am Puls Biologie 8, Schulbuch

122 Genkartierung am Beispiel Brustkrebs Abb. 8: Ein Gen (hier das „Brustkrebs-Gen“) lässt sich durch schrittweise Eingrenzung des Chromosomenbereichs kartieren. Im Genom vieler an Brustkrebs erkrankter Per- sonen schneiden Restriktionsenzyme aus Chromosom 17 ein Fragment bestimmter Länge. Chromosom 17 80 000 kB AT Marker: Mikrosatelliten 600 kB 100 kB DNA-Abschnitt mit „Brustkrebsgen“ Mikrosatellit 1 Mikrosatellit 2 Restriktions- fragment der Länge 20 000 kB (Kilobasen) Innerhalb dieses Fragments finden sich bei Erkrankten Mi- krosatelliten gleicher Länge. Ein Abschnitt dieser DNA hybridisiert mit der RNA aus Brustkrebszellen. Marker: Gensonde RNA DNA Restriktionsenzym Marker: DNA-Fragmentlänge Brustkrebs ist die häufigste Krebsform bei Frau- en. Die Wahrscheinlichkeit, daran zu erkranken, ist höher, wenn in der Familie bereits Brustkrebs aufgetreten ist. Das spricht dafür, dass diese Krankheit zumindest teilweise erblich bedingt ist. Daher begann bereits in den 1970er Jahren die Suche nach einem Gen, dessen Mutation die Entstehung von Brustkrebs begünstigt. Dafür wurden DNA-Proben von Frauen gesammelt, bei denen in mindestens drei Generationen Brust- krebs aufgetreten war (das war wichtig, um die Wahrscheinlichkeit zufälliger Erkrankungen zu reduzieren). Anschließend suchten Genetikerin- nen und Genetiker nach einer Kopplung der Brustkrebserkrankung mit DNA-Markern . Bei erkrankten Frauen wurde auffallend oft das gleiche RFLP-Fragment auf dem langen Arm von Chromosom 17 gefunden. Das ließ darauf schlie- ßen, dass dort auch das gesuchte „Brustkrebs- gen“ liegt. In dem betreffenden 20 000 Kilobasen großen Restriktionsfragment liegen aber noch Hunderte weiterer Gene. Für die feinere Kartierung eines DNA-Abschnitts eignen sich Mikrosatelliten . Auch ihre Kopplung mit einer Brustkrebserkrankung wurde verfolgt. So ließ sich der Bereich auf 600 Kilobasen ein- grenzen, die nur noch 60 verschiedene Kandida- ten-Gene enthielten ( k Abb. 8). Nun wurden von diesem Bereich überlappende PCR-Fragmente hergestellt, die dann sequenziert wurden. Jetzt kannte man die Sequenzen. Aber welches Gen war verantwortlich? Um das herauszufinden, wurden mRNAs aus dem Brustgewebe gesunder Frauen isoliert und aus jeder mRNA cDNA 1 mit Hilfe des Enzyms Reverse Transkriptase ( k S. 123) hergestellt ( k Abb. 9). Diese cDNA enthielt ein Radioisotop als Marker . So wurde eine Sammlung aller Gene erstellt, die in gesundem Brustgewebe expri- miert werden. Nun wurden mRNAs aus Brust- krebszellen gewonnen und zu diesen cDNAs ge- geben. Band eine Brustkrebs-mRNA an eine solche cDNA, entstand ein DNA-RNA-Hybrid , der aufgrund der radioaktiven Strahlung mit speziel- len Filmen sichtbar gemacht wurde. Die entspre- chende cDNA wurde sequenziert. Jetzt wusste man, welches Gen in Brustkrebszellen in dem un- tersuchten Abschnitt exprimiert wird. So wurde 1994 das „Brustkrebs-Gen“ BRCA1 identifiziert. Das BRCA1 Protein ist an der Reparatur von DNA-Strangbrüchen beteiligt. Bei fast allen Mutationen von BRCA1 wird kein funktionieren- des Protein gebildet. Der Reparaturmechanismus fällt aus und DNA-Schäden häufen sich an. Viele Frauen erkranken jedoch nicht, selbst wenn sie ein mutiertes „Brustkrebs-Gen“ tragen – sie ha- ben lediglich ein erhöhtes Erkrankungsrisiko. Weitere Gene (v. a. BRCA2 ) sowie Umwelteinflüs- se scheinen eine wichtige Rolle zu spielen. Das „Brustkrebs-­ Gen“ BRCA1 kodiert für ein DNA-Repara- turprotein: Bei eini- gen Mutationen die- ses Gens steigt die Wahrscheinlichkeit für Brustkrebs Abb. 9: Herstellung von cDNA mittels reverser Transkription. Exon prä- mRNA DNA reife mRNA cDNA (ohne Introns) Exon Exon Intron Intron Transkription reverse Transkription Spleißen Glossar 1 cDNA: complementary (komplementäre) DNA; einzelsträngiges DNA-Molekül, dessen Basensequenz komplementär zu der eines RNA-Moleküls ist. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv