In der frühen Kindheit und sogar schon im Mutterleib werden entscheidende Weichen für unsere Gesundheit und unser Leben gestellt. Stress, Umweltschadstoffe oder Mangelernährung in diesem frühen Alter hinterlassen Spuren – auch an unserem Erbgut. Studien belegen, dass beispielsweise die Ernährung oder Gemütslage der Mutter bestimmte Anlagerungen an der DNA ihres ungeborenen Kindes beeinflusst. Diese sogenannte Methylierung, die Präsenz von Methylgruppen (-CH3) am Genom, bestimmt, wie gut die Gene zugänglich sind und prägt damit entscheidend die Genaktivität. Die DNA-Sequenz jedoch bleibt dabei unverändert – so dachte man jedenfalls bisher. “Wir bekommen gelehrt, dass unsere DNA etwas Stabiles und Unveränderliches ist, aber in Wirklichkeit ist sie viel dynamischer”, sagt Seniorautor Fred Gage vom Salk Institute für Biological Studies in Kalifornien.
Der Forscher erklärt: “Es gibt Gene in unseren Zellen, die sich selbst kopieren und im Erbgut bewegen können.” Bei diesen Genen handelt es sich um die sogenannten Long Interspersed Nuclear Elements (LINE), auch als “springende Gene” bekannt. Diese typischerweise rund 6000 Basenpaare langen DNA-Abschnitte können sich selbst kopieren und dann an anderer Stelle des Genoms wiedereinsetzen. Dadurch kann es vorkommen, dass beispielsweise Zellen in bestimmten Gehirnbereichen des Menschen sich untereinander in der Zahl ihrer LINE-Kopien unterschieden. “Auf gewisse Weise kann sich daher unsere DNA sehr wohl verändern”, sagt Gage. Das häufigste unter den bisher bekannten LINEs bei Säugetieren ist LINE-1, es macht rund 17 Prozent des menschlichen Genoms aus. Bisher war jedoch unklar, durch welche Faktoren die “springenden Gene” mobilisiert werden und ob dies zufällig geschieht oder nicht.
Vernachlässigte Mäuse und springende Gene
Eine mögliche Antwort könnten nun Gage und seine Kollegen durch Versuche mit Mäusen gefunden haben. Für ihre Studie hatten sie die DNA im Gehirn von Mäusekindern verglichen, die entweder bei fürsorglichen Müttern aufwuchsen oder aber vernachlässigt wurden. Um erbliche Effekte auszuschließen, nutzten die Forscher dabei in einigen Durchgängen auch “Adoptivkinder”: Sie ließen den Nachwuchs von fürsorglichen Müttern von nachlässigen aufziehen und umgekehrt. Als die Jungtiere 21 Tage alt waren, untersuchten die Wissenschaftler die LINE-Sequenzen im Hippocampus ihres Gehirns – diese Region ist dafür bekannt, dass hier die springenden Gene besonders aktiv sind.
Das Ergebnis: Die Mäuse, die von Geburt an vernachlässigt worden waren, hatten auffällig viele LINE-1-Kopien im Erbgut ihrer Hippocampus-Zellen – deutlich mehr als ihre Artgenossen mit fürsorglichen Müttern. Das galt sowohl für die von ihren eigenen Müttern aufgezogenen Mäuse als auch für die “Adoptivkinder. “Schon länger spekuliert man darüber, dass die Veränderungen bei den LINEs nicht zufällig passieren”, sagt Gage. “Unsere Ergebnisse deuten nun darauf hin, dass diese Plastizität auf der Ebene der DNA-Sequenz als Reaktion auf Umweltfaktoren auftreten könnte.” Im Falle der Mäusekinder könnte der erhöhte Stress durch die Vernachlässigung die vermehrte Aktivität der springenden Gene verursacht haben, mutmaßen die Forscher. Sollte sich dies bestätigen, dann wäre dies der erste Nachweis einer DNA-Veränderung durch äußere Einflüsse.
