Französische Forscher haben herausgefunden, dass die Abschnitte unseres Erbguts, die nicht für Aminosäuren codieren, zwischen Bereichen mit unterschiedlichen Schmelzpunkten liegen. Dies könnte erklären, wie dieser mysteriöse “Nukleotid-Müll” in unser Erbgut gelangt ist, berichten sie im Fachmagazin Physical Review Letters (Band 94 Artikel 178101).
Dass unser Erbgut mit Bereichen durchsetzt ist, die nicht für Proteine codieren und somit auf den ersten Blick überflüssig sind, ist schon seit längerem bekannt. Diese so genannten Introns werden bei der Übersetzung der DNA in RNA, die zur Herstellung von Proteinen nötig ist, herausgeschnitten. Auf diese Weise werden nur die tatsächlich für Aminosäuren codierenden Bereiche, die Exons, von den Ribosomen als Befehlskette für die Herstellung von Proteinen benutzt.
Eine Gruppe von Wissenschaftlern um Enrico Carlon vom Interdisziplinären Forschungsinstitut in Villeneuve D?Ascq hat nun durch umfangreiche Computersimulationen herausgefunden, dass die Introns zwischen jeweils zwei Bereichen der DNA mit unterschiedlichen Schmelzpunkten angeordnet sind.
Wenn die Temperatur eines DNA Moleküls auf etwa 70 Grad Celsius erhöht wird, beginnt sich die Doppelhelix in zwei Einzelstränge aufzuspalten – sie schmilzt. Carlon und seine Kollegen untersuchten nun in ihrer Studie diesen Schmelzvorgang für 83 unterschiedliche menschliche Gene mithilfe eines etablierten Computermodells der in der DNA wirkenden Bindungskräfte.
Um ihre Simulationen zu vereinfachen, entfernten die Forscher allerdings sämtliche Introns der Gene, so dass alle Exons direkt nebeneinander angeordnet waren. Überraschenderweise fielen nun die Bereiche mit unterschiedlichen Schmelzpunkten der DNA genau mit den Exons zusammen – jedes Exon wies seinen eigenen Schmelzpunkt auf.
Die Forscher glauben daher, den Hintergrund für die Positionen der Introns innerhalb eines Gens gefunden zu haben. Einzelne Nukleotide können sich nämlich relativ leicht an der Grenze zwischen zwei einsträngigen und einem doppelsträngigen Bereich der DNA anlagern, so Carlon. Diese einem Reißverschluss ähnelnde Struktur bildet sich genau dann aus, wenn die Temperatur der DNA zwischen den Schmelzpunkten zweier benachbarter Exons liegt.
Über viele Generationen hinweg würden sich somit Introns an den Schnittstellen ausgebildet haben. Die Forscher müssen ihre Studien allerdings noch erweitern und auf andere Organismen ausdehnen, um ihre Kollegen aus der Biologie zu überzeugen.
Stefan Maier
