Genmutationen bekommen oft einen schlechten Ruf. Aber sie sind unerlässlich, damit die Bevölkerung vielfältiger wird. Durch den Erwerb neuer Eigenschaften – idealerweise Superheldenkräfte oder zumindest vage nützliche – kann sich eine Bevölkerung im Laufe der Zeit von einem niedrigeren zu einem höheren Fitnessniveau bewegen. „Fitness“ bedeutet in diesem Zusammenhang nicht, den London-Marathon zu absolvieren, sondern zu überleben und Nachkommen zeugen, und die sexuelle Fortpflanzung beschleunigt das Ganze. Die sexuelle Fortpflanzung erfordert zwei haploide Gameten welche Zellen durch produzieren meiotische Zellteilung. In der ersten Phase der Meiose kreuzen sich passende Chromosomen und tauschen DNA-Stücke miteinander aus. Dieser Austausch von genetischem Material schafft neue Genkombinationen und möglicherweise neue Merkmale.
Dr. Ian Henderson, University of Cambridge, erhielt den 2013 Medaille des SEB-Präsidenten in der Werksabteilung als Anerkennung für seine Leistungen. Dr. Henderson und seine Mitarbeiter untersuchen Crossover-Hotspots in meiotische Rekombination in der Modellanlage Arabidopsis thaliana. Chromosomenüberkreuzungen während der Meiose erfolgen nicht zufällig, sondern innerhalb bestimmter Chromosomenregionen. Crossover-Ereignisse treten häufiger in Regionen mit vielen Genen auf, aber seltener in der Umgebung ZentromereZentromere sind Ankerpunkte auf den Chromosomen, an denen die Mikrotubuli-Spindel ansetzt, bevor sie diese ausrichtet und auseinanderzieht. Dadurch sind sie sehr wichtige Strukturen, und Crossing-over in ihrer Nähe oder innerhalb der Zentromere kann schwerwiegende Folgen haben. wie falsche Chromosomentrennung oder Brüche.
Zentromere werden durch 'geschützt' epigenetische Regulierung, die die Bereiche auf Chromosomen markiert, in denen Kreuzungen stattfinden dürfen. Dies ist möglich, weil die DNA um Proteine, sogenannte Histone, gewickelt ist, ähnlich wie Spulen mit umwickelten Fäden. A Reihe von Enzymen können chemische Markierungen wie Methylgruppen an DNA oder Histone anbringen und diese Modifikationen beeinflussen die Genexpression.
Yelina, Henderson und Kollegen kartierten Chromosomen-Crossover-Ereignisse in Arabidopsis thaliana Wildtyp-Pflanzen, die die vollständig funktionsfähige DNA-Methyltransferase METHYLTRANSFERASE1 (MET1) enthielten, wurden verglichen mit met1 mutierte Pflanzen. Da MET1 nicht richtig funktioniert in met1 Bei Mutantenlinien ist die DNA-Methylierung in diesen Pflanzen massiv reduziert. Chromosomen-Crossover in met1 Linien traten im Vergleich zu Wildtyppflanzen häufiger in der Nähe von Zentromeren auf (Yelina et al., PLOS-Genetik 2012).
Dieser Beitrag ist eine Fortsetzung meiner Berichterstattung über das Jahrestreffen der Gesellschaft für experimentelle Biologie (SEB), das Anfang Juli 2013 in Valencia stattfand. Meine anderen Beiträge können Sie hier lesen.
