Genomprojekt

Genomprojekt,

 

Bestrebung, das Genom eines Organismus umfassend aufzuklären. Seit Mitte der 80er-Jahre gibt es auf eine amerikanische Initiative hin mit dem Human-Genom-Projekt das Ziel der kompletten Sequenzierung des menschlichen Genoms, das durch eine internationale Organisation (HUGO, Human Genome Organization) koordiniert wird. In Verbindung mit dem Human-Genom-Projekt wurde sehr schnell deutlich, dass lediglich die Aufklärung der Nukleotidsequenzen des Chromosomensatzes des Menschen von nur geringem wissenschaftlichem Nutzen ist. Solche Sequenzdaten können nur im Vergleich mit anderen Genomen von Tieren, Pflanzen und Mikroorganismen, sowie im Vergleich mit biochemischen Befunden zu nutzbaren Aussagen über die im Genom kodierten genetischen Informationen ausgewertet werden. In der Folge wurde daher das Human-Genom-Projekt erweitert und weitere Genomprojekte begonnen. So werden für das menschliche Genom auch Datenbanken zu Punktmutationen und Polymorphismen angelegt. Bereits zu Beginn der 1980er-Jahre lagen einzelne vollständige Sequenzen von kleinen viralen und von den in Zellorganellen (Mitochondrien, Plastiden) lokalisierten Genomen vor. Heute ist diese Zahl auf einige Hundert angestiegen und durch vollständig sequenzierte Genome höherer Organismen erweitert worden. Im Oktober 2000 waren die kompletten Sequenzen von 7 Archae- und 31 eubakteriellen Genomen (dabei v. a. von humanpathogenen Erregern wie Mycoplasmen, Vibrio cholerae, Helicobacter und Pseudomonas) bekannt. Zur gleichen Zeit galten drei eukaryontische Genome als vollständig sequenziert: die Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae, der Fadenwurm Caenorhabditis elegans und die Taufliege Drosophila melanogaster. Das erste pflanzliche Genom (von der Ackerschmalwand Arabidopsis thaliana) wurde im Dezember 2000 entschlüsselt. Weitere Genome mit wissenschaftlicher (Maus, der Kofferfisch Fugu, der Zebrafisch) oder wirtschaftlicher Bedeutung (u. a. Schwein, Rind, Mais, Reis) werden in der nahen Zukunft analysiert sein. Eine »Rohfassung« der Entzifferung des menschlichen Genoms wurde im Juni 2000 vorgestellt, im Februar 2001 folgte die Veröffentlichung eines Entwurfs der fast vollständigen Sequenz des Humangenoms. Diese nun vorliegende Arbeitsversion weist noch etwa 145 000 Lücken auf, bietet aber trotzdem eine verlässliche Basis für eine erste umfassende bioinformatische Analyse der Erbinformation des Menschen. Der Fortschritt in der Genomsequenzierung wurde wesentlich durch technische und methodische Verbesserungen, v. a. durch die Entwicklung von computergestützten automatischen Sequenziermaschinen ermöglicht. Etwa 90 % der vorhandenen Daten sind zwischen 1997 und 2000 erhoben worden. Die Nukleotidsequenzen werden in umfangreichen Datenbanken gesammelt. In der Folge dieser zunehmenden Datenfülle hat sich die Bioinformatik als Wissenschafts-Disziplin entwickelt, die als Ziel die Auswertung der vielfältigen Sequenzdaten zur Assemblierung (Zusammenfügen) und zu Vorhersagen von Genmodellen und Genfunktionen hat.

 

Die Genomprojekte waren anfänglich auf öffentliche Einrichtungen beschränkt. Die zunehmenden Möglichkeiten, Sequenzdaten einer kommerziellen Nutzung zuzuführen, hatten in den letzten Jahren den Einstieg privatwirtschaftlicher Unternehmen in die Genomforschung zur Folge. Diese beabsichtigen die Verwertung der Ergebnisse der Genomprojekte v. a. für die Entwicklung neuer Medikamente und Diagnostika. (Gene)