Zu Beginn der 1980er Jahre hatten sich Davor Solter in Philadelphia (USA) und Azim Surani in Cambridge (Großbritannien) zeitgleich daran gemacht, ein Grundproblem der Genetik zu lösen: Warum ist bei Säugetieren keine Jungfernzeugung (Parthenogenese) möglich? Weibliche Ameisen, Bienen, Eidechsen oder Schnecken zum Beispiel können sich ohne männlichen Beitrag fortpflanzen und ihren Nachwuchs aus unbefruchteten Eizellen heranreifen lassen. Solter und Surani beantworteten diese Frage, indem sie unabhängig voneinander eine Technik anwandten, die Solter zuvor entwickelt und verbessert hatte, nämlich die Transplantation der Kerne von Keimzellen. Nachdem Eizelle und ein Spermium zu einer Zelle verschmolzen sind, bleiben deren Kerne vorrübergehend noch separiert, und werden deshalb Pronuclei genannt. Solter und Surani ersetzten nun einen der beiden Pronuclei durch einen aus einem anderen Mäusestamm, und generierten damit Embryonen, die entweder zwei weibliche oder zwei männliche Pronuclei enthielten. Unerwarteterweise starben alle diese Embryonen ab. Bei Kombinationen von zwei väterlichen Pronuclei blieb der Embryo unterentwickelt, die Plazenta dagegen nicht. Umgekehrt entwickelte sich bei Kombinationen von zwei mütterlichen Pronuclei die Plazenta unzureichend, was zu einer Unterernährung des Embryos führte. Einzig Embryonen aus einer Kontrollgruppe mit zwei geschlechtsverschiedenen Pronuclei entwickelten sich zu gesunden Mäusen. Bei Säugetieren, so folgerten die beiden Forscher, bringen die mütterlichen Chromosomen Informationen mit, die auf den väterlichen fehlen – und umgekehrt. Die vollständige Übermittlung beider elterlichen Chromosomensätze ist daher unabdingbar für die Entwicklung der Nachkommen. Offensichtlich werden manche Gene in aktiver Form nur von der Mutter, manche nur vom Vater weitergegeben. Surani prägte dafür den Begriff genomic imprinting. Kurz darauf stellte sich heraus, dass die molekulare Aufschrift, die dieses Imprinting anzeigt, vorwiegend aus winzigen Methylgruppen besteht, die an eine der vier Basen der DNA eingeführt werden.

Sieben Jahre nach der Entdeckung durch die beiden Preisträger wurden 1991 die ersten imprinted genes identifiziert. Erst die Entdeckung der genomischen Prägung und die Erforschung der DNA-Methylierung haben das Tor zu einer experimentell fundierten Epigenetik geöffnet. So blüht die Epigenetik heute als die Wissenschaft der molekularbiologischen Vorgänge, die die Expression von Genen unabhängig von Veränderungen in deren Sequenz steuern.

Davor Solter © privat

Davor Solter ist Direktor Emeritus der Abteilung für Entwicklungsbiologie des Max-Planck-Instituts für Immunbiologie in Freiburg im Breisgau, die er von 1991 bis 2006 leitete. Heute lebt er in den USA und ist Visiting Professor an der Mahidol University in Bangkok/Thailand und der Universität von Zagreb in Kroatien.

Azim Surani forscht als Director of Germline and Epigenetics Research am Gurdon Institute der University of Cambridge in England und Fellow des dortigen King’s College.

Quelle: Paul Ehrlich-Stiftung/Goethe-Universität Frankfurt