Viele Gene „erinnern“ sich, ob sie vom Vater oder der Mutter stammen

Von Franz Mechsner

Von wenigen Erbfaktoren auf Geschlechtschromosomen abgesehen sind alle unsere Gene in jedem Zellkern unseres Körpers in doppelter Ausfertigung vorhanden. So entsprechen den Genen für die Augenfarbe, die wir vom Vater haben, ebensoviele von der Mutter. Lange Zeit glaubte man, es sei für die Zusammenarbeit der Gene – etwa bei der Ausprägung der Augenfarbe – völlig unerheblich, welche Erbfaktoren vom Vater und welche von der Mutter stammen. In den letzten Jahren wurde jedoch immer deutlicher, daß die Sache komplizierter ist: Ein Teil der Säugetiergene „erinnert“ sich irgendwie an seine Herkunft aus Ei oder Sperma. Ein englisches und ein kanadisches Forschungsteam haben jetzt unabhängig voneinander gezeigt, daß diese „Erinnerung an die Eltern“ eine chemische Grundlage hat und zwar die unterschiedliche Methylierung väterlicher und mütterlicher Gene. Methylierung bedeutet, daß eine oder mehrere Methylgruppen (eine Methylgruppe besteht aus einem Kohlenstoff- und drei Wasserstoffatomen, CH3 ) in das Gen biochemisch „eingebaut“ werden. Dies ändert oft die Aktivität des betreffenden Genes.

Erste Hinweise, daß gewisse Gene sich an ihren Elternteil „erinnern“ könnten, gewann man aus einer verfeinerten Statistik von Erbkrankheiten. So ist etwa die Huntingtonsche Krankheit, ein schwerer Erbschaden des Stammhirns, dominant und penetrant. Das heißt: Wer „Huntington-Gene“ geerbt hat, wird in jedem Fall krank, auch wenn die Gene nur von einem Elternteil stammen. Bei genauerem Hinsehen zeigte sich allerdings Verblüffendes: Kommt die Krankheit vom Vater, bricht sie meistens schon in der Jugend aus, während Menschen, die die Anlage von der Mutter geerbt haben, häufig erst jenseits der Lebensmitte krank werden. Mit einmal geschärftem Blick entdeckten die Genetiker auch bei anderen Erbkrankheiten je nach Herkunft unterschiedliche Verläufe.

Daß es nicht gleichgültig ist, ob Chromosomen vom Vater oder von der Mutter kommen, wurde schließlich durch Experimente an befruchteten Mäuse-Eizellen bewiesen. Nach der Befruchtung wandern die beiden sogenannten „Vorkerne“ mit dem Erbgut aus Eizelle und Spermazelle aufeinander zu. In diesem Stadium läßt sich heute durch Mikromanipulation der mütterliche Vorkern durch einen weiteren väterlichen ersetzen, so daß der sich entwickelnde Embryo zwei väterliche Chromosomensätze enthält. Das bekommt ihm nicht gut: er kümmert mikroskopisch klein dahin, während sich die Plazenta ganz überproportional entwickelt. Befruchtete, ähnlich manipulierte Eizellen mit zwei mütterlichen Chromosomensätzen entwickeln sich dagegen zunächst zu einem relativ normalen Embryo, jedoch bleibt in diesem Fall die Plazenta viel zu klein, so daß die Schwangerschaft nach einer Weile in einem Desaster endet. Offenbar ist die Entwicklung des Embryos ohne Gene von der Mutter schwer gestört, während die Plazenta ohne bestimmte väterliche Gene nicht wachsen kann.

Eine noch subtilere Operationsmethode als das Austauschen von Zellkernen ist das Austauschen einzelner Chromosomen: Ersetzt man etwa das väterliche Chromosom 11 einer befruchteten Mäuse-Eizelle durch ein mütterliches Chromosom, dann ist die erwachsene Maus wesentlich kleiner als normal. Eine Maus mit zwei väterlichen Chromosomen 11 wächst dagegen zur Riesenmaus.

Damit ergibt sich die Frage: Welcher physikalische oder chemische Faktor unterscheidet ein „väterliches“ Gen von einem „mütterlichen“? Wie wird ein Gen auf seiner Wanderung durch die Generationen ummarkiert, je nachdem, ob es gerade von einem Männchen oder von einem Weibchen weitergegeben wird? Die Beobachtung, daß eine Maus mit zwei „Vaterchromosomen 11“ zu groß, mit zwei „Mutterchromosomen 11“ dagegen zu klein gerät, legt den Verdacht nahe, daß gewisse Wachstumsgene bei väterlicher Markierung stärker, bei mütterlicher Markierung schwächer aktiv sind.