Münster (mfm/sw) – Das menschliche Genom gleicht einem Puzzle – aber einem schwer lösbaren: Dieses Rätselspiel hat nämlich mehr als drei Milliarden Teile. Und als wäre das nicht schon herausfordernd genug, wird das Puzzle durch ähnliche Teile sowie Muster, die sich wiederholen, noch unübersichtlicher. Vor diesem Problem steht auch die Wissenschaft, denn das Genom besteht zu rund einem Drittel aus sich wiederholenden - repetitiven - Genen. Im internationalen Konsortium T2T, das nun das menschliche Genom nach zwanzig Jahren erstmals komplett entschlüsselt hat, widmete sich eine Arbeitsgruppe um Prof. Wojciech Makalowski von der Westfälischen Wilhelms-Universität (WWU) Münster den sich wiederholenden Regionen – und entdeckte dabei zahlreiche neue repetitive Gene und Varianten. Die Ergebnisse wurden nun in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht.

Einen „genetischen Fingerabdruck“ hat jede und jeder – denn jedes Genom ist einzigartig. Dafür verantwortlich sind zu großen Teilen auch die repetitiven Elemente und die sogenannten Transposons, auch bekannt als „springende Gene“. Bislang wurden diese trotz ihrer wichtigen Rolle für die Evolution und Gesundheit des Menschen nur unzureichend erforscht. Gemeinsam mit einer Forschungsgruppe aus Connecticut unter Leitung von Rachel J. O‘Neill hat Makalowski repetitive Regionen nun eingehend analysiert. Dabei konnte das Team nicht nur 43 neue repetitive Varianten entdecken und das bisher bekannte Genom damit deutlich „erweitern“, sondern auch 19 komplexe repetitive Strukturen ausfindig machen. Die Erkenntnisse der Studie dienen als Leitfaden für die vollständige Sequenzierung des Genoms und besonders von repetitiven Genen. Außerdem: Die Analyse von O’Neill und Prof. Makalowski, der das Institut für Bioinformatik an der Medizinischen Fakultät der WWU leitet, schaffen einen methodologischen Rahmen, mit dem Forschende sich künftig besser repetitiven Varianten innerhalb von und zwischen menschlichen Genomen nähern können. 

Als die Wissenschaft vor zwanzig Jahren die Entschlüsselung des menschlichen Genoms meldete, war das ein großer Durchbruch. Was in der Freude allerdings unterging: Das Datenmaterial war seinerzeit noch nicht komplett, es fehlten etwa acht Prozent – und das blieb bis vor kurzem so. Es mangelte schlicht an der geeigneten Technik. Erst im vergangenen Jahr konnte das Genom vom Konsortium T2T vollständig entschlüsselt werden. Unsicherheiten bestehen trotzdem noch – aber auch die will T2T in Zukunft auflösen: Das Konsortium hat es sich daher zum Ziel gesetzt, jedes Chromosom von Anfang bis Ende zu untersuchen – also von Telomer zu Telomer, den Endpunkten eines jeden Chromosoms. Zu dem offenen Konsortium sind neben zahlreichen Instituten und Universitäten aus den USA auch die Universität Düsseldorf und die WWU Münster - letztere mit dem Institut für Bioinformatik - vertreten. Zwei Doktoranden des Institutes, Matias Rodriguez und Reza Halabian, waren maßgeblich an der erfolgreichen Mitwirkung beim T2T-Verbund beteiligt.

PubMed-Link: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35357925/

PubMed-Link zur Hauptstudie: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35357919/