Zürcher Forscher entdecken neue Funktion von «Junk-DNA»
«Junk-DNA» ist laut neuer Studie doch kein genetischer Müll. Sich wiederholende Erbgut-Abschnitte dienen als eine Art Strichcode, damit sich Chromosomen korrekt paaren, wie Forschende der ETH Zürich in einer neuen Studie zeigten.
«Der Begriff 'Junk-DNA' ist nicht länger haltbar», wurde Studienleiter Madhav Jagannathan am Montag in einer Mitteilung der ETH Zürich zitiert. Jede Körperzelle besitzt einen doppelten Chromosomensatz: Die eine Hälfte des Erbguts stammt von der Mutter, die andere vom Vater. Bei der Bildung von Eizellen und Samenzellen muss dieser doppelte Satz exakt halbiert werden, damit sich die Chromosomenzahl bei der Befruchtung nicht von Generation zu Generation verdoppelt.
Dazu müssen sich im dichten Chaos des Zellkerns jeweils die passenden Gegenstücke – also das mütterliche und das väterliche Exemplar desselben Chromosoms – suchen und paarweise verbinden. Wie dieser Vorgang in der Zelle genau abläuft, war bislang unklar, wie die ETH Zürich am Montag mitteilte.
Experimente mit Fliegen
Für ihre in der Fachzeitschrift «Nature Communications» veröffentlichte Studie entfernten Forschende der ETH Zürich bei Taufliegen die entsprechenden DNA-Abschnitte. In der Folge kam es zu Fehlpaarungen, bei denen Chromosomen an falsche Partner andockten. «Das zeigte uns, dass die Satelliten-DNA wie eine Erkennungshilfe funktioniert und dafür sorgt, dass sich die jeweils zusammengehörenden Chromosomen zuverlässig finden», wird Erstautorin Lena Skrutl in der Mitteilung zitiert.
Zudem identifizierte das Forschungsteam ein Protein namens D1, das an bestimmte Satelliten-DNA-Sequenzen bindet und die Verbindung von Chromosomen fördern kann. Die Experimente deuten darauf hin, dass D1 an der Vermittlung der Chromosomenpaarung beteiligt ist.
Mögliche Erklärung für Artbildung
Die Entdeckung liefert zugleich Hinweise darauf, wie neue Arten entstehen könnten. Satelliten-DNA verändert sich im Laufe der Evolution sehr schnell. Wird eine Population geografisch getrennt, entwickeln sich die DNA-Strichcodes in den Gruppen unabhängig voneinander.
Treffen die Populationen nach langer Zeit wieder aufeinander, könnten die Erkennungsmuster nicht mehr zusammenpassen und eine Fortpflanzung nicht mehr möglich sein. Beobachtungen bei Kreuzungen zwischen verschiedenen Taufliegen-Arten stützen diese Hypothese.
