Wissenschaftler finden Regel für Vielfalt des Lebens
Evolution unterliegt Abfolge - Im Genom ist Ort für Mutationen festgelegt
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Burkhard Tümmler: Forscher entschlüsselt Artenvielfalt (Foto: MHH/Kaiser) |
Hannover (pte021/03.11.2016/10:30) Wissenschaftler der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) http://mh-hannover.de haben herausgefunden, dass die für die Evolution der Proteine - und somit für die Evolution im Allgemeinen - notwendigen Mutationen einer Regel unterliegen. Es handelt sich dabei um eine Art Selbstregulierung in der Zelle. Die Forschungsergebnisse wurden in den "FEBS Letters" veröffentlicht.
Codon-Position wichtig
"Mutationen sind notwendig, damit sich etwas verändert, aber sie dürfen nicht Überhand nehmen. Der optimale Kompromiss ist, dass sie stattfinden, aber nicht zu häufig geschehen. Dann sind sie auch kontrollierbar", sagt Forschungsleiter Burkhard Tümmler. Um die Regel zu verstehen, sei vorab erklärt, dass Proteine aus Ketten von Aminosäuren bestehen, von denen es 20 verschiedene gibt.
Aus Genabschnitten von drei bestimmten aufeinander folgenden Basen ("Codons") geht je eine bestimmte Aminosäure hervor. Bei einer Punktmutation ist eine dieser drei Basen im genetischen Code verändert, was zur Folge haben kann, dass eine andere Aminosäure entsteht. Wenn die erste Base eines Codons ausgetauscht ist, es also eine Mutation an der ersten Codon-Position gibt, dann besteht eine sehr hohe Wahrscheinlichkeit, dass auch die benachbarte Mutation an der ersten Position des Codons auftritt.
Und wenn eine Mutation an einer zweiten Codon-Position auftritt, dann tritt die nächste Mutation sehr häufig auch an zweiter Codon-Position auf. Eine Mutation an der dritten Codon-Position hat meist zur Folge, dass die nächste Mutation ebenfalls an der nächsten dritten Codon-Position auftritt. "Mutationen werden bevorzugt an denselben Codon-Positionen zugelassen", fasst Tümmler die aktuellen Forschungsergebnisse zusammen.
Drei-Basen-Periodizität
Diese bisher unbekannte Auswahlregel der Drei-Basen-Periodizität konnten die MHH-Wissenschaftler durch den paarweisen Vergleich der Gesamtheit aller Gene von Dutzenden von Stämmen zweier Bakterienarten erkennen. So erhielten sie für jede Art Millionen von Einzeldaten. Zahlreiche komplett sequenzierte Genome von einer Art zu erhalten, ist erst seit wenigen Jahren möglich.
Die Originalpublikation "Three-base periodicity of sites of sequence variation in Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus core genomes" steht online hier http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/1873-3468.12431/full zum Download bereit.
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