Mitte der 80er-Jahre tauchten in den USA die ersten Ideen auf, das menschliche Genom zu
entschlüsseln. Man versprach sich davon, das Zusammenspiel der Gene
untereinander und mit der Umwelt besser zu verstehen. Die Prophylaxe, Diagnostik
und Therapie vieler weitverbreiteter Krankheiten, wie Herz-Kreislauf-Erkrankungen,
Krebs, Diabetes oder Infektionskrankheiten, soll durch Kenntnisse aus der
Genomforschung
entscheidend verbessert werden. Der offizielle Beginn des Genomprojekts
war 1990. Eine internationale Koordinierungsstelle, die Human-Genom-Organisation
(HUGO), wurde eingerichtet. Deutschland beteiligte sich seit 1996 an diesem
internationalen Projekt. Das Unternehmen
Celera Genomics arbeitete seit 1998
parallel an der Entschlüsselung.
Das für 15 Jahre geplante
Humane Genomprojekt
wurde 2003 abgeschlossen. Dies ist aber nur ein Teil der Arbeit. Viel komplizierter
und aufwendiger gestaltet sich die Aufklärung der Funktion der Gene
und anderer DNA-Sequenzen sowie ihre Regulation. Die Erforschung des Zusammenspiels
von Genom, Transkriptom (Gesamt-mRNA-Gehalt) und Proteom (Gesamtproteingehalt
und Funktion dieser Proteine) hat gerade erst begonnen.
Schon in der Anfangsphase des Genomprojekts wurden viele neue Erkenntnisse
zur Größe, Variabilität und Organisation des menschlichen
Erbguts gewonnen, die den bisher herrschenden Vorstellungen widersprachen.
Eigenschaften des menschlichen Genoms
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ca. 3,3 Mrd. Basenpaare (haploid) |
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wahrscheinlich 30 000-35 000 Gene |
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ca. 0,1 % der Basenpaare sind zwischen
den Menschen variabel |
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durchschnittliche Gengröße:
3 000 Basenpaare |
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das Dystrophin-Gen mit 2,4 Mio. Basenpaaren
ist das größte Gen |
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ca. 2,5 % codierende DNA |
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bei 50 % der bekannten Gene ist die Funktion
unbekannt |
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das Chromosom 1 hat mit 2 968 die meisten
Gene |
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das Y-Chromosom hat mit 231 die wenigsten
Gene |
Die
Sequenzierung
des menschlichen Genoms ist heute nicht mehr so schwierig. Durch Automaten
können täglich einige Tausend Basen bestimmt werden. Probleme
bereitet jedoch die Länge der in den Chromosomen enthaltenen DNA-Moleküle.
Je länger die DNA-Stücke sind, umso häufiger kommt es zu
Fehlern bei der Analyse. Deshalb nutzte HUGO eine hierarchische Sequenzierungsstrategie.
Die chromosomale DNA wird mit Enzymen in immer kleinere, einander überlappende
Fragmente zerschnitten. Von jedem einzelnen DNA-Stück wird die Basenreihenfolge
bestimmt und anschließend zu einem fortlaufenden "Text"
zusammengesetzt.
Zur Genomanalyse kann auch die
Schrotschussmethode
angewendet werden.
Alle erhaltenen Daten über Basensequenzen und daraus folgende Proteine
werden in Datenbanken gespeichert und der Öffentlichkeit, z. B. über
das Internet, zugänglich gemacht.