Was einen Menschen einzigartig macht

New Haven (USA)/Heidelberg - Die Ursachen für die unterschiedlichen Merkmale zweier Menschen liegen nicht in, sondern zwischen den Genen. Zu diesem Schluss kommen amerikanische und deutsche Forscher, die die DNA-Sequenzen des gesamten Erbguts verschiedener Menschen verglichen haben. DNA-Abschnitte, die keine Information zur Produktion von Proteinen tragen, dienen als Bindestellen für Proteine, welche Gene ein- und ausschalten. Eine Veränderung solcher DNA-Sequenzen schwächt oder verstärkt das Ankoppeln der Proteine und beeinflusst damit die Aktivität benachbarter Gene. Diese genetischen Unterschiede sind auch von medizinischem Interesse, da sie auch die individuelle Anfälligkeit für Krankheiten erklären können, schreiben die Wissenschaftler im Fachjournal "Science".

"Unsere Ergebnisse sagen uns eine Menge über den so genannten regulatorischen Code, der für die Variation zwischen den Individuen verantwortlich ist", sagt Michael Snyder von der Yale University in New Haven, einer der leitenden Forscher des Teams. Die Wissenschaftler verglichen erstmals gesamte DNA-Sequenzen vollständig entzifferter menschlicher Genome von zehn Menschen. Während die Sequenzen der Protein-kodierenden Gene zwischen zwei Menschen nur um 0,025 Prozent variieren, unterscheiden sich die nicht-kodierenden Abschnitte, die etwa 98 Prozent des Erbguts ausmachen, um 1-4 Prozent. Die neuen Untersuchungen zeigen, dass diese Unterschiede die Bindung von Transkriptionsfaktoren an die DNA beeinflussen. Die Aufgabe dieser Proteine besteht darin, Gene ein- und auszuschalten.

Die Forscher untersuchten, wie sich die DNA-Bindung zweier solcher Proteine, RNA-Polymerase II und NF-kB, bei zehn Menschen unterscheidet. Sie identifizierten im Genom mehr als 15.000 Bindungsstellen für NF-kB und mehr als 19.000 für die RNA-Polymerase II. Die Stärke der Bindung variierte im ersten Fall bei 25 Prozent, im zweiten Fall bei 7,5 Prozent aller Bindungsstellen. Im Vergleich zwischen Mensch und Schimpanse lag dieser Wert für die RNA-Polymerase II bei 32 Prozent. In einigen Fällen waren die unterschiedlichen Bindungsstärken mit veränderten Genaktivitäten gekoppelt. Diese Ergebnisse sind auch wichtig zur Erforschung der Ursachen von Krankheiten. "So wie wir nach Krankheitsgenen suchen, könnten wir jetzt anfangen zu untersuchen, wie individuelle Variationen in der Genregulation Reaktionen des Patienten beeinflussen", sagt Jan Korbel vom European Molecular Biology Laboratory in Heidelberg. Einige der identifizierten variablen Bindungsstellen für Transkriptionsfaktoren lagen in der Nähe von Genen, die für Krankheiten wie Typ 2-Diabetes, Leukämie und Schizophrenie von Bedeutung sind.