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Medizin

24. Juli 2019 Genomforschung: Körperzellen haben Einfluss auf Keimzellgenom

Das Erbmaterial wird von den Keimzellen – Spermien und Eizellen – von Generation zu Generation weitergegeben. Bislang galt: Der Körper hat keinen Einfluss auf die vererbten Genome, deshalb werden erlernte Fähigkeiten auch nicht genetisch vererbt. Die Genome der Keimzellen sind vor Einflüssen des Körpers bereits in der frühesten Entwicklung geschützt. – Nun stellen neue Erkenntnisse zum Fadenwurm Caenorhabditis elegans diese Gewissheiten grundsätzlich in Frage.
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Fachinformation
Körperzellen, die in direktem Kontakt mit den Keimzellen des Fadenwurms Caenorhabditis elegans stehen, sind für die Kontrolle der Stabilität der Genome in Keimzellen verantwortlich. Alle Keimzellen, ob Spermien oder Eizellen, stammen von Urkeimzellen ab, die in der frühen Embryonalentwicklung entstehen. Die Studie des Forschungsteams um den Kölner Genomforscher Prof. Dr. Björn Schumacher wurde in der Fachzeitschrift „Developmental Cell“ veröffentlicht.

Das Genom der Urkeimzellen ist besonders gut vor Beschädigungen geschützt. Denn Schäden treten ständig in der DNA auf. Nicht nur Umwelteinflüsse, sondern selbst Nebenprodukte des Energiestoffwechsels beschädigen die molekularen Strukturen des Genoms in jeder Zelle.
Schäden in Keimzellen sind besonders gefährlich, denn sie könnten vererbt werden und zu schweren Erbkrankheiten führen. Deshalb überwachen Keimzellen ihr Genom besonders genau. Tritt ein Schaden auf, teilen sich die Urkeimzellen nicht weiter, bis er repariert worden ist. DNA-Schäden spielen eine fundamentale Rolle bei der Abnahme der Fruchtbarkeit während des Alterns, denn beschädigte Keimzellen können keine Nachkommen hervorbringen.

Seit dem ausgehenden 19. Jahrhundert ging die Wissenschaft davon aus, dass der Körper keinen Einfluss auf die vererbten Gene ausübt

Urkeimzellen müssen einen Checkpoint passieren, bei dem festgestellt wird, ob ihr Genom frei von Schäden ist. „Bisher gingen wir davon aus, dass diese Checkpoints von diesen Zellen vollkommen autonom gesteuert werden“, sagt Schumacher. „Doch nun wissen wir, dass das nicht der Fall ist. Stattdessen bestimmen Körperzellen, ob die Urkeimzellen den Checkpoint passieren. Damit kommt den Körperzellen eine zentrale Rolle bei der Kontrolle der erblichen Genome zu.“

Die Untersuchung der Urkeimzellen bei Säugern wie dem Menschen ist hochkompliziert, deshalb untersuchte Schumacher die Urkeimzellen des einfachen Fadenwurms C. elegans. Der Wurm verfügt über die gleichen Systeme zur Überwachung und Reparatur des Genoms wie der Mensch und ist deshalb für die Forschung von großer Bedeutung. Der ganz junge Fadenwurm hat 2 Urkeimzellen, aus denen sämtlich Spermien und Eizellen des Tieres in seiner späteren Entwicklung gebildet werden.

Diese neuen Erkenntnisse zeigen, dass der Körper eine maßgebliche Rolle bei der Überwachung erblicher genetischer Information spielt. Diese neuen Erkenntnisse könnten auch dabei helfen, die Ursachen für Unfruchtbarkeit besser zu verstehen.
 

Quelle: Universität zu Köln

Literatur:

Ou HL, Kim CS, Uszkoreit S, Wickström SA, Schumacher B. „Somatic niche cells regulate the CEP-1/p53-mediated DNA damage response in primordial germ cells.” Developmental Cell 50, 1–17, July 22, 2019. doi.org/10.1016/j.devcel.2019.06.012


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