Menschliche DNA Ansätze für eine epigenetische Grammatik

Eventuelle Nickeligkeiten zwischen den Wissenschaftlern haben jedoch nicht verhindert, dass nun immerhin einige Regeln bekannt sind, die über die Aktivität einzelner Gene bestimmen. "Wir kennen nun erste Ansätze für eine funktionelle epigenetische Grammatik", sagt Jörn Walter, Epigenetiker an der Universität des Saarlandes und nicht an Encode beteiligt.

Tim Hubbard (Welcome Trust Sanger Institute, Großbritannien) , Roderic Guigo (Centre de Regulació Genòmica, Spanien), Ewan Birney (European Bioinformatics Institute, Großbritannien) und Magdalena Skipper von der Zeitschrift Nature stellen die Ergebnisse des Encode-Projekts vor.

(Foto: Tom Whipps/Nature)

So identifizierten die Forscher eine Vielzahl von DNA-Sequenzen, an die sich Eiweiß-Moleküle anheften. Dieses Konglomerat von Erbsubstanz und Protein ist eine Methode, die Gen-Aktivitäten steuert.

Obwohl sich die verschiedenen Mechanismen gewaltig unterscheiden können, ist das Prinzip immer das Gleiche: Molekül und DNA-Abschnitt verbinden sich irgendwie. Manchmal beeinflusst dies ein Gen unmittelbar. In der Mehrzahl der Fälle aber sind mehrere biochemische "Vermittler" beteiligt. So entsteht eine Kaskade der Informationsübertragung - vergleichbar mit dem Kinderspiel "Stille Post".

Und wie bei diesem Spiel treten mitunter Fehler in der Weitergabe auf. Dies halten Forscher inzwischen für die Ursache vieler Leiden. "In neun von zehn Fällen finden sich genetische Variationen, die mit Krankheiten zusammenhängen, nicht in den Genen", sagt der Encode-Forscher Mike Pazin. "Die regulatorische DNA trägt entscheidend zu Erkrankungen bei." Daher sei das Encode-Projekt "eine wachsende Ressource für neue Ansätze in der Biomedizin", heißt es ergänzend in Nature.

Ähnlich klangen die Versprechen auch nach der Entzifferung des Humangenoms. Doch immer wieder mussten die Forscher erfahren, dass das Wissen um die bloße Reihenfolge der DNA-Bausteine in der klinischen Forschung kaum nützt. Und auch beim Encode-Projekt gibt es Hinweise darauf, dass die Hoffnung auf klinische Relevanz womöglich verfrüht ist. Zum Beispiel ist die Steuerung der Gene in den meisten Zelltypen noch immer unbekannt - dabei fällt sie in einer Hautzelle ganz anders aus als in einer Darmzelle. Zwar enthalten nahezu alle Zellen die gleiche genetische Ausstattung - diese kommt aber immer auf unterschiedliche Weise zum Einsatz.

Hinzu kommt, dass die bisherigen Analysen auf Zellen beruhen, die seit Jahren im Labor gezüchtet werden. In solchen Zellen entwickeln sich oft Anomalien, die auf der künstlichen Umgebung beruhen. Aussagekräftiger wären DNA-Proben, die direkt von menschlichen Probanden stammen. Diesen Weg hat das internationale Epigenetik-Programm Ihec gewählt, an dem sich auch deutsche Institute unter der Koordination des Saarbrücker Forschers Jörn Walter beteiligen.

Auch die Encode-Mitglieder planen schon die nächsten Schritte. Dabei hätten sie mit der Analyse ihrer bisherigen Ergebnisse mehr als genug zu tun. In einem begleitendem Beitrag schreibt Joseph Ricker vom Salk Institute for Biological Studies im kalifornischen La Jolla: "Das Encode-Projekt hat ein All-you-can-eat-Gelage an Genom-Daten aufgetischt, das eine ganze Zeit lang verdaut werden wird."