Erbinformationen nicht in der DNA! | Aufbruch zur Wellengenetik | 50 Jahre Gentechnik
Schock aus Russland
Russische Wissenschaftler korrigieren die Lehrmeinung, nach der in den Genen unsere Erbinformationen gespeichert sind. Dies 50 Jahre nach den Entdeckung des DNA-Modells durch Watson und Crick und dessen Prämierung mit dem Nobelpreis. Wir werden in Zukunft sehen, wie grundlegend sich unsere Vorstellungen vom Entstehen unseres Lebens ändern müssen.
Von Marcel Baumann.
Watson (links) und Crick
mit ihrem ModellDNA - optisches Hologramm in Resonanz mit ausserirdischen elektromagnetischen Feldern
Nach Angaben seriöser Genforscher verlaufen nur gerade 2% aller Genversuche mit positivem Resultat. Die Entdeckungen russischer Wissenschaftler liefern hierfür eine Erklärung. Sie fanden schon vor Jahren heraus, dass die DNA zu labil und in ihren chemischen Reaktionen zu langsam ist, um eine zielgerichtete Eiweisssynthese (zur Bildung des erwünschten Zellmaterials) durchführen zu können. Die DNA bildet vielmehr ein optisches Hologramm, das mit elektromagnetischen Feldern galaktischer, siderischer (spezielle Umlaufzeit des Mondes um die Erde) und planetarischer Herkunft in Resonanz stehe (z.B. das von Rupert Sheldrake postulierte Morphogenetische Feld). Daraus entnehme die DNA die Erbinformationen. Eine These, die von russischen Universitäten bereits bestätigt und verifiziert worden ist. Erste Versuche, bei denen Erbinformationen in der DNA induziert wurden, sind bereits erfolgreich durchgeführt worden. In Russland spricht man deshalb schon seit mehr als zehn Jahren von einer Wellengenetik. Welche Auswirkungen die russischen Erkenntnisse auf den Gen- und Biotechnik-Boom im Westen haben werden, ist noch nicht abzusehen. Viele Gen-Projekte werden hinterfragt werden müssen, vor allem auch diejeinigen der im Moment stark expandierenden amerikanischen Nahrungsmittelindustrie mit ihren Patenten auf gentechnisch veränderte Nahrungsmittel.
Quelle: http://www.notiz.ch/wissenschaft-unzensiert/medizin. Der Artikel wurde in der Zeitschrift Raum&Zeit, Januar/Februar 2001 publiziert. raum&zeit gilt für russische Wissenschaftler als unabhängige Zeitschrift, die nicht an die Meinung der Universitäten und der Industrie gebunden ist.
50 Jahre Gentechnik
Entwicklung der DNA-Forschung
Fritz Miescher war der eigentliche Entdecker der DNA (Erbsubstanz). Bereits im Jahr 1869 isolierte der Schweizer Biochemiker Johann Friedrich Miescher eine organische Substanz aus dem Zellkern von weißen Blutkörperchen und benannte sie als "Nuklein" (von lat. "nucleus"). Später erkannte man, dass es sich hierbei um zwei Substanzen handelte. Eine davon, die Nukleinsäure wurde später kurz als DNA bezeichnet.
Bis in die 40er Jahre des letzten Jahrhunderts führte die DNA das Dasein eines wissenschaftlichen Mauerblümchens. Damals war man der Überzeugung, dass Proteine als Träger der Erbsubstanz fungieren. Dem gemäss widmeten sich die meisten Forscher der "Proteintheorie der Vererbung".
Der kanadische Bakteriologe Oswald Theodore Avery war es schließlich, der - entgegen dem damals herrschenden Paradigma - zweifelsfrei nachweisen konnte, dass die DNA der Träger der Erbinformation ist.
Damit war die grundlegende Frage nach dem genetischen Material beantwortet, es folgte die empirische Knochenarbeit. Diese leistete der österreichisch-amerikanische Biochemiker Erwin Chargaff, der durch langwierige Forschungen zeigen konnte, dass die Bausteine der DNA charakteristische ganzzahlige Verhältnisse zueinander bilden.
