Folge 8: Transposons – Müll, Bedrohung oder unterschätzte Alleskönner in unserer DNA?

Shownotes

Mehr zum Thema unter folgenden Links: Forschungspofil der Johannes Gutenberg-Universität Mainz [Institut für Molekulare Biologie (IMB)] (https://www.imb.de/research/barau/research) Forschungspodcast

Moderator: Daniel Reißmann Musik: "Coming Into Focus" von Ben Beiny (Premiumbeat.com) "It’s A Secret" von Jack Pierce (Premiumbeat.com)

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„Transposons – Müll, Bedrohung oder unterschätzte Alleskönner in unserer DNA?“

mit Jessica Leismann

Autor

Unsere Genetik und alles, was sich da abspielt, beeinflusst unser Leben enorm – im Guten, wie im Schlechten. Auf einiges haben wir (noch) keinen Einfluss und können somit auch noch nichts gegen Auswirkungen von bestimmten Gendefekten unternehmen. Über zwei dieser Auswirkungen werden wir heute etwas genauer sprechen. Bei vielen Erkrankungen steht die Wissenschaft noch ganz am Anfang. Aber wir werden sehen, wie wichtig und faszinierend die Forschung in diesen Bereichen ist, da Fortschritte für viele Menschen lebenswichtige Hilfe bedeuten kann. Ein zentraler Begriff für all die angesprochenen Punkte sind sogenannte „Transposons“. Was das ist und wozu wir sie brauchen, das erfahren wir heute. Wir fragen uns: „Transposons – Müll, Bedrohung oder unterschätzte Alleskönner in unserer DNA?“

Unsere Genetik und alles, was sich da abspielt, beeinflusst unser Leben enorm – im Guten, wie im Schlechten. Auf einiges haben wir (noch) keinen Einfluss und können somit auch noch nichts gegen Auswirkungen von bestimmten Gendefekten unternehmen. Über zwei dieser Auswirkungen werden wir heute etwas genauer sprechen. Bei vielen Erkrankungen steht die Wissenschaft noch ganz am Anfang. Aber wir werden sehen, wie wichtig und faszinierend die Forschung in diesen Bereichen ist, da Fortschritte für viele Menschen lebenswichtige Hilfe bedeuten kann. Ein zentraler Begriff für all die angesprochenen Punkte sind sogenannte „Transposons“. Was das ist und wozu wir sie brauchen, das erfahren wir heute. Wir fragen uns: Ein Forschungspodcast der Johannes Gutenberg-Universität Mainz.

Ich freue mich, dass Sie auch bei dieser Podcast-Folge wieder mit dabei sind. Herzlich willkommen. Ich heiße Daniel Reißmann und bin der Gastgeber dieser Forschungs-Podcast-Reihe und gemeinsam mit Ihnen möchte ich in wissenschaftliche Themen und Fragestellungen eintauchen. Es gibt unfassbar viel Spannendes und Faszinierendes zu erfahren. Ich möchte Ihnen durch diese Podcast-Reihe Forschung und Wissenschaft an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz nahebringen – Ihnen zeigen, welche Themen und Fragestellungen die Wissenschaftler: Bevor ich mein Studium begonnen hatte, hatte ich in der Oberstufe, in der Schule, Chemie, Physik und alle möglichen Naturwissenschaften abgewählt. Bis ich dann erst mein Interesse für die Naturwissenschaften entdeckt hatte. Und bin in der Klausur, dann im Studium im ersten Semester in Chemie komplett durchgefallen und hatte sehr, sehr wenige Punkte erreicht. Und daraufhin wurde mir dann angeraten, von dem Professor, zu überlegen, ob ich überhaupt für ein Studium gemacht bin und wenn ja, ob Naturwissenschaften so das Richtige ist oder ob ich vielleicht nicht lieber was ganz anderes machen möchte. Und davon habe ich mich aber nicht wirklich abhalten lassen und habe meinen Bachelor erfolgreich abgeschlossen. Bin in der Nach-Klausur dann quasi beste Studentin geworden in der Klausur und habe meinen Master abgeschlossen und ich bin jetzt im Doktor-Studium. Und ja, so sollte man sich nie sagen lassen, was man kann oder was man nicht kann und immer dem nachgehen, für das man brennt und für das man sich interessiert.

Ich freue mich, dass Sie auch bei dieser Podcast-Folge wieder mit dabei sind. Herzlich willkommen. Ich heiße Daniel Reißmann und bin der Gastgeber dieser Forschungs-Podcast-Reihe und gemeinsam mit Ihnen möchte ich in wissenschaftliche Themen und Fragestellungen eintauchen. Es gibt unfassbar viel Spannendes und Faszinierendes zu erfahren. Ich möchte Ihnen durch diese Podcast-Reihe Forschung und Wissenschaft an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz nahebringen – Ihnen zeigen, welche Themen und Fragestellungen die Wissenschaftler: Also, lange Zeit wurden Transposons eigentlich als Müll in der DNA angesehen, weil die so einen großen Teil ausmachen vom Genom und sehr repetitiv sind. Also die Sequenzen wiederholen sich ganz oft. Aber mittlerweile weiß man, dass Transposons viel mehr als nur Müll sind und tatsächlich auch Aufgaben übernehmen und teilweise andere Gene im Genom, die wichtig sind, regulieren. Und teilweise hat unser Genom diese Transposons auch domestiziert, also denen quasi eine andere Funktion zugeschrieben und die erfüllen jetzt ganz wichtige Funktionen, beispielsweise im Immunsystem, wo die Proteine „Rag 1“ und „Rag 2“ quasi von Transposons abstammen und umfunktioniert wurden.

