Genetik und Genforschung

Genetik und Genforschung

 

Die Entschlüsselung des Hundegenoms
Des Pudels und des Boxers Kern

Von Dr. U. Fleig

Maus und Ratte haben es bereits hinter sich, der Mensch ebenfalls – jetzt stand die Entschlüsslung des Erbguts eines weiteren Säugetiers an: das Genom des besten Freundes des Menschen, Canis familiaris, wurde bestimmt.

Gleich zwei Teams amerikanischer Forscher entschlüsselten das Genom des Hundes. Das TIGR Institut bestimmte die Genomsequenz des achtjährigen Pudels Shadow. Shadow wurde ausgewählt, da er zwei Wissenschaftlern von TIGR gehört. Das zweite Forscherteam, das vom amerikanischen National Institute of Health unterstützt wurde, entschlüsselte das Genom der Boxerdame Tasha aus New York. Tasha wurde nach wissenschaftlichen Kriterien ausgewählt: eine Analyse von 60 Hunderassen hatte gezeigt, dass Boxer untereinander die geringsten Variationen in der Erbinformation aufweisen und somit das Boxergenom wahrscheinlich die zuverlässigste Referenz für das Hundegenom per se darstellt.

Die Erbsubstanz (DNA) des Hundes verteilt sich auf 38 autosomalen Chromosomen sowie den beiden Sexchromosomen X und Y und ist aus Milliarden von Nukleotidbasenpaaren (die Bausteine der DNA) zusammen gesetzt. Die Entschlüsselung eines Genoms beinhaltet die Bestimmung der spezifischen Abfolge dieser Basenpaare auf den Chromosomen. Dazu wird mit der sogenannten „Shotgun-Methode“ die chromosomale DNA in Millionen von zufälligen Bruchstücken zerteilt und die Basenpaar-Abfolge dieser Stücke ermittelt. Dann kommt die Puzzlearbeit: die einzelnen Bruchstücke müssen nun in der Reihenfolge, in der sie im Genom vorkommen, zusammengesetzt werden. Das geht natürlich nur, wenn die Bruchstücke miteinander überlappen. Daher wird das Erbgut bei der Shotgun-Methode gleich mehrmals entschlüsselt. Die Wissenschaftler von TIGR arbeiteten mit einer 1,5-fachen Abdeckung des Hundegenoms und konnten damit zirka 80 Prozent des Hundegenoms entschlüsseln, während das zweite Forscherteam mit einer 7-fachen Abdeckung das Hundegenom wahrscheinlich vollständig entschlüsselt haben. Allerdings ist das zweite Team noch dabei, die einzelnen Bruchstücke in der richtigen Reihenfolge zusammenzusetzen. Alle öffentlich zugängigen Informationen zum Hundegenom können unter http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genome/guide/dog/ abgerufen werden.

Obwohl die TIGR Wissenschaftler das Hundegenom nur unvollständig entschlüsselt haben, konnten, durch eine Kombination der DNA Sequenzen mit der genetischen Karte des Hundegenoms, bereits folgende Aussagen gemacht werden:

Das Hundegenom ist kleiner als das Genom des Menschen und besteht aus zirka 2,4 Milliarden Basenpaaren. Ein Vergleich der Gene (Bauanleitung für Proteine) von Mensch und Hund zeigte, dass 75 Prozent der menschlichen Gene für Proteine kodieren, die es in ähnlicher Form wohl auch beim Hund gibt. Damit sind die Genome von Hund und Mensch ähnlicher als die von Mensch und Maus. Das liegt nun allerdings nicht an irgendwelchen wundersamen Eigenschaften, die Mensch und Hund teilen, sondern ist schlicht durch eine schnellere Veränderung des Mausgenoms während der Evolution begründet.

Das Genom einer Art besteht aus einer definierten Anzahl von Genen (kodierende Bereiche) und sehr viel zusätzlicher DNA (Bereiche im Genom, die keine Bauanleitung für Proteine speichern = nichtkodierende Bereiche). Nur 1,9 Prozent des Hundegenoms besteht aus kodierenden Bereichen. Überraschenderweise sind 4 Prozent des nichtkodierenden Bereich zwischen Mensch und Hund hoch konserviert (= sind identisch oder sehr ähnlich). Die nicht-kodierenden Bereiche können sich im Allgemeinen schnell verändern, da sie ja nicht für Proteine kodieren. Dass diese 4 Prozent im Hunde- und Humangenom konserviert sind, deutet auf eine Funktion dieser Sequenzen hin, die aber bis heute noch völlig ungeklärt ist.

Mit der Entschlüsselung des Hundegenoms in Kombination mit der hervorragenden Hundegenomkarte wurde ein weiterer Schritt getan, um die über 350 Erbkrankheiten, die beim Hund vorkommen, sowie die Ursachen für die extreme morphologische Variation der einzelnen Hunderassen zu verstehen.