In den letzten Jahren haben Wissenschaftler bewegliche Teile genetischen Materials entdeckt, die sich in Zellen bewegen. Diese Stücke werden Retrotransposons genannt. Sie können sich kopieren und nahe und in die DNA einfügen und so Mutationen auslösen. Die australische Forschung, die 2011 in der Fachzeitschrift Nature berichtet wurde, ergab, dass Retrotransposons das Genom von menschlichen Gehirnzellen verändern können. Tatsächlich dringen Retrotransposons Neuronengene wirksamer durch als diejenigen in Blutzellen, die zum Vergleich herangezogen wurden. Tausende Retrotransposon-Mutationen wurden in zwei der fünf untersuchten Bereiche von Gehirnen menschlicher Post-mortem-Spender beobachtet. In der Tat könnte die Retrotransposon-Aktivität die jüngste Entdeckung erklären, dass jede Gehirnzelle ein einzigartiges Genom zu haben scheint. Ich habe diesen Befund in einem früheren Beitrag erläutert.
Obwohl diese DNA-Stücke keine Gene sind, interagieren sie mit Genen, die innerhalb eines Chromosoms an verschiedene Stellen hüpfen (vielleicht haben Sie von Barbara McClintoks Nobelpreis-Entdeckung von „springenden Genen“ von 1983 gehört). Alle Zellen haben Enzyme, die Transposons aus einem DNA-Strang herausschneiden, die dann an anderen Stellen in der DNA wieder eingesetzt werden. Manchmal enthält der Schnitt zusammen mit dem Transposon ein benachbartes Gen, und so kommt es beim Wiedereinsetzen des Gens zu dem neuen Ort. Das Herumspringen ist nicht zufällig; Es kommt bevorzugt in aktiven Protein-kodierenden Regionen vor, manchmal sogar in einem anderen Chromosom. Das Änderungspotenzial ist enorm, aber wir wissen nicht, welche funktionalen Konsequenzen es gibt. Wir wissen, dass der Prozess am häufigsten bei Menschen und höheren Primaten auftritt. Und dies sind keine “zufälligen” Mutationen.
Wir wissen seit einiger Zeit, dass alle Zellen von epigenetischen Effekten beeinflusst werden. Das heißt, Ereignisse in der Umgebung können das Genom verändern. Der Mechanismus kann durchaus Retrotransposons beinhalten. Die Genmanipulation kann besonders robust sein, um das Lernen und das Gedächtnis zu verändern. Es kann kein Zufall sein, dass Retrotransposon-Mutationen im Hippocampus des Menschen beobachtet wurden, der am unmittelbarsten an der Gedächtnisbildung beteiligten Hirnregion und derjenige Teil des Gehirns, in dem ständig neue Zellen bei Erwachsenen geboren werden. Das Gedächtnis gelernter Ereignisse resultiert aus mehr oder weniger dauerhaften Änderungen in den Übergängen (Synapsen) zwischen Zellen in den Schaltkreisen, die das Lernen verarbeiteten. Diese dauerhaften Veränderungen werden durch die Produktion neuer Proteine in diesen Synapsen ermöglicht. Dieses Protein steht unter genetischer Kontrolle (daher kann ein Gedächtnis erhalten werden, da die Gene jedes Protein ersetzen können, das sich im Laufe der Zeit abbaut).
Die Implikationen dieser Entdeckung für Lernen und Gedächtnis und Gehirnfunktion im Allgemeinen sind unschätzbar. Noch wichtiger ist, und hier setzt die „Schöne Neue Welt“ an. Es sollte möglich sein, die Genfunktionen auf vorhersagbare und dauerhafte Weise zu manipulieren, indem synthetische Transposons verwendet werden (die leicht herzustellen sein sollten). Der Transport von synthetischen Retrotransposons in Neuronen könnte durch Verpackung eines harmlosen Virus erfolgen. Die Grundlagen der „Transfektions“ -Technologie sind bereits etabliert. Der schwierige Teil wird darin bestehen, herauszufinden, welche Transposons gewünschte Veränderungen in der Gehirnfunktion bewirken. Es erscheint jedoch sinnvoll, verschiedene Retrotransposons zu testen, in der Hoffnung, dass einige gefunden werden können, die helfen, Erinnerungen zu festigen oder zu vergrößern, und andere, die unerwünschte Erinnerungen löschen, wie sie beim posttraumatischen Belastungssyndrom auftreten. Es besteht jedoch ein möglicher Nachteil. Einige Retrotransposons können Krebs verursachen.
Verweise
Baillie, JK et al. (2011) Die somatische Retrotransposition verändert die genetische Landschaft des menschlichen Gehirns. Natur. 479: 534–537.
