Immunstark durch Viren-Überbleibsel im Erbgut

In unserem Erbgut gibt es "besondere DNA" (Bild: mevans/iStock)

Wir sind ein bisschen Viren: Etwa acht Prozent des menschlichen Erbguts stammen von Erregern, die einst unsere entfernten Vorfahren geplagt haben. Über diese genetischen Überbleibsel haben US-Forscher nun Erstaunliches herausgefunden: Die ursprünglich virale DNA avancierte im Laufe der Evolution offenbar zu einem Teil des Waffenarsenals unseres Immunsystems.

Dass es in unserem Genom Reste von Viren-DNA gibt, liegt an der speziellen Vermehrungsstrategie dieser Erreger - sie betreiben Genmanipulation: Viren bauen ihre DNA ins Erbgut von befallenen Zellen ein, so dass diese zu Virenfabriken mutieren. Normalerweise werden die Fremdgene nicht an Nachkommen weitergegeben – in Ausnahmefällen aber eben doch. Auf diese Weise haben sich im Verlauf der Entwicklungsgeschichte des Menschen die viralen Überbleibsel auf beachtliche acht Prozent des Genoms aufsummiert. Längst haben diese sogenannten endogenen Retroviren die Fähigkeit verloren, die Produktion infektiöser Virenpartikel zu veranlassen. Deshalb galten sie bisher eigentlich nur als funktionsloser Gen-Schrott in unserem Erbgut. Wie ein Team von US-Forschern nun zeigen konnten, ist das aber wohl ganz und gar nicht der Fall: "Einige dieser endogenen Viren haben unserer Biologie geprägt", sagt Cédric Feschotte von der University of Utah in Salt Lake City.

Einstige Eindringlinge umfunktioniert

Er und seine Kollegen stießen bei einer Recherche im menschlichen Genom auf Tausende von endogenen Retroviren, deren genetisches Material durch einschlägig bekannte Substanzen aktiviert zu werden scheinen: Interferone. Es handelt sich um Alarm-Botenstoffe, die bei Infektionen gebildet werden. Sie aktivieren in einem betroffenen Gewebe das Waffenarsenal, indem sie Gene anschalten, die eine Funktion beim Kampf gegen Viren und Co besitzen. In diesem Zusammenhang stellten die Forscher außerdem fest: Die Interferon-empfindsamen Retroviren sitzen nicht beliebig verteilt in unserem Erbgut, sondern in direkter Nachbarschaft zu Genen des Immunsystems. "Das waren die ersten Hinweise für uns, dass einige dieser Elemente Schalterfunktionen bei den Immunitäts-Genen besitzen könnten", berichtet Feschotte.

Um dieser Spur experimentell nachzugehen, führten die Forscher Versuche an menschlichen Zellkulturen durch. Sie benutzen das genetische Schneide-Werkzeug  CRISPR/Cas9, um nach einander einige der endogenen Retroviren gezielt aus dem Genom der Zellen zu entfernen. Es zeigte sich: Fehlte diese genetische Information, reagierten die benachbarten Immungene nicht mehr auf Interferon. Der Viren-DNA kommt demnach tatsächlich eine Schalterfunktion zu, sagen die Forscher. Zudem konnten sie zeigen, dass Zellen, denen bestimmte Retroviren-DNA entnommen worden war, sich nicht mehr richtig gegen Infektionen durch Viren verteidigen konnten. Unterm Strich belegen diese Ergebnisse, dass die einstige Viren-DNA zu einer Waffe gegen diese Erreger umfunktioniert wurde, erklären Feschotte und seine Kollegen.

Vermutlich typisches Phänomen

Sie fanden zudem bereits Hinweise darauf, dass nicht nur beim Menschen, sondern auch bei anderen Säugetieren endogene Retroviren im Erbgut mit dem Interferon-System verknüpft sind. Es handelt sich demnach vermutlich um ein weitverbreitetes Phänomen im Rahmen der Entwicklung von artspezifischen Abwehrmechanismen, sagen die Forscher. "Es erscheint plausibel, dass Immunsysteme einige dieser viralen Überbleibsel umfunktioniert haben", sagt Co-Autor Nels Elde. "Die Viren sind ursprünglich durch den Prozess ihrer eigenen Vermehrung in das Erbgut gelangt. Die Evolution hat dann den Spieß zu unseren Gunsten umgedreht", so der Forscher.

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