Wissenschaftler haben ein Netzwerk aus Genen identifiziert, die eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Stoffwechselerkrankungen wie Diabetes spielen könnten. Die Arbeit entstand durch ein Team des Helmholtz Zentrums München sowie des Deutschen Zentrums für Diabetesforschung (DZD) und ist in "Nature Communications" erschienen.
Die Entstehung von Stoffwechselerkrankungen wie Diabetes ist ein komplexer Prozess. Sowohl bei Typ-1- als auch Typ-2-Diabetes sind neben Lebensstil- und Umweltfaktoren auch viele verschiedene Gene für die Krankheitsentstehung verantwortlich. Sie liefern die Baupläne der einzelnen Proteine, die eine Funktion im Zuckerstoffwechsel haben.
Viele Gene, die in der Entwicklung von Erkrankungen wie Diabetes eine wichtige Rolle spielen, sind nach wie vor unbekannt. Nur durch die Entschlüsselung der Ursachen und Entstehungsmuster gelingt es, die Krankheiten zu verstehen und therapeutisch sowie präventiv einzugreifen. Neu identifizierte Diabetes-Gene könnten beispielsweise als Biomarker für eine individuelle Risikovorhersage oder zur Diagnostik der Erkrankung eingesetzt werden.
Auf diesem Weg sind Prof. Dr. Martin Hrabě de Angelis und sein Team der German Mouse Clinic (GMC) am Institut für Experimentelle Genetik (IEG) des Helmholtz Zentrums München nun einen Schritt weitergekommen. Im Rahmen des Internationalen Mouse Phenotyping Consortiums (IMPC) untersuchten sie Stoffwechselfunktionen von Mausmodellen, denen jeweils ein genau ausgewähltes Gen fehlte. Mit dieser Methode versuchten die Forscher herauszufinden, ob das fehlende Gen an wichtigen Stoffwechselprozessen beteiligt ist.
"Unsere Auswertung dieser Phänotypisierungsdaten hat insgesamt 974 Gene identifiziert, deren Verlust Auswirkungen auf den Zucker- und Fettstoffwechsel zeigt", so Hrabě de Angelis, der auch den Lehrstuhl für Experimentelle Genetik an der Technischen Universität München innehat und die Studie leitete. "Für mehr als ein Drittel der Gene war zuvor keine Verbindung zum Stoffwechsel bekannt. Spannend ist zudem, dass je nach Geschlecht unterschiedliche Gene betroffen sein können."
Darüber hinaus waren die Funktionen von 51 der gefundenen Stoffwechsel-Gene bisher gänzlich unbekannt. Zusätzlich konnte bereits beim Abgleich mit an Menschen erhobenen Genom-Daten gezeigt werden, dass 23 Gene offenbar eine Rolle bei Diabeteserkrankungen beim Menschen spielen. Eines dieser Gene ist C4orf22, das bei Teilnehmern in der Diabetes-Studie "Tübingen Family Study (TÜF)" an der Wirkung von Insulin beteiligt zu sein scheint. Für die 51 neuen Gene muss das noch gezeigt werden. "Sie sind neue Kandidatengene, und die neuen Ergebnisse sind möglicherweise hilfreich bei der Untersuchung der Ursache eines gestörten Zuckerstoffwechsels und Diabetes", erklärt Rozman, der in der GMC und innerhalb von IMPC den Bereich Metabolismus koordiniert.
Interessanterweise, so erklärt der Bioinformatiker und Koautor Dr. Thomas Werner, ähnelten sich diese Gene auch in ihrer Struktur: Viele wiesen gemeinsame regulatorische Elemente auf. Die Wissenschaftler gehen daher davon aus, dass es sich bei diesen Genen um ein Netzwerk handelt. Künftig wollen sie die Erkenntnisse zu diesen neuen Regulationsstrukturen weiter untersuchen und ausloten, inwiefern sich Möglichkeiten der Vorhersage von Genfunktionen unbekannter Gene aber auch neue Therapieansätze aus dem neuen Wissen ergeben.
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