Natürliche Gentherapie bei Hausmäusen

Westliche Hausmäuse in Frankreich haben einen Gendefekt durch Aufnahme eines intakten Gens aus der östlichen Hausmaus repariert

30. September 2020

Umfangreiche DNA-Sequenzvergleiche mit weltweiten Proben von Hausmäusen am Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie in Plön haben ergeben, dass ein Gendefekt im Amylase-Gen der Unterart der westlichen Hausmaus durch Aufnahme eines intakten Gens der östlichen Hausmaus „geheilt“ werden konnte.

Ausbreitung des Amylase-Gens in Populationen der westlichen Hausmaus (die Fangorte sind durch Sterne gekennzeichnet). Die Tortendiagramme stellen den Bild vergrößern
Ausbreitung des Amylase-Gens in Populationen der westlichen Hausmaus (die Fangorte sind durch Sterne gekennzeichnet). Die Tortendiagramme stellen den Anteil der Mäuse dar, die die intakte (grün), bzw. defekte (gelb) Genvariante tragen.

Amylase ist ein Enzym, das zur Aufspaltung der Stärke in der Nahrung notwendig ist. Sie wird sowohl im Speichel wie auch der Bauchspeicheldrüse produziert. Als die westliche Hausmaus (Mus m. domesticus) Westeuropa vor ca. 3000 Jahre besiedelte, brachte die Gründerpopulation einen Gendefekt in einem Amylase-Gen mit sich, der das Gen in der Bauchspeicheldrüse inaktivierte. Offensichtlich reichte aber die Amylase im Speichel aus, um sich dennoch erfolgreich über ganz Westeuropa auszubreiten.

Forscher des Max-Planck-Instituts für Evolutionsbiologie in Plön haben jetzt entdeckt, dass die Mäusepopulationen in Frankreich wieder ein intaktes Gen für die Amylase in der Bauchspeicheldrüse besitzen. Durch DNA-Sequenzvergleiche mit weltweiten Proben von Hausmäusen konnten sie zeigen, dass dieses intakte Gen von der östlichen Hausmaus (Mus m. musculus) stammt. Die beiden Hausmaus Linien haben sich vor ca. 500.000 Jahren getrennt, was auf Grund der kurzen Generationszeiten von Mäusen in etwa einer evolutionären Distanz zwischen Menschen und Gibbons entspricht. Es sind also eigentlich verschiedene Arten, aber sie können sich noch paaren. Dabei können sich Gene von einer zur anderen Art übertragen.

Im Falle der Amylase kam vermutlich eine östliche Hausmaus mit dem intakten Gen per Schiff in Südfrankreich an. Dieses gab den westlichen Hausmäusen, die es "aufschnappten“, einen zusätzlichen Vorteil, so dass sich die intakte Variante sehr schnell über Frankreich ausbreitete und inzwischen auch in einigen Populationen in Deutschland nachzuweisen ist.

Genetische Veränderung vor wenigen hundert Jahren

Die Durchsetzung einer vorteilhaften Genvariante hinterlässt charakteristische Spuren im Genom rund um das Gen, sogenannte "selective sweeps". Diese zeichnen sich durch einen Verlust der normalen Variation in dem betroffenen Genomabschnitt aus, da die ursprünglichen Varianten durch die neue ersetzt werden.

Die Forscher aus Plön konnten nachweisen, dass der "selective sweep" rund um die Amylase zu den stärksten im ganzen Genom gehört, d.h. das intakte Gen ist erst vor wenigen hundert Jahren in Westeuropa angekommen. Ähnliche Genübertragungen zwischen Arten wurden bereits öfter gefunden, u.a. auch zwischen Menschen und Neandertalern. Im diesem Fall ist das Besondere, dass das defekte Amylase-Gen durch ein intaktes ersetzt wurde. Durch die Paarungen zwischen zwei Mäusearten ist es hier also zu einer natürlichen Gentherapie gekommen.

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