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Wissenschaftler entdecken Gene, die für die Entwicklung der Gliedmaßen verantwortlich sind

Laut einer Studie, die in der Zeitschrift "Nature" veröffentlicht wurde, ist die asymmetrische Form unserer Hände und Arme darauf zurückzuführen, dass Gene, die den Aufbau unseres Rumpfes steuern, auch bei der Entwicklung der Gliedmaßen zum Einsatz kommen.

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Laut einer Studie, die in der Zeitschrift "Nature" veröffentlicht wurde, ist die asymmetrische Form unserer Hände und Arme darauf zurückzuführen, dass Gene, die den Aufbau unseres Rumpfes steuern, auch bei der Entwicklung der Gliedmaßen zum Einsatz kommen.

Bei der Entwicklung eines Embryos steuert eine Reihe von Genen, so genannte "HOX"-Gene, den Aufbau des wachsenden Körpers. Die HOX-Gene sind in der gleichen Reihenfolge entlang des DNA-Moleküls angeordnet wie die Körperstrukturen, für die sie kodieren. Im heranwachsenden Embryo werden die HOX-Gene entlang der Sagittalachse des Körpers vom Kopf bis zu den Füßen sequenziell aktiviert, sodass sich alle unsere Organe und Knochen an der richtigen Stelle bilden.

Die jüngste Studie, die zum Teil unter dem Sechsten Rahmenprogramm der EU (RP6) finanziert wurde, zeigt, dass dieser Prozess tatsächlich ebenfalls bei der Entwicklung der Gliedmaßen Anwendung findet und auf diese Weise unsere asymmetrischen Arme und Hände gebildet werden. Die Forscher fanden heraus, dass HOX-Gene in der Gliedmaßenknospe entlang der Sagittalachse, die vom Daumen bis zum kleinen Finger reicht, sequenziell aktiviert werden. Dies führt zu einem Höchststand der HOX-Aktivität an der hinteren Seite (kleiner Finger) der Gliedmaßenknospe, was wiederum zur Bildung des Entwicklungsgens "Sonic hedgehog" im hinteren Teil der Gliedmaßenknospe führt. "Sonic hedgehog" ist ein Protein, das die Entwicklung der Organe und Gliedmaßen steuert.

Durch diese asymmetrische Bildung von "Sonic hedgehog" entsteht die charakteristische Asymmetrie unserer Gliedmaßen und es wird klar, warum wir einen opponierbaren Daumen und vier Finger in verschiedener Länge haben. Die Forscher beobachteten Mäuse mit mutierten HOX-Genen, die dazu führten, dass "Sonic hedgehog" sowohl am vorderen als auch hinteren Teil der Gliedmaße gebildet wurde. Ihre Vorderpfoten und -beine waren perfekt symmetrisch, mit einer kleinen Zehe auf jeder Seite anstatt einer Großzehe auf der einen und einer kleinen Zehe auf der anderen Seite. Beim Fehlen von HOX-Genen zur Steuerung der Vorderbeinentwicklung entstehen Mäuse, die nur einen knochigen Stumpf am Ellbogen ausbilden.

Die Forscher stellten fest, dass der Prozess der Gliedmaßenentwicklung dem der Rumpfentwicklung sehr ähnelt: Letztere beruht ebenfalls auf der sequenziellen Aktivierung von HOX-Genen entlang einer Achse. Es wird angenommen, dass Vierfüßer höchst angepasste Extremitäten entwickeln konnten, da das System der HOX-Gene auf die Ausbildung von Gliedmaßen übertragen wurde.

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Kanada, Schweiz