Das Doppelhelix-Modell der DNA
aus der Originalarbeit von Watson und CrickDNA-Doppel-Helix: Ein Draht-Modell feiert Geburtstag
"Wir waren daran gewöhnt zu glauben, dass unser Schicksal in den Sternen liegt. Jetzt wissen wir: Zu einem großen Teil liegt unser Schicksal in unseren Genen." Nie um eine treffende Formulierung verlegen, fasste James Watson zusammen, was ihm und seinem Kollegen Francis Crick 1962 den Medizin-Nobelpreis brachte: die Entdeckung der Doppel-Helix-Struktur der Erbsubstanz DNA, die den beiden Wissenschaftlern vor genau 50 Jahren gelang. Am 28. Februar 1953 bastelten Watson und Crick am Cavendish Laboratory (Medical Research Council Unit für die Erforschung der Molekularstruktur biologischer Systeme) in Cambridge (Großbritannien) das erste Modell zusammen. Erstmals schufen sie damit ein plastisches Bild, wie die Erbsubstanz der Organismen tatsächlich strukturiert ist: in der Form von zwei ineinander gedrehten Strickleiter-Molekülen aus den Basen Adenin (A) und Thymin (T) sowie Guanin (G) und Cytosin (C).
Am 25. April 1953 schrieben sie in ihrer berühmt gewordenen Veröffentlichung in "Nature", die nicht mehr als rund 900 Worte lang war: "Wir wollen eine Struktur für das Salz der Desoxyribose-Nukleinsäure (D.N.A) vorschlagen. Diese Struktur besitzt neue Merkmale, die von erheblichem biologischen Interesse sind. (...) Diese Struktur hat zwei helikale Ketten, die beide um dieselbe Achse gedreht sind ..."
Dabei waren die beiden Wissenschaftler (Watson geboren 1928 in Chicago, ursprünglich ein Zoologe; Crick 1916 gebürtiger Brite, zunächst Physiker) im Grunde nicht auf der Basis eigener Strukturuntersuchungen zu ihren Schlüssen gekommen. Die Röntgenstruktur-Expertin Rosalind Franklin (Abteilung für Biophysik am King's College in London, verstab vor der Nobelpreisverleihung) hatte jene Röntgenbilder von kristallisierten DNA-Molekülen hergestellt, die auf das wirkliche Aussehen der Erbsubstanz hindeuteten. Ihr Kollege Maurice Wilkins - er durfte den Nobelpreis mit Watson und Crick teilen - hatte ebenfalls Röntgenbilder der DNA angefertigt und Watson die noch nicht veröffentlichten Bilder gezeigt - und damit womöglich den entscheidenden Hinweis für das Modell geliefert.
Dabei war der Clou von James D. Watson und Francis H. C. Crick eine wirklich epochale Idee bzw. Schlussfolgerung. In ihrem Büro bastelten sie aus von der Werkstatt des Instituts gelieferten Metallteilen, Draht sowie Karton gemäß ihren Vorstellungen ihr Modell: ein zwei Meter hohes Gerüst der Doppel-Helix. Und es entsprach doch glatt der Wirklichkeit.
Vermehrung des Erbmaterials
Die eigentliche Sensation war aber, dass mit ihrem Doppelhelix-Modell auch die Vermehrung des Erbmaterials erklärt werden konnte. Dies deshalb, weil darin die Bausteine der DNA spezifische Paarungen eingehen. Der Gedanke an einen reissverschlussartigen Kopiermechanismus lag nahe: "It has not escaped our notice that the specific pairing we have postulated immediately suggests a possible copying mechanism for the genetic material", lautet der vielzitierte und auffallend bescheidene Schlusssatz aus Watsons und Cricks Arbeit. Natürlich handelt es sich dabei um eine durchaus kokette Form der Bescheidenheit. Denn in Wahrheit waren sich die Autoren sehr wohl bewusst, dass sie damit den Keim für eine Revolution gesetzt hatten. Eine biotechnologische Revolution, deren Ergebnisse heute den Alltag von Wissenschaft und Gesellschaft prägen.
Der Ruhm für die Erklärung der DNA-Struktur allerdings kam für Watson und Crick erst mit einigen Jahren Verspätung. Die Theorie der beiden war nämlich äußerst umstritten. Erst 1958 bewiesen Arbeiten der Wissenschaftler Matthew Meselson und Franklin Stahl, dass das Aussehen des Moleküls auch mit den Vervielfältigungsmechanismen der Erbsubstanz bei der Zellteilung übereinstimmte: Die Doppel-Helix ist "semi-konservativ". Bei jeder Vermehrung windet sie sich auf und spaltet sich in die beiden Stränge. Diese dienen wiederum als Matrizen für die neue DNA. Arthur Kornberg fand jenes Enzym, das diesen Nachbau durchführt: die Polymerase.
