomprojekt die Reihenfolge der Erbgutbausteine des Menschen abschließend bestimmt worden. Im Anschluss war vom National Human Genome Research Institute (NHGRI) in Bethesda (US-Staat Maryland) das öffentliche Forschungskonsortium „Encode“ ins Leben gerufen worden. Ziel ist es, alle Elemente im Erbmaterial DNA aufzuspüren, die eine Funktion haben.

Viel mehr Informationen gespeichert

Nur ein Bruchteil des menschlichen Erbguts enthält Gene, Abschnitte mit Bauplänen für die Proteine der Zelle. Lange Zeit war angenommen worden, dass große Bereiche der DNA überflüssiger, im Verlauf der Evolution angesammelter Müll (Junk-DNA) sind. Bei einem „Encode“-Pilotprojekt hatten Forscher bis 2007 ein Prozent des menschlichen Genoms untersucht. Gezeigt wurde, dass im humanen Erbmaterial viel mehr Informationen gespeichert sind als angenommen.

Jetzt ist ganz klar: Die „Junk-DNA“ ist in Wirklichkeit ein gewaltiger Steuerungsapparat für die Abläufe in den Zellen. „In unserem Genom wimmelt es nur so von Schaltern: Millionen von Stellen, die dafür verantwortlich sind, ob ein Gen an- oder abgeschaltet wird“, erläutert „Encode“-Analysekoordinator Ewan Birney in einer Mitteilung des European Bioinformatics Institute (EMBL-EBI).

Nicht nur Veränderungen in den Genen, sondern auch Abweichungen in diesen bisher wenig berücksichtigten Bereichen können zu Krankheiten führen. Forscher um John Stamatoyannopoulos von der University of Washington in Seattle zeigten dies für die chronische Darmentzündung Morbus Crohn, die Nervenkrankheit Multiple Sklerose und Herzleiden.

Regulatorische Bereiche

Veränderungen der regulatorischen Bereiche außerhalb der eigentlichen Gene seien in diese und andere Krankheiten tiefgreifend involviert, berichten die Wissenschaftler im Fachmagazin Science. Insgesamt besitzen – nach derzeitigem Stand – 80,4 Prozent des menschlichen Genoms in mindestens einem Zelltyp zumindest eine Funktion.

Einige beeinflussen, ob und wann ein Gen abgelesen wird, andere wirken sich auf die Struktur des Erbguts aus. Die Arbeit sei noch lange nicht zu Ende, erklärt Nature-Autor Brendan Maher. Niemand wisse, wie viel mehr Informationen das Genom in den rund 180 verschiedenen Zelltypen noch bereithalte. Bis zu einem umfassenden Handbuch zur Funktion des Menschen ist es noch immer ein weiter Weg.