Eine der fundamentalen Vererbungsregeln besagt, dass unterschiedliche Allele eines Merkmals, wie zum Beispiel dem Geschlecht, mit gleicher Häufigkeit vererbt werden. „Wir wissen jedoch schon lange, dass es Gene gibt, die ihre Vererbungsrate erhöhen können“, erklärt Bernhard Herrmann. Sein Labor am Max-Planck-Institut für Molekulare Genetik widmet sich bereits seit Längerem einem dieser Elemente, einem Abschnitt auf Chromosom 17 der Maus, namens t-Haplotyp. In früheren Arbeiten konnten die Forschenden diesen Faktor bereits genetisch und molekular aufklären. In ihrer aktuellen Studie zeigen sie nun, wie sich der t-Haplotyp nutzen lässt, um die Vererbung der Geschlechtschromosomen bei Mäusen zu beeinflussen. Dieser Ansatz, erwünschte genetische Eigenschaften bevorzugt zu vererben, könnte unter anderem dabei helfen, die Nutztierzucht effizienter und tierfreundlicher zu gestalten.
Störfaktoren und Wettbewerbsvorteil
Die Auswirkungen des t-Haplotyps zeigen sich erst während der Befruchtung von Eizellen. Dazu werden die Spermien davor aber in der Spermienentwicklung besonders vorbereitet. In der ersten Phase der Entwicklung produziert der t-Haplotyp mehrere genetische „Störfaktoren“, die sich auf alle Zellen verteilen und Spermien später daran hindern, sich effizient vorwärtszubewegen. In der zweiten Phase werden die Chromosomensätze getrennt. Dadurch bekommt eine Hälfte der Spermien den t-Haplotyp, die andere Hälfte nicht. „Der t-Haplotyp hat nun einen Trick auf Lager, um sich einen Wettbewerbsvorteil zu verschaffen. Er produziert eine Art Gegengift namens Smok-Tcr, welches die Effekte der Störfaktoren aufhebt – allerdings nur in Zellen, die den t-Haplotyp beinhalten“, erklärt Bernhard Herrmann. Die dadurch entstandenen t-Spermien sind beweglicher und können so leichter Eizellen befruchten.
„Gegengift“ hemmt ungewünschtes Geschlechtschromosom
Die Aktivität von Smok-Tcr allein, ohne Störfaktor, beeinträchtigt aber ebenfalls die Beweglichkeit der Spermien, die das Gen beinhalten. Dieses Phänomen machten sich die Wissenschaftler*innen zunutze. Sie setzten gezielt Smok-Tcr-Elemente auf X- oder Y-Chromosomen ein. „Wir haben den Ansatz hier sozusagen umgedreht und nutzen Smok-Tcr, um die Vererbung des ungewünschten Geschlechtschromosoms zu hemmen, und gleichzeitig die Vererbung des gewünschten zu fördern. Liegt das Element auf einem Y-Chromosom, haben Spermien, die weibliche Nachkommen erzeugen, einen deutlichen Vorteil, und umgekehrt“, sagt Hermann Bauer, der Erstautor der Studie. „Durch gezielte Sequenzverbesserungen konnten wir den Effekt noch steigern. Befindet sich dieses optimierte Smok-Tcr beispielsweise auf dem Y-Chromosom erhalten wir fast 90% Weibchen“. Diese Methode ist vorteilhafter als bisherige Versuche, die Vererbung des Geschlechts zu beeinflussen.
Lösung für Probleme der Tierzucht
Die angewandte Methode könnte neben Mäusen auch bei anderen Säugetieren in der Nutztierzucht, wie zum Beispiel Rindern eingesetzt werden. Dort wird oft ein bestimmtes Geschlecht bevorzugt, je nachdem, ob die Milch- oder Fleischproduktion im Vordergrund steht. Oft werden Jungtiere, die nicht benötigt werden, einfach getötet. „Die Keulung von Tieren mit dem unerwünschten Geschlecht ist wirtschaftlich und tierethisch ein Problem. Unsere Methode bietet dafür einen Lösungsansatz“, sagt Bernhard Herrmann. Andere experimentelle Methoden das Geschlecht zu beeinflussen, beeinträchtigen oft die Gesundheit und Fruchtbarkeit der Tiere und deren Nachkommen. Der Ansatz der Forschenden habe im Gegensatz dazu keine negativen Auswirkungen auf die Gesundheit der Tiere. Die Methode habe noch einen weiteren wichtigen Vorteil: „Die erwünschten Nachkommen für die Fleisch- oder Milchproduktion wären genetisch nicht verändert”, so Hermann Bauer.
Quelle (nach Angaben von):
Gezielte Vererbung des Geschlechts verbessert die Tierzucht
(JD)
