Gen-Symmetrie: Gespiegelte DNA macht den perfekten Menschen möglich

In der Natur spielt Symmetrie eine große Rolle. An uns selbst und in der Tierwelt sind dutzende solcher Symmetrien zu erkennen: zwei symmetrische Arme und Beine, zwei symmetrische Nasenlöcher, zwei symmetrische Lungenflügel. Laut der Wissenschaft entspricht ein absolut symmetrisches Gesicht außerdem dem Schönheitsideal.

Umso verwunderlicher ist es, dass Symmetrie in unserem Körper eine weniger bedeutsame Rolle zu spielen scheint. Ein Blick auf Nukleotide und Aminosäuren zeigt, dass Spiegelbilder dabei jedoch bislang keine Rolle spielen. Aus Nukleotiden und Aminosäuren werden auch als die Bausteine des Lebens bezeichnet, da sie Grundlage für die Entstehung von DNS, RNS und Proteinen sind.

Niemand weiß bisher, weshalb das so ist. Unweigerlich stellt sich aber die Frage, was wäre wenn im Körper auch das Spiegelbild der Moleküle vorzufinden wäre. Seit bekannt wurde, dass die molekularen Grundlagen unseres Lebens nur auf ein Abbild reagieren, versuchen Forscher mittels gespiegelter Moleküle, den Körper zu überlisten und Krankheiten zu bekämpfen.

So beispielsweise das Berliner Pharma-Unternehmen NOXXON Pharma AG. Deren Forschern ist es gelungen, eine neue Klasse Aptamere zu erschaffen. Nachzulesen ist dies zuletzt bei Sciencedaily.  Aptameren sind einzelsträngige Moleküle, die Bestandteile der DNS sind. Aptamere können, spezifische Moleküle über ihre dreidimensionale Struktur an sich zu binden.

Normalerweise baut die Natur solche Aptamere aus D-Nukleotiden. Die Forscher jedoch kreierten Aptamere aus L-Nukleotiden zusammen. Diese sind komplett identisch mit ihren natürlichen Pendants, aus denen die DNS gebaut wird. Der einzige Unterschied ist, dass es sich um ihr Spiegelbild handelt. Die Berliner Wissenschaftler schufen auch gleich einen neuen Begriff für die gespiegelten Aptamere: Spiegelmere.

Schon lange arbeiten Forscher daran, Aptamere effizient zur Abwehr von Krankheiten einzusetzen. Allerdings werden sie schnell vom Immunsystem erkannt und als Gefahr eingestuft. Die Folge ist eine rasche Zersetzung durch bestimmte Enzyme. Spiegelmere jedoch werden vom Immunsystem nicht erkannt und lassen sich auch von Enzymen nicht zersetzen. Die Folge ist eine deutlich längere Überlebenszeit im Körper. Eine Eigenschaft, die Wissenschaftler sich im Rahmen der Krankheitsabwehr zunutze machen möchten.

Ein Beispiel dafür ist ein von NOXXON entwickeltes Spiegelmer, das in der Lage ist das Protein C5a zu hemmen. C5a wird vom Immunsystem ausgeschüttet, wenn im Körper pathogene, also krankheitserregende Stoffe gefunden werden. Das C5a bindet sich dann an Mastzellen, wodurch die Ausschüttung von Histamin bewirkt wird. C5a spielt also eine große Rolle bei der Abwehr von Infektionen und Entzündungen.

Wird jedoch zu viel des Proteins ausgeschüttet, kann dies zu ernsten Komplikationen führen. Die Folge können schwerwiegende Entzündungen sein. Außerdem lieferten Tests an Mäusen Hinweise darauf, dass C5a das Tumorwachstum positiv beeinflusst. Es wird ferner vermutet, dass C5a in lebensbedrohlichen Situationen wie einer Lungenentzündung für Organversagen verantwortlich sei. