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Forschung 30. November 2015

Wie die Haut einer Schildkröte

Bei Mensch und Schildkröte schützt das gleiche Protein den Organismus.

Im Rahmen eines Genom-Vergleiches wurde festgestellt, dass Gene für wichtige Hautproteine schon in einem gemeinsamen Vorfahren von Mensch und Schildkröte vor 310 Millionen Jahren entstanden.

Der Panzer der Schildkröte ist ein höchst erfolgreiches Konzept evolutionärer Entwicklung, das sich durch seine Verteidigungsfunktion von anderen Reptilien markant unterscheidet. Im Rahmen einer Studie untersuchte die Arbeitsgruppe um Prof. DI DDr. Leopold Eckhart, Gruppenleiter in der Forschungseinheit für Biologie und Pathobiologie der Haut an der MedUni Wien, jene Gene, die für die Hautschichten des Panzers der Europäischen Sumpfschildkröte und einer nordamerikanischen Schildkrötenart verantwortlich sind, um sie mit Genen der menschlichen Haut zu vergleichen.

Gemeinsamer Vorfahre von Mensch und Schildkröte

Ergebnisse dieser Studie legen nahe, dass die Bildung eines harten Panzers durch Mutationen in einer Gengruppe erfolgte, die als Epidermal Differentiation Complex (EDC) bekannt ist. Vergleiche von Genomdaten verschiedener Reptilien lassen darauf schließen, dass die verantwortlichen EDC-Mutationen auftraten, als sich die Schildkröten vor circa 250 Millionen Jahren von anderen Reptilien abspalteten.

Bemerkenswert ist, dass die grundlegende Organisation der EDC-Gene bei Mensch und Schildkröte gleich ist. Dies lässt auf die Entstehung der prototypischen EDC Gene in einem gemeinsamen Vorfahren schließen, der vor 310 Millionen Jahren lebte und heutigen Reptilien ähnlich war.

Im Fall der Schildkröten entwickelten sich diese Gene so, dass Proteine gebildet werden, die zu einer deutlichen Härtung der äußersten Hautschicht, verstärkten Quervernetzzungen und damit zur Bildung eines Panzers führen. Beim Menschen schützen EDC-Gene die Haut vor dem Eintritt von Mikroben und Allergenen.

Diese neue Studie zeigt, dass evolutionär verwandte Gene eine Schutzfunktion sowohl beim Menschen als auch bei Schildkröten haben. Durch den Vergleich der Haut von Mensch und Tier hofft man, die Interaktionen der Proteine besser zu verstehen. Daraus abgeleitete Erkenntnisse könnten in Zukunft zu medizinischen Anwendungen führen, etwa zur verbesserten Therapie bei Psoriasis (Schuppenflechte), bei der Mutationen in EDC Genen gefunden wurden.

 

An der Studie waren auch beteiligt: Center for Integrative Bioinformatics Vienna (CIBIV), Max F. Perutz Laboratories, Uni Wien; Vetmed Wien, Tiergarten Schönbrunn und die Universität Bologna.

Originalpublikation:

Holthaus KB et al.; Mol Biol Evol. 2015 Nov 24. pii: msv265

PK/MedUni Wien, Ärzte Woche 49/2015

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