Biologen aus Portugal und Deutschland haben ein Protein entdeckt, das nach der Befruchtung einer Eizelle die Unterschiede zwischen mütterlichen und väterlichen Chromosomen ausgleicht. Die soeben in der Fachzeitschrift EMBO Reports veröffentlichte Studie der Algarve-Forscher und von Kollegen des Gulbenkian-Instituts in Oeiras könnte den Weg für neue klinische Ansätze bei der Behandlung unfruchtbarer Paare ebnen.
Das Forscherteam stammt vom Zentrum für Forschung in der Biomedizin (CBMR) an der Universität der Algarve (UALG) in Faro und vom Instituto Gulbenkian de Ciência (IGC) in Oeiras. Beim IGC führte die Experimente Dr. Paul Navarro-Costa im Labor von Dr. Jörg Becker durch. Auf Seiten der UAlg war Prof. Rui Gonçalo Martinho federführend (auf unserem Beitragsbild links).
Die Entwicklung neuen Lebens beginnt nach der Verschmelzung eines Spermiums mit einer Eizelle. Viele molekulare Mechanismen hinter diesem besonderen Prozess sind allerdings bis heute ein Rätsel geblieben. Biologen ist jedoch seit langem bekannt, dass Mutter und Vater ihre genetische Information unterschiedlich an die Nachkommen weitergeben.
Algarve-Forscher und Kollegen aus Oeiras arbeiteten eng zusammen
Während die im Ei enthaltenen mütterlichen Chromosomen noch im Teilungsprozess sind, vervollständigen die vom Spermium transportierten männlichen Chromosomen diese Teilung nicht nur, sondern werden auch komprimiert, um in das kleine Volumen des Spermiums zu passen. Die Art und Weise, in der das befruchtete Ei die Unterschiede zwischen den beiden Elternchromosomen ausgleicht – ein wesentlicher Aspekt für die Entwicklung des neuen Lebewesens – fasziniert die wissenschaftliche Fachwelt schon seit langem.
In enger Zusammenarbeit fanden die Teams der Universität der Algarve und des IGC jetzt heraus, dass ein Protein mit der Bezeichnung dMLL3 / 4 es dem befruchteten Ei erlaubt, nicht nur die korrekte Teilung der mütterlichen Chromosomen sicherzustellen, sondern auch die Dekompression der Erbinformationen des Vaters.
"Das ist möglich, weil dieses Protein die Gen-Expression reguliert, das heißt, es hat die Fähigkeit, das Ei dazu zu bringen, verschiedene Funktionen auszuführen“, erläutert Navarro-Costa, der sowohl in Faro als auch in Oeiras forscht. In diesem Zusammenhang fördere dMLL3 / 4 schon bei der Entwicklung des Eis die Aktivität eines Sets von Genen, die später wesentlich dafür seien, die Unterschiede zwischen den vererbten mütterlichen und väterlichen Chromosomen zu eliminieren.
Paulo Navarro-Costa ist sicher, dass dieses Forschungsergebnis den Weg bereiten könnte für neue Ansätze sowohl in der Diagnose von Unfruchtbarkeit bei Paaren als auch bei der Verbesserung von Hilfsmitteln für die Ebryonen-Entwicklung, wie sie bei der künstlichen Befruchtung eingesetzt werden.
Algarve-Forscher studierten Fortpflanzung von Fruchtfliegen
Interessant ist auch, dass die Molekularbiologen aus Portugal und Deutschland das Protein dMLL3 / 4 bei Untersuchungen an Fruchtfliegen (Drosophila melanogaster) als Modellorganismen identifizierten. Das bestätige erneut die Wichtigkeit von Grundlagenforschung und den Einsatz von Modellorganismen als ein wichtiges Sprungbrett für angewandte Forschung und die mögliche Verbesserung der Gesundheit von Menschen, betont Forscher Martinho. Er war in Faro für die Laborexperimente verantwortlich, während weitere Experimente am IGC in Oeiras im Labor von Dr. Jörg Becker durchgeführt wurden. Der Bielefelder Molekularbiologe forscht speziell auf dem Feld der Mechanismen, welche die sexuelle Reproduktion und die frühe Embryogenese steuern.
Beckers Forschungsgruppe in Oeiras untersucht diese Prozesse in erster Linie an Blütenpflanzen und Moosen. „Auf lange Sicht tragen unsere Projekte zu einem besseren Verständnis der geschlechtlichen Fortpflanzung in höheren Pflanzen bei“, sagt Becker. Dieser Wissensgewinn sei entscheidend dafür, um Auswirkungen von Klimaveränderungen zu minimieren und Kreuzungsbarrieren zu überwinden. „Das geschieht mit dem Ziel, die Pflanzenproduktivität zu sichern und wenn möglich noch zu steigern und somit unsere Kapazität zur Erzeugung von ausreichend Nahrung, Tierfutter und Energie zu erhöhen“, so der Wissenschaftler. Er stammt aus Deutschland, arbeitet aber schon seit 18 Jahren in Portugal.
Finanziert wurde die jetzt veröffentlichte Studie durch die Stiftung für Wissenschaft und Technologie, FCT.