Ich freue mich, dass Sie auch bei dieser Podcast-Folge wieder mit dabei sind. Herzlich willkommen. Ich heiße Daniel Reißmann und bin der Gastgeber dieser Forschungs-Podcast-Reihe und gemeinsam mit Ihnen möchte ich in wissenschaftliche Themen und Fragestellungen eintauchen. Es gibt unfassbar viel Spannendes und Faszinierendes zu erfahren. Ich möchte Ihnen durch diese Podcast-Reihe Forschung und Wissenschaft an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz nahebringen – Ihnen zeigen, welche Themen und Fragestellungen die Wissenschaftler: Transposons besiedeln das Erbgut von fast allem Lebendigen - von der Backhefe, über Pflanzen, Fruchtfliegen bis hin zum Menschen. Bei Säugetieren besteht ein großer Teil, fast die Hälfte, des gesamten Erbguts aus Transposons. Doch nicht alle Transposons sind seit ihrer Entstehung immer noch aktiv. Mehr als 99% aller Transposon-Kopien sind Relikte vergangener Zeiten, die auf Grund von Mutationen nicht länger mobil sind. Es wird vermutet, dass diese immobilen Transposons, hauptsächlich positive Wirkungen auf die Regulation anderer Gene haben. Jeder Mensch trägt noch in etwa 100 aktive und mobile Transposon-Kopien im Erbgut.

Wie hat man damals eigentlich Transposons entdeckt, also wie kam man eigentlich darauf? Und wie hat man dann festgestellt: Oh, da gibt es mehr. Da gibt es sogar sehr, sehr viel davon und wir nennen das jetzt mal Transposon. Wie kam es dazu?

Wie hat man damals eigentlich Transposons entdeckt, also wie kam man eigentlich darauf? Und wie hat man dann festgestellt: Leismann

Wie hat man damals eigentlich Transposons entdeckt, also wie kam man eigentlich darauf? Und wie hat man dann festgestellt: Ja, das ist eine sehr schöne Geschichte. Eigentlich eine meiner Lieblingsgeschichten aus der ganzen Biologie. Weil damals, 1948, hat Barbara McClintock die Transposons entdeckt und hat sie damals noch „dissociation area“ und „activator“ genannt. Aber sie hat damals schon ganz genau verstanden, wie Transposons funktionieren und dass sie quasi im Genom rumspringen können und andere Gene aktivieren. Und da war sie ihrer Zeit komplett voraus, weil das war noch bevor die DNA-Struktur überhaupt entziffert wurde. Und Barbara McClintock war eigentlich einer der einzigen Forscherinnen und hat damals mit ihrer Idee komplett alles revolutioniert. Und die Wissenschaft, die halt hauptsächlich aus Männern bestand, hatte sie für komplett verrückt erklärt und ihr das alles nicht geglaubt. Und erst viel später konnte dann bestätigt werden, was Barbara McClintock schon viel früher herausgefunden hat, und gab dann 30 Jahre später einen Nobelpreis dafür. Und sie hatte das durch Forschungen an Maiskörner herausgefunden, weil die Maiskörner kommen in zwei verschiedenen Farben vor, einmal hell und dunkel. Vielleicht kennt man die auch so von den Maiskolben. Und dann gibt es noch so welche, die gesprenkelt sind, also helle und dunkle Pünktchen haben. Und sie hatte damals dann entdeckt, dass das quasi dadurch entsteht, dass Transposons rumspringen und dann Teile von der DNA fehlen und dann an bestimmten Zellen dunkle Zellen vorkommen und an anderen Zellen helle, was dann auch als Mosaizismus bezeichnet wird.

Wie hat man damals eigentlich Transposons entdeckt, also wie kam man eigentlich darauf? Und wie hat man dann festgestellt: Reißmann

Wie hat man damals eigentlich Transposons entdeckt, also wie kam man eigentlich darauf? Und wie hat man dann festgestellt: Jetzt sind bestimmt nicht alle Transposons gleich. Sie haben eben schon gesagt, sie können verschiedene Aufgaben übernehmen, also verschieden programmiert werden in Anführungszeichen. Aber kann man trotzdem Transposons in Gruppen kategorisieren? Ich hatte da was gelesen von „konservative“ und „replikative“. Vielleicht können Sie mal erklären, was es damit auf sich hat, wie die sich unterscheiden.