Schaltmechanismus für DNA-Reparatur aufgedeckt
Mutationen der Erbsubstanz DNA sind eine der Hauptursachen für die Entstehung von Krebs, aber auch für den Alterungsprozess. Körperzellen besitzen allerdings verschiedene Mechanismen, um solche Schäden des Erbgutes zu reparieren. Einen bislang noch unzureichend verstandenen Weg der DNA-Reparatur haben nun Biochemiker untersucht - und einen wichtigen Schaltmechanismus aufgedeckt: Demnach sind ganz spezielle Protein-Verknüpfungen für die Behebung der Schäden notwendig. Ihre Entdeckung gelang den Wissenschaftlern vom Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried bei München an einem so genannten Modellorganismus - der Bäckerhefe. Um Zell-Mechanismen genauer zu untersuchen, verwenden Wissenschaftler häufig Modellorganismen. Denn grundlegende Prozesse, die in der menschlichen Zelle ablaufen, sind weitgehend identisch mit den Abläufen in Zellen weniger komplexer Organismen. Diese einzelligen Organismen - wie beispielsweise die Bäckerhefe - sind experimentell sehr viel leichter zugänglich. Den Zellbiologen um Stefan Jentsch vom Max-Planck-Institut für Biochemie ist es nun gelungen, am Modellsystem Bäckerhefe wichtige Details der Reparaturmechanismen bei geschädigter DNA aufzuklären.
Verschiedene Schädigungen - verschiedene Mechanismen
Der Träger der Erbinformation, die DNA, kann durch unterschiedliche Umwelteinflüsse, wie beispielsweise UV-Licht, geschädigt werden. Diese Schädigungen führen zu Änderungen in der Erbinformation, sogenannten Mutationen. Sie sind eine Hauptursache für die Entstehung von Krebs, aber auch für den Alterungsprozess. Da die Art der Schäden sehr unterschiedlich sein kann, besitzt die Zelle auch verschiedene Möglichkeiten, diese Schäden - das heißt die DNA - zu reparieren.
Reparatur-Protein im Blickpunkt
Die Forscher konzentrierten sich bei ihren Untersuchungen auf ein spezielles Protein mit dem Kürzel PCNA. Es spielt bei der Verdopplung des genetischen Materials - der so genannten DNA-Replikation - und bei der DNA-Reparatur eine wesentliche Rolle. Das Protein bildet - wie auf der Abbildung unten zu sehen - einen Ring, der die DNA umschließt. Während des Replikationsprozesses fährt es zusammen mit dem für die Verdopplung zuständigen Enzym, der Polymerase, den DNA-Strang ab. Trifft das Duo auf eine Stelle, an der die DNA beschädigt ist, hält es an, um eine Reparatur des Schadens zu ermöglichen.
Weitere Proteine verändern PCNA
Wie das Forscherteam nun herausfand, wird das PCNA-Protein allerdings durch Verknüpfung mit weiteren Proteinen verändert. Diese sind Ubiquitin bzw. das verwandte Protein SUMO. Wird PCNA mit SUMO verknüpft, so übernimmt es Aufgaben während der DNA-Replikation. Erst die Verknüpfung mit Ubiquitin schaltet dagegen die DNA-Reparatur-Funktion von PCNA an.
Molekularer Umschaltmechanismus

Darstellung des ringförmigen PCNA-Moleküls (gelb),
an das drei Ubiquitin-Proteine (rot) geknüpft sind.
Rechts im Bild die Verknüpfung im Detail.
Diese Modifikation aktiviert die DNA-Reparatur.
(Darstellung: M. Groll, MPI für Biochemie)Damit hat die Forschergruppe einen wichtigen molekularen Umschaltmechanismus aufgedeckt: PCNA ist quasi ein zellulärer Schutzschalter. Je nachdem mit welchem Molekül er verknüpft wird, schaltet er zwischen verschiedenen Funktionen in der Zelle hin und her.
Dass dieser neu entdeckte Mechanismus große Bedeutung für die Überlebensfähigkeit der Zellen besitzt, ergaben weitere Experimente: Konnte Ubiquitin nicht mehr mit dem PCNA-Protein verknüpft werden, so zeigten sich die Zellen der Bäckerhefe äußerst empfindlich gegenüber UV-Strahlung. Der von den Wissenschaftlern gefundene Reparaturmechanismus ist beim Menschen identisch - daher hoffen die Forscher nun, mit ihrer Arbeit einen Grundstein für neue Therapie- und Diagnoseformen bei Krebs gelegt zu haben.
Quellen:
www.nature.com/nature/dna50/watsoncrick.pdf
www.nature.com/nature/dna50/
science.orf.at/science/news/65605
science.orf.at/science/news/68426
science.orf.at/science/news/58368