Genetik Der fünfte DNA-Baustein

Das Erbgut besteht offenbar aus mehr als nur den vier bekannten Bausteinen, die mit A, C, G und T abgekürzt werden: Ein weiteres Molekül kontrolliert womöglich die Aktivität von Zellen. Ist es auch für Krankheiten verantwortlich?

Von Hanno Charisius

In jedem Bio-Lehrbuch steht, dass der Erbgut-Code des Lebens aus vier Bausteinen besteht, die mit den Buchstaben A, C, G und T angekürzt werden. Britische Molekulargenetiker sind der Meinung, dass dieses Alphabet des Lebens erweitert werden sollte.

Sie haben entdeckt, dass ein molekularer Baustein nicht nur kurzzeitig als Zwischenprodukt in Zellen auftaucht und dann wieder verschwindet, sondern stabil in den Erbgutstrang eingebaut wird. Die biologische Funktion dieses 5fC genannten Bausteins können die Forscher zwar noch nicht erklären, räumen sie im Fachblatt Nature Chemical Biology ein. Sie vermuten jedoch, dass sie einem bislang unbekannten Regulationsmechanismus auf der Spur sind. Das grundlegende Konstruktionsprinzip des Erbmoleküls DNA wird dadurch nicht infrage gestellt, bis auf weiteres müssen die Lehrbücher also nicht umgeschrieben werden.

Veränderte DNA-Bausteine steuern Körperzellen

5fC ist die Abkürzung für 5-Formylcytosin, eine chemisch veränderte Variante des regulären DNA-Bausteins Cytosin. Dass es diese Verbindung in den Zellen gibt, ist Forschern bereits vor vier Jahren aufgefallen. Nur dachten sie bislang, dass es sich dabei um ein kurzlebiges Zwischenprodukt handelt, das entsteht, wenn die Zelle den Erbgutfaden DNA zusammensetzt.

Die Untersuchungen der Forschergruppe um den Chemiker Shankar Balasubramanian von der University of Cambridge zeigen nun erstmals, dass 5fC stabil in den DNA-Strang eingebaut wird und in allen untersuchten Gewebe- und Zelltypen von Mäusen vorkommt - wenngleich in sehr geringer Menge. Zwischen einem und fünf 5fC fanden sie pro einer Million DNA-Bausteinen.

Ist 5fC auch an Krankheiten beteiligt?

Die Forscher vermuten, dass die modifizierten Cytosine steuern, ob ein Gen ein- oder abgeschaltet ist in einer Zelle. Die veränderten Bausteine könnten aber auch als Signal für andere Biomoleküle dienen, sich an den Erbgutfaden anzuhängen, oder sich davon zu lösen. Solche Interaktionen beeinflussen zum Beispiel, wie Zellen auf Einflüsse aus der Umwelt reagieren.

Chemische Veränderungen an der DNA werden auch als "epigenetische Marker" bezeichnet. Sie signalisieren einer Zelle, welche Gene sie benutzen soll und welche sie ignorieren kann. So kommt es, dass zwar alle Zellen in einem Organismus die selben Erbanlagen tragen, sie sich aber dennoch spezialisieren können zu Leber- oder Nervenzellen, zu Blut, Knochen, Muskeln oder Lungengewebe. Bislang kannte man allerdings nur eine Form der epigenetischen Markierung von DNA-Abschnitten. Die Forscher wollen jetzt der Frage nachgehen, ob 5fC auch an der Entstehung von Krankheiten beteiligt ist.