Wie hat man damals eigentlich Transposons entdeckt, also wie kam man eigentlich darauf? Und wie hat man dann festgestellt: Leismann

Wie hat man damals eigentlich Transposons entdeckt, also wie kam man eigentlich darauf? Und wie hat man dann festgestellt: Ja, das stimmt. Also, bei Transposons, da gibt es ganz viele verschiedene Klassen, da gibt es ganz viele verschiedene Varianten. Aber hauptsächlich unterscheidet man zwischen DNA-Transposons, die so als konservativ auch umgangssprachlich bezeichnet werden. Und RNA-Transposons und die dann eher als die aktiveren Elemente bezeichnet werden und die unterscheiden sich hauptsächlich in ihrem Mechanismus, wie sie ihre Position im Genom verändern können, weil DNA-Transposons benutzen auch diesen Cut-and-Paste-Mechanismus, wie in der Computersprache. Also sie wechseln von einer Position im Genom. Sie werden herausgeschnitten und in eine andere Position hineingebracht und es bleibt quasi netto immer eine Kopie. Während bei den RNA-Transposons, die eine Kopie in RNA-Form herstellen, also quasi im Genom in ihrer Position bleiben und dann sich in Form von RNA als Zwischenschritt in eine neue Stelle reinkopieren können. Also sozusagen den Copy-Paste- und nicht den Cut-and-Paste-Mechanismus benutzen. Und so kreieren sie quasi immer eine neue Kopie von sich und vervielfältigen sich im Genom und sind deswegen als replikativ zu beschreiben.

Wie hat man damals eigentlich Transposons entdeckt, also wie kam man eigentlich darauf? Und wie hat man dann festgestellt: Reißmann

Wie hat man damals eigentlich Transposons entdeckt, also wie kam man eigentlich darauf? Und wie hat man dann festgestellt: Und kann man sagen welche...Ich sag mal umgangssprachlich „Informationen“ in so einem Transposon gespeichert sind? Was beinhalten die an Informationen?

Wie hat man damals eigentlich Transposons entdeckt, also wie kam man eigentlich darauf? Und wie hat man dann festgestellt: Leismann

Wie hat man damals eigentlich Transposons entdeckt, also wie kam man eigentlich darauf? Und wie hat man dann festgestellt: Die Transposons, die sind größtenteils autonom, das heißt sie tragen als Information im Transposon alles, was sie brauchen, um sich fortzupflanzen. Also sie haben da eine Transposase oder diese reverse Transkriptase, die ermöglicht, dass sie sich als RNA kopieren können und vom Aufbau her sind zumindest die RNA-Transposons sehr ähnlich zu Retroviren eigentlich.

Wie hat man damals eigentlich Transposons entdeckt, also wie kam man eigentlich darauf? Und wie hat man dann festgestellt: Sprecherin

Wie hat man damals eigentlich Transposons entdeckt, also wie kam man eigentlich darauf? Und wie hat man dann festgestellt: Wie wehrt sich der Körper vor Transposons?

Wie hat man damals eigentlich Transposons entdeckt, also wie kam man eigentlich darauf? Und wie hat man dann festgestellt: Damit Transposons nicht ungehindert herumspringen und Mutationen erzeugen, haben alle Organismen verschiedene Abwehrmechanismen entwickelt, die einem körpereigenen Immunsystem auf DNA-Ebene ähneln. Vor allem in den Keimzellen, die für die Fortpflanzung benötigt werden, werden Transposons aktiv, um neue Kopien in die nächste Generation zu vererben. Deshalb haben sich besonders viele Abwehrmechanismen in den Keimzellen entwickelt, wo z.B. die RNA von aktiven Transposons in kleinere RNAs zerschnitten wird. Diese dienen dann als Vorlage, um einerseits RNAs von Transposons zu zerschneiden und andererseits, um Enzyme zu der Position zu führen, an der sich das Transposon auf der DNA befindet. Dort bringt diese Enzyme sogenannte epigenetische Modifikationen an. Epigenetik beschreibt die Veränderung der DNA ohne die DNA-Sequenz und Basenabfolge an sich zu ändern, was zu Veränderungen der Genaktivität und des Erscheinungsbildes führen würde. Genauer gesagt wird die DNA durch chemische Modifikationen verändert. Diese werden entweder an den Basen selbst oder am Chromatin, also den Verpackungsproteinen, angebracht. Das führt dazu, dass Genabschnitte offener und damit aktiver oder geschlossener und damit inaktiver sind. Die Enzyme können somit dafür sorgen, dass die DNA schwerer ablesbar gemacht wird und Transposons stillgelegt werden. Liegt ein Defekt in einem dieser Abwehrmechanismen vor, führt dies zu Unfruchtbarkeit. Auch in den normalen Körperzellen ist es wichtig, dass Transposons stillgelegt werden durch Enzyme, die epigenetische Modifikationen anbringen. Denn, wenn alle Transposons aktiv wären und ungehindert herumspringen würden, würde das so viele Doppelstrangbrüche auf der DNA erzeugen, dass sie nicht mehr repariert werden könnten. Dies würde zu Genominstabilität und vermutlich zum Zelltod führen. Doch selbst, wenn nur ein paar der aktiven Transposons herumspringen würden, würde das in normalen Körperzellen zu Mutationen führen und könnte im schlimmsten Fall Krebs auslösen.

Wie hat man damals eigentlich Transposons entdeckt, also wie kam man eigentlich darauf? Und wie hat man dann festgestellt: Reißmann

Wie hat man damals eigentlich Transposons entdeckt, also wie kam man eigentlich darauf? Und wie hat man dann festgestellt: Vielleicht können wir noch mal so ein bisschen in Ihren beruflichen Alltag, auch bestimmt viel Labor-Alltag, einsteigen. Also wie genau, wenn Sie im Labor stehen, sieht die Arbeit da aus? Was machen Sie genau? Stehen Sie viel am Mikroskop oder pipettieren Sie viel? Haben Sie viel mit irgendwelchen kleinen Petrischalen zu tun? Oder Zentrifugen? Also, wie kann man sich das vorstellen?

