Das menschliche Genom enthält weit mehr als nur die Bauanleitung für Proteine: Über weite Strecken besteht die DNA aus scheinbar sinnlosen, oft repetitiven Sequenzen, die keine offensichtliche Information enthalten. Diese Bereiche wurden daher – im  Gegensatz zu den Protein-kodierenden Genen, in denen die Struktur der Eiweißmoleküle mit dem genetischen Code niedergeschrieben sind – lange als „Junk-DNA“ oder „DNA-Müll“ bezeichnet und vernachlässigt.

Entscheidende Rolle für Gesundheit

Das hat sich mit neuen Sequenziermethoden der letzten zwei Jahrzehnte drastisch geändert: Inzwischen ist es nicht nur möglich, in kürzester Zeit jeden Buchstaben eines menschlichen Genoms auszulesen, sondern auch die Abschnitte zu bestimmen, die aktiv sind und daher als RNA, der chemischen Schwester der DNA, kopiert werden. Was viele Forscher/innen überraschte: Aus fast allen Teilen des Genoms werden RNAs kopiert – auch wenn sie keinerlei Information für die Proteinproduktion enthalten.

Heute weiß man, dass solche nichtkodierenden RNA-Moleküle eine entscheidende Rolle in der Regulation von Genen spielen. Sie sind für die Entwicklung unterschiedlicher Zelltypen unerlässlich und gehören auch bei der Entstehung vieler Krankheiten zu den Akteuren. Doch zwischen zwei gesunden Menschen unterscheiden sich die Mengen an nicht-kodierender RNA viel stärker, als die ihrer proteinproduzierenden Varianten – das  haben Aleksandra Kornienko, PhD Studentin und Denise Barlow, Forschungsgruppenleiterin am CeMM – Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) in Kooperation mit der Medizinischen Universität Wien nun in einer Studie festgestellt, die in der Fachzeitschrift „Genome Biology“ erschienen ist.

Große individuelle Unterschiede

In ihren Experimenten untersuchte Aleksandra Kornienko weiße Blutkörperchen von zehn gesunden Proband/innen. Aus den Blutzellen entnahm sie die komplette RNA und analysierte sie am CeMM mit modernsten DNA-Sequenziermethoden. Die Ergebnisse ihrer Analysen waren überraschend: „Es hat sich herausgestellt, dass bei manchen Menschen einige nicht-kodierende RNAs vollständig fehlen oder sie eine zehnfach geringere Menge davon produzieren“, beschreibt Kornienko, die Erstautorin der Studie, die Resultate.

Die Mengen an langen, nicht-kodierenden RNA Molekülen variieren viel stärker zwischen den Proband/innen als ihre RNAs mit Proteinbauplänen – sie tragen also auch stärker zu ihrer biologischen Individualität bei. Eine wichtige Erkenntnis, da sich solche Unterschiede entscheidend auf die Veranlagung für bestimmte Krankheiten auswirken können. Lange, nichtkodierende RNAs werden gerade in der personalisierten Medizin häufig als Angriffspunkte für Medikamente oder als Biomarker verwendet – die gemessenen Unterschiede können sich daher stark auf eine solche Behandlung auswirken.

Die Studie, die vom Wissenschaftsfonds FWF und der ÖAW gefördert wurde, ist aber auch ein wichtiger Beitrag für die Grundlagenforschung. Denn noch sind längst nicht alle Genorte der nicht-kodierenden RNAs bekannt, Barlow und Kornienko konnten allein in dieser Forschungsarbeit 736 neue beschreiben. Ihre Ergebnisse ergänzen die bestehenden Datenbanken, sie zeigen jedoch auch, dass es noch hunderter weiterer Proband/innen bedarf, um alle nicht-kodierenden RNAs aufzuspüren.