Chromosom 21 (Mensch)

Aufbau des Chromosoms 21

Das Chromosom 21 gehört mit etwa 34 Millionen Bausteinen zu den kleinsten menschlichen Chromosomen. Es umfasst lediglich 1,5 Prozent der menschlichen Erbinformationen.

Merkmale

Auf ihm liegen die schon länger bekannten 14 Gene, von denen man bereits heute weiß, dass ihre genetische Veränderung zu einer Reihe schwerer monogener (von einem einzigen Gen verursachten) Erkrankungen führen kann. Dazu gehören die Alzheimer-Krankheit, spezielle Formen von Epilepsie und Autoimmunerkrankungen, Muskelerkrankungen (Bethlem-Myopathie und Ullrich-Myopathie ^[1]) sowie eine erhöhte Anfälligkeit für Leukämie.

Sequenzierung

Mit maßgeblicher Beteiligung deutscher Genetiker an drei Sequenzierzentren (an der Gesellschaft für Biotechnologische Forschung Braunschweig, am Institut für Molekulare Biotechnologie Jena und am Max-Planck-Institut für Molekulare Genetik Berlin) hat ein internationales Team die mehr als 33 Millionen Bausteine (Basen) des Chromosoms 21 im Umfang von 99,7 Prozent mit 99,99 prozentiger Sicherheit sequenziert. Damit ist das Chromosom 21 nach dem Chromosom 22 das zweite Chromosom, das vollständig sequenziert wurde. Das Chromosom 21 enthält, wie man jetzt weiß, insgesamt 225 Gene und 59 Pseudogene. Von den 127 wirklich gesichteten Genen sind 103 bereits in ihrer Funktion bekannt, das heißt, man kennt das in dem Gen kodierte Eiweiß (Protein). Die anderen 98 Gene sind Vorhersagen aufgrund von computerbasierten Sequenzanalysen. Hierbei machen sich die Wissenschaftler den Umstand zu Nutze, dass bestimmte Sequenzabschnitte im Genom auftauchen, die den Anfang oder das Ende eines vermeintlichen Gens markieren.

Bei den vorhergesagten Genen sind einige gute Kandidaten, als Ursache von bestimmten genetischen Erkrankungen identifiziert zu werden. Diese Erkrankungen wurden schon länger im Zusammenhang mit dem Chromosom 21 gesehen. Zu ihnen gehören u. a. verschiedene Formen von Taubheit, Tumorerkrankungen und manische Depressionen. Außerdem wurden auch Tumorsuppressor-Gene gefunden, die zur Unterdrückung von Tumoren führen (beispielsweise Gen Ets2).^[2] Auch die beiden auf dem Chromosom 21 befindlichen Gene DSCR1 und DYRK1A wirken krankhaften Gewebewucherungen entgegen. ^[3][4]

Medizinische Bedeutung

Die Analyse der Gene dieses Chromosoms hat eine große medizinische Bedeutung. Menschen, die in allen oder in einem Teil ihrer Körperzellen drei Kopien des gesamten Chromosoms 21 oder drei Kopien von Teilen eines 21. Chromosoms besitzen, haben eine Form des Down-Syndroms (Trisomie 21). Auf dem Chromosom 21 wurde mittlerweile eine kritische Region identifiziert, die an allen typischen Aspekten des Down-Syndroms beteiligt ist (DSCR, Down syndrome critical region, Position 21q22). Die in dieser Region enthaltenen Gene sind inzwischen mit dem jeweiligen Phänoyp assoziiert und ermöglichen eine zukünftige ursächliche Behandlung der mit diesem Defekt verbundenen Symptome.^[5][6]

Quellen

• Roger H. Reeves: Recounting a genetic story. Nature 405, S. 283-284 (18. Mai 2000), DOI: 10.1038/35012790
• M. Hattori et al.: The DNA sequence of human chromosome 21. Nature 405, S. 311-319 (18. Mai 2000) DOI: 10.1038/35012518

Einzelnachweise

1. ↑ Lampe AK et al.: Collagen VI related muscle disorders. J Med Genet. 2005 Sep;42(9):673-85. PMID 16141002.
2. ↑ http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7174/abs/nature06446.html Thomas E. Sussan et al: Trisomy represses ApcMin-mediated tumours in mouse models of Down's syndrome, Nature 451, 73-75 (3 January 2008) | doi:10.1038/nature06446
3. ↑ http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/pdf/nature08062.pdf Kwan-Hyuck Baek et al.: Down's syndrome suppression of tumour growth and the role of the calcineurin inhibitor DSCR1, Nature advance online publication 20 Mai 2009, DOI: 10.1038/nature08062
4. ↑ http://www.nature.com/news/2009/090520/full/news.2009.493.html Anjali Nayar: Why people with Down's syndrome get fewer cancers, Natur Published online 20 Mai 2009, DOI: 10.1038/news.2009.493
5. ↑ Down-Syndrom bei Online Mendelian Inheritance in Man
6. ↑ T. Eggermann, N. Schönherr u.a.: Identification of a 21q22 duplication in a Silver-Russell syndrome patient further narrows down the Down syndrome critical region. In: American journal of medical genetics. Part A Band 152A, Nummer 2, Februar 2010, S. 356–359, ISSN 1552-4833. doi:10.1002/ajmg.a.33217. PMID 20101688.

Weblinks

• genome.imb-jena.de Genomauflistung

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