Wie hat man damals eigentlich Transposons entdeckt, also wie kam man eigentlich darauf? Und wie hat man dann festgestellt: Leismann

Wie hat man damals eigentlich Transposons entdeckt, also wie kam man eigentlich darauf? Und wie hat man dann festgestellt: Ja, das ist eine schöne Frage. Also, was ich besonders mag, ist, dass meine Arbeit da so vielfältig ist, weil ich arbeite dann mit Mäusen, aber auch mit Maus-embryonalen-Stammzellen. Das heißt, ich habe dann die Arbeit am Tier direkt und dann aber auch an Zellen. Also, ich muss dann quasi ins Mikroskop schauen und mich um die Zellen kümmern. Und dann natürlich ganz viel am Labortisch pipettieren, aber auch mal am Fluoreszenz-Mikroskop Bilder aufnehmen oder was schreiben. Also, Labor-Buch schreiben zum Beispiel oder Artikel lesen oder selbst Reporte verfassen. Und teilweise bin ich jetzt auch neu in die Bio-Informatik eingestiegen. Und versuche ein paar Codes zu schreiben, die quasi die Datenauswertung vereinfachen. Und so ist dann alles dabei von Präsentationen erstellen, zu Abbildungen erstellen, die es ja dann auch immer noch nicht gibt, weil es ja eine neue Forschung ist und dazu noch kein Material quasi irgendwo im Internet zu finden ist.

Wie hat man damals eigentlich Transposons entdeckt, also wie kam man eigentlich darauf? Und wie hat man dann festgestellt: Reißmann

Wie hat man damals eigentlich Transposons entdeckt, also wie kam man eigentlich darauf? Und wie hat man dann festgestellt: Ich habe auch in der Vorbereitung gelesen, dass sie Grundlagenforschung machen. Vielleicht können Sie noch mal ganz kurz erklären, was eigentlich Grundlagenforschung ist?

Wie hat man damals eigentlich Transposons entdeckt, also wie kam man eigentlich darauf? Und wie hat man dann festgestellt: Leismann

Wie hat man damals eigentlich Transposons entdeckt, also wie kam man eigentlich darauf? Und wie hat man dann festgestellt: Also, bei der Grundlagenforschung geht es wirklich darum zu verstehen, wie bestimmte biologische Prozesse genau funktionieren und weniger darum, therapeutische Ansätze schon zu entwickeln, sondern erst mal das Wissen und die Erkenntnis darüber zu finden, wie funktioniert dieser Mechanismus im Körper, damit quasi dann Therapieansätze dafür entwickelt werden können.

Wie hat man damals eigentlich Transposons entdeckt, also wie kam man eigentlich darauf? Und wie hat man dann festgestellt: Reißmann

Nun beschäftigen Sie sich in Ihrer Arbeit ja vor allem auch mit dem Thema Unfruchtbarkeit. Haben Sie eben auch schon mal gesagt. Und da spielen ja auch Transposons eine große Rolle. Nähern wir uns mal diesem Thema: Was muss denn im Körper biologisch genau passieren oder vorliegen, dass man von einer Unfruchtbarkeit spricht?

Nun beschäftigen Sie sich in Ihrer Arbeit ja vor allem auch mit dem Thema Unfruchtbarkeit. Haben Sie eben auch schon mal gesagt. Und da spielen ja auch Transposons eine große Rolle. Nähern wir uns mal diesem Thema: Also, Unfruchtbarkeit wird ziemlich vage formuliert. Weil es dann um einen bestimmten Zeitraum geht, in dem quasi ohne Verhütung der sexuelle Kontakt hergestellt wird und keine Befruchtung passiert. Und eine genaue Definition gibt es dafür eigentlich nicht so richtig. Man sagt so nach ein paar Jahren, in denen das quasi nicht geklappt hat mit dem Kinderwunsch, dass man dann schauen kann, ob eine Unfruchtbarkeit vorliegt. Und das muss dann eben gynäkologisch oder urologischen abgeklärt werden.

Nun beschäftigen Sie sich in Ihrer Arbeit ja vor allem auch mit dem Thema Unfruchtbarkeit. Haben Sie eben auch schon mal gesagt. Und da spielen ja auch Transposons eine große Rolle. Nähern wir uns mal diesem Thema: Kann man biologisch unterscheiden oder gibt es Unterschiede biologischer Art bei der Unfruchtbarkeit von Frauen und Männern? Also, ist da was Unterschiedliches, was da im Körper vorliegt oder nicht richtig funktioniert?

Nun beschäftigen Sie sich in Ihrer Arbeit ja vor allem auch mit dem Thema Unfruchtbarkeit. Haben Sie eben auch schon mal gesagt. Und da spielen ja auch Transposons eine große Rolle. Nähern wir uns mal diesem Thema: Ja, also da bestehen auf jeden Fall Unterschiede. Bei Frauen ist es auch normal zu unterscheiden, bei der Unfruchtbarkeit, ob wirklich eine Infertilität vorliegt oder ob einfach nur keine Schwangerschaft möglich ist und kein lebensfähiges Kind ausgetragen werden kann. Und dann bedeutet das bei Frauen, dass sich entweder kein befruchtetes Ei einnistet oder sogar gar kein Eisprung möglich ist. Und bei Männern gibt es da auch verschiedene Arten von Unfruchtbarkeit, also entweder das zu wenige oder so gut wie keine Spermien überhaupt gebildet werden, das heißt in der Keimzell-Entwicklung, also in der Entwicklung der Geschlechtszellen, läuft etwas falsch. Oder die Spermien, die hergestellt werden, haben eine schlechte Qualität, also sie kommen ganz wenig vor oder sie haben eine komische Form und bewegen sich nicht richtig und so sind die verschiedenen Ausprägungen dann.

Nun beschäftigen Sie sich in Ihrer Arbeit ja vor allem auch mit dem Thema Unfruchtbarkeit. Haben Sie eben auch schon mal gesagt. Und da spielen ja auch Transposons eine große Rolle. Nähern wir uns mal diesem Thema: Jetzt haben sie eben schon gesagt, ob dann eine Unfruchtbarkeit vorliegt, muss eben bei Frauen gynäkologisch, bei Männern urologisch festgestellt werden. Was wird im Labor dann genau untersucht, also vielleicht mit welchen Körperflüssigkeiten? Oder, was wird denn genau gemacht, um das eben im Labor feststellen zu können?

Also sowohl bei Männern als auch bei Frauen wird zuerst abgeklärt, wie die Geschlechtsorgane aufgebaut sind, ob die funktionell sind und dabei werden dann Ultraschall benutzt oder Spiegelungen. Und die Hormon-Untersuchung ist auch sehr wichtig, weil hormonell bedingt eben auch Unfruchtbarkeit auftreten kann. Und dann werden bei Männern zum Beispiel Spermiogramme erstellt, wo dann wirklich festgestellt wird, wie viele Spermien auf ein bestimmtes Volumen vorkommen und wie motil die sind und wie die aussehen. Und dann kann man eben auch weitergehen und die Diagnose stellen und sagen: Jetzt haben Sie auch schon gesagt, dass Sie Grundlagenforschung machen, das heißt, dass Sie erst mal ganz grundsätzlich versuchen, das zu verstehen, was da eigentlich funktioniert oder eben nicht funktioniert. Aber am Ende soll ja dann schon ein therapeutischer Ansatz stehen, wie ich verstanden habe. Das wäre ja auch das Ziel. Kann man denn sagen, was jetzt noch fehlt? Oder, wenn man irgendwie sagt, man hat vielleicht jetzt einen Meter auf dem Zahlenstrahl, am Ende muss dann die Therapie stehen, wo ungefähr wäre man denn jetzt, was würden Sie ungefähr schätzen? Ist man wirklich noch ganz am Anfang oder schon gut vorangekommen?

Also sowohl bei Männern als auch bei Frauen wird zuerst abgeklärt, wie die Geschlechtsorgane aufgebaut sind, ob die funktionell sind und dabei werden dann Ultraschall benutzt oder Spiegelungen. Und die Hormon-Untersuchung ist auch sehr wichtig, weil hormonell bedingt eben auch Unfruchtbarkeit auftreten kann. Und dann werden bei Männern zum Beispiel Spermiogramme erstellt, wo dann wirklich festgestellt wird, wie viele Spermien auf ein bestimmtes Volumen vorkommen und wie motil die sind und wie die aussehen. Und dann kann man eben auch weitergehen und die Diagnose stellen und sagen: Ja, ich würde sagen, da liegen wir wirklich noch ganz am Anfang. Also, das steckt noch in den Kinderschuhen, weil bisher dann eher die Mutationen festgestellt werden, die vorliegen. Also man sieht dann, okay, hier fehlt ein Gen-Abschnitt und der ist wichtig für die Fruchtbarkeit. Aber, dann die Ursache, wie das passiert, ist dann wieder eine andere und könnte dann zum Beispiel auch durch Transposons passieren, das Transposons herumspringen und diese Gene kaputt machen und dann dort ein Abschnitt fehlt, der wichtig ist oder nicht mehr funktional ist, kann aber auch ganz viele andere Ursachen haben und das muss dann zunächst erst abgeklärt werden. Und weiter erforscht werden, wie es genau funktioniert, um da überhaupt einen Therapieansatz zu gewinnen.

Wie kamen Sie überhaupt zu diesem Thema, sich damit zu beschäftigen, also mit Transposons, mit Unfruchtbarkeit? Wie kamen Sie dahin, dass Sie gesagt haben: „Das interessiert mich so, dass ich mich auch jetzt die nächsten Jahre damit beruflich beschäftigen möchte.“

Wie kamen Sie überhaupt zu diesem Thema, sich damit zu beschäftigen, also mit Transposons, mit Unfruchtbarkeit? Wie kamen Sie dahin, dass Sie gesagt haben: Leismann

Wie kamen Sie überhaupt zu diesem Thema, sich damit zu beschäftigen, also mit Transposons, mit Unfruchtbarkeit? Wie kamen Sie dahin, dass Sie gesagt haben: Ich hatte damals eine Präsentation von meinem Gruppenleiter gesehen und war total fasziniert von dieser Frage, wie das überhaupt möglich ist und wie das funktioniert. Und mir hat es vor allem gut gefallen, dass da im Hinblick auf Unfruchtbarkeit quasi etwas erforscht werden kann, weil es für mich immer schöner ist, wenn da ein Bezug zu irgendwelchen Krankheiten hergestellt werden kann. Und Tranposons sind so vielfältig in ihrer Art und ob sie quasi gut oder schlecht für den Organismus sind und wie sie genau funktionieren. Und außerdem sind sie sehr komplex in ihrem Aufbau und dadurch auch schwer zu erforschen. Und das hat die Frage für mich eigentlich so spannend gemacht.

Wie kamen Sie überhaupt zu diesem Thema, sich damit zu beschäftigen, also mit Transposons, mit Unfruchtbarkeit? Wie kamen Sie dahin, dass Sie gesagt haben: Sprecherin

Wie kamen Sie überhaupt zu diesem Thema, sich damit zu beschäftigen, also mit Transposons, mit Unfruchtbarkeit? Wie kamen Sie dahin, dass Sie gesagt haben: Sind Transposons gut oder böse? Die Auswirkungen von Transposons auf unser Genom sind als zwei Seiten einer Medaille zu betrachten. Transposons können durch ihre Aktivität großen Schaden im Genom anrichten und damit auch schädlich für den Organismus sein. Deshalb werden Transposons durch verschiedene Abwehrmechanismen in Organismen stillgelegt und springen in der Regel nicht viel. Ab und zu schaffen es Transposons aber dennoch aus diesen Abwehrmechanismen auszubrechen und positionieren sich neu oder kreieren eine neue Kopie im Genom. Das neu integrierte Transposon kann nun für den Organismus negative, neutrale oder positive Auswirkungen haben. Wenn ein neu integriertes Transposon negative Auswirkungen für den Organismus hat, führt dies zu Krankheiten, die für den Organismus einen Fitnessnachteil oder im schlimmsten Fall den Tod bedeuten.

Wie kamen Sie überhaupt zu diesem Thema, sich damit zu beschäftigen, also mit Transposons, mit Unfruchtbarkeit? Wie kamen Sie dahin, dass Sie gesagt haben: Daher werden nur neutrale und positive Kopien, die einen Vorteil darstellen, durch natürliche Selektion gefestigt, sie überleben also, und können so auch vorteilhaft für Organismen oder dessen Population sein.

Wie kamen Sie überhaupt zu diesem Thema, sich damit zu beschäftigen, also mit Transposons, mit Unfruchtbarkeit? Wie kamen Sie dahin, dass Sie gesagt haben: Ein bekanntes Beispiel für eine positive neue Integration ist der Birkenfalter. Dieser Falter setzt sich vorwiegend auf Birkenbaumstämme und muss sich dort gut tarnen, um nicht Beute eines Fressfeinds zu werden. Vor der industriellen Zeit kam der Birkenfalter hauptsächlich mit sehr hellen Flügeln vor, konnten sich dann aber durch die zunehmende Verschmutzung der Luft und der Umwelt schlechter an den Birkenstämmen tarnen. Ein Transposon, was jedoch vor das Gen gesprungen ist, das für die Flügelfarbe verantwortlich ist, hat bewirkt, dass die Falter in einer dunkleren Variante vorkamen. Die neue Farbe der Birkenfalter stellt einen Überlebens-Vorteil gegenüber der helleren Variante dar und somit hat sich das neu integrierte Transposon in der Population gefestigt. Die positive Seite von Transposons ist also, dass sie für Flexibilität unseres Genoms sorgen und Anpassungen an neue Umweltfaktoren ermöglichen.

Wie kamen Sie überhaupt zu diesem Thema, sich damit zu beschäftigen, also mit Transposons, mit Unfruchtbarkeit? Wie kamen Sie dahin, dass Sie gesagt haben: Reißmann

Wie kamen Sie überhaupt zu diesem Thema, sich damit zu beschäftigen, also mit Transposons, mit Unfruchtbarkeit? Wie kamen Sie dahin, dass Sie gesagt haben: Noch ein Thema, worüber wir sprechen wollen, sind Transposons im Zusammenhang mit dem Thema Alterung und da habe ich in der Vorbereitung ganz oft den Begriff „Epigenetik“ gelesen. Ich glaube, bevor wir uns diesem Thema Alterung zuwenden, müssten wir erst einmal klären, was eigentlich Epigenetik ist, was wir uns darunter vorzustellen haben. Vielleicht können Sie das mal so ein bisschen definieren und eingrenzen.

Wie kamen Sie überhaupt zu diesem Thema, sich damit zu beschäftigen, also mit Transposons, mit Unfruchtbarkeit? Wie kamen Sie dahin, dass Sie gesagt haben: Leismann

Wie kamen Sie überhaupt zu diesem Thema, sich damit zu beschäftigen, also mit Transposons, mit Unfruchtbarkeit? Wie kamen Sie dahin, dass Sie gesagt haben: Ja, der Begriff Epigenetik beschreibt eigentlich, dass die DNA verändert wird, aber durch chemische Modifikation, und die Basen-Reihenfolge, also die Basen-Sequenz, an sich nicht verändert wird. Das heißt, es gibt dann verschiedene Modifikationen auf der DNA oder auf deren Verpackung, dem Chromatin. Und die bewirken dann, dass Gene besser oder schlechter abgelesen werden können und dann quasi aktiver oder weniger aktiv sind.

Wie kamen Sie überhaupt zu diesem Thema, sich damit zu beschäftigen, also mit Transposons, mit Unfruchtbarkeit? Wie kamen Sie dahin, dass Sie gesagt haben: Reißmann

Wie kamen Sie überhaupt zu diesem Thema, sich damit zu beschäftigen, also mit Transposons, mit Unfruchtbarkeit? Wie kamen Sie dahin, dass Sie gesagt haben: Welche Rolle – jetzt gehen wir mal so ein bisschen mehr auch mit den Transposons auf das Thema Alterung ein – welche Rolle spielen Transposons bei der Alterung?

Wie kamen Sie überhaupt zu diesem Thema, sich damit zu beschäftigen, also mit Transposons, mit Unfruchtbarkeit? Wie kamen Sie dahin, dass Sie gesagt haben: Leismann

Wie kamen Sie überhaupt zu diesem Thema, sich damit zu beschäftigen, also mit Transposons, mit Unfruchtbarkeit? Wie kamen Sie dahin, dass Sie gesagt haben: Ja, bei dem Alterungsprozess ist es so, dass während des Alterungsprozesses die Struktur des Chromatins, also der Aufbau der DNA, quasi ein bisschen gelockert wird, nicht mehr so kompakt ist durch die epigenetischen Modifikationen, die dann fehlen, und dadurch werden Gene mehr abgelesen und das passiert auch an den Transposons, die normalerweise vom Organismus stillgelegt werden durch zum Beispiel epigenetische Modifikation, damit sie eben nicht wild rumspringen und Mutationen verursachen und die Instabilität des Erbguts gefährden. Und dadurch, dass sie dann eben besser ablesbar sind, werden sie aktiver und verursachen dann Mutationen und können dann auch zu Krankheiten führen

Wie kamen Sie überhaupt zu diesem Thema, sich damit zu beschäftigen, also mit Transposons, mit Unfruchtbarkeit? Wie kamen Sie dahin, dass Sie gesagt haben: Reißmann

Wie kamen Sie überhaupt zu diesem Thema, sich damit zu beschäftigen, also mit Transposons, mit Unfruchtbarkeit? Wie kamen Sie dahin, dass Sie gesagt haben: Zum Beispiel auch Krebs, oder?

Wie kamen Sie überhaupt zu diesem Thema, sich damit zu beschäftigen, also mit Transposons, mit Unfruchtbarkeit? Wie kamen Sie dahin, dass Sie gesagt haben: Leismann

Wie kamen Sie überhaupt zu diesem Thema, sich damit zu beschäftigen, also mit Transposons, mit Unfruchtbarkeit? Wie kamen Sie dahin, dass Sie gesagt haben: Zum Beispiel Krebs – auf jeden Fall. Also Transposons spielen bei Krebs eine große Rolle und in den meisten Fällen von Krebs wird auch eine erhöhte Aktivität von Transposons festgestellt. Da kommt es dann immer auch darauf an, in welches Gen eben das Transposon springt und ob das dann Krebs verursacht oder nicht.

Wie kamen Sie überhaupt zu diesem Thema, sich damit zu beschäftigen, also mit Transposons, mit Unfruchtbarkeit? Wie kamen Sie dahin, dass Sie gesagt haben: Reißmann

Wie kamen Sie überhaupt zu diesem Thema, sich damit zu beschäftigen, also mit Transposons, mit Unfruchtbarkeit? Wie kamen Sie dahin, dass Sie gesagt haben: Wenn man jetzt diese Zusammenhänge zwischen Transposon-Aktivität und auch dem Thema Alterung vielleicht schon besser verstanden hätte und auch vielleicht wüsste, wie Transposons Alterung beeinflussen oder beeinflussen können, wird denn dann der Traum von ewiger Jugend wahr?

Wie kamen Sie überhaupt zu diesem Thema, sich damit zu beschäftigen, also mit Transposons, mit Unfruchtbarkeit? Wie kamen Sie dahin, dass Sie gesagt haben: Leismann

Wie kamen Sie überhaupt zu diesem Thema, sich damit zu beschäftigen, also mit Transposons, mit Unfruchtbarkeit? Wie kamen Sie dahin, dass Sie gesagt haben: Ähm ja. Transposons sind nur mehr eine Konsequenz aus dem Alterungsprozess. Also, der Alterungsprozess besteht aus viel mehr als nur aus Transposons. Aber es gibt einige Studien, die da einen Zusammenhang festgestellt haben. Also die neuesten Studien sind in Fruchtfliegen, wo sie Transposons stillgelegt haben, und dann feststellen konnten, dass die Lebensspanne der Fliegen verlängert wurde dadurch. Aber, das steckt auch noch komplett in den Kinderschuhen und wie das genau zusammenhängt, muss noch weiter erforscht werden.

Wie kamen Sie überhaupt zu diesem Thema, sich damit zu beschäftigen, also mit Transposons, mit Unfruchtbarkeit? Wie kamen Sie dahin, dass Sie gesagt haben: Reißmann

Wie kamen Sie überhaupt zu diesem Thema, sich damit zu beschäftigen, also mit Transposons, mit Unfruchtbarkeit? Wie kamen Sie dahin, dass Sie gesagt haben: Und wir haben es eben schon gesagt, dass dann zum Beispiel auch Krebserkrankungen dadurch stark beeinflusst werden können. Aber, ist da die Forschung auch noch ganz am Anfang oder gibt es da schon mehr Ansätze im Zusammenhang mit solchen Erkrankungen wie Krebs und Transposons?

Wie kamen Sie überhaupt zu diesem Thema, sich damit zu beschäftigen, also mit Transposons, mit Unfruchtbarkeit? Wie kamen Sie dahin, dass Sie gesagt haben: Leismann

Wie kamen Sie überhaupt zu diesem Thema, sich damit zu beschäftigen, also mit Transposons, mit Unfruchtbarkeit? Wie kamen Sie dahin, dass Sie gesagt haben: Ja, hier wurden auch schon Erfolge verzeichnet, wenn Transposons stillgelegt werden konnten durch Inhibitoren, aber auch hier muss es noch weiter erforscht werden und es gibt meistens ungewünschte Nebenwirkungen, die man nicht so voraussehen kann, weil man noch nicht so genau versteht, wie das alles funktioniert.

Wie kamen Sie überhaupt zu diesem Thema, sich damit zu beschäftigen, also mit Transposons, mit Unfruchtbarkeit? Wie kamen Sie dahin, dass Sie gesagt haben: Reißmann

Wie kamen Sie überhaupt zu diesem Thema, sich damit zu beschäftigen, also mit Transposons, mit Unfruchtbarkeit? Wie kamen Sie dahin, dass Sie gesagt haben: Was wären das für Nebenwirkungen?

Wie kamen Sie überhaupt zu diesem Thema, sich damit zu beschäftigen, also mit Transposons, mit Unfruchtbarkeit? Wie kamen Sie dahin, dass Sie gesagt haben: Leismann

Wie kamen Sie überhaupt zu diesem Thema, sich damit zu beschäftigen, also mit Transposons, mit Unfruchtbarkeit? Wie kamen Sie dahin, dass Sie gesagt haben: Meistens werden dann auch andere Gene stillgelegt, die man gar nicht stilllegen möchte, weil, wenn man jetzt zum Beispiel als Mechanismus zum Stilllegen die Epigenetik benutzt, und sagt, man erhöht jetzt zum Beispiel die Enzyme, die dafür zuständig sind, dass das Chromatin oder die Verpackung kompakter wird und Transposons stillgelegt werden, dann gibt es auch ganz viele Off-Targets dafür, die dann auch quasi kompakter werden und das nicht werden sollten. Und dann sind wieder andere Funktionen in der Zelle behindert.

Wie kamen Sie überhaupt zu diesem Thema, sich damit zu beschäftigen, also mit Transposons, mit Unfruchtbarkeit? Wie kamen Sie dahin, dass Sie gesagt haben: Reißmann

Wie kamen Sie überhaupt zu diesem Thema, sich damit zu beschäftigen, also mit Transposons, mit Unfruchtbarkeit? Wie kamen Sie dahin, dass Sie gesagt haben: Also Transposons beim Thema Unfruchtbarkeit und Alterung. Diesen Themen haben wir uns heute mal gewidmet und versucht, ein bisschen Licht ins Dunkel zu bringen. Frau Leismann, vielen Dank für Ihre Zeit.

Wie kamen Sie überhaupt zu diesem Thema, sich damit zu beschäftigen, also mit Transposons, mit Unfruchtbarkeit? Wie kamen Sie dahin, dass Sie gesagt haben: Leismann

Wie kamen Sie überhaupt zu diesem Thema, sich damit zu beschäftigen, also mit Transposons, mit Unfruchtbarkeit? Wie kamen Sie dahin, dass Sie gesagt haben: Vielen Dank auch.

Wie kamen Sie überhaupt zu diesem Thema, sich damit zu beschäftigen, also mit Transposons, mit Unfruchtbarkeit? Wie kamen Sie dahin, dass Sie gesagt haben: Autor

Transposons – diesen Begriff kannte ich noch ganz dunkel aus der Schule, aber viel Wissen dazu hatte ich nicht mehr. Deshalb fand ich es umso faszinierender zu erfahren, woran sie überall mitwirken – was sie Gutes tun, aber auch, welche negativen Folgen ihre Aktivität haben kann. Und ich bin begeistert davon, welch essentielle und wegweisende Forschung an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz betrieben wird und mit wie viel Herzblut Wissenschaftler: innen wie Jessica Leismann täglich forschen, um einen wertvollen Beitrag für den gesellschaftlichen Fortschritt zu leisten – auch im Kampf gegen bisher unheilbare und oft tödliche Krankheiten. Ich hoffe auch für Sie war viel Spannendes, Neues und Wissenswertes dabei. Wenn Sie noch mehr Interessantes aus anderen wissenschaftlichen Bereichen erkunden wollen, dann kann ich Ihnen alle bisher erschienenen Folgen der „Minds of Mainz“-Podcast-Reihe empfehlen. Sie werden staunen, was es über Ameisenkolonien, die Physik der Atmosphäre, oder das Gendern zu erfahren gibt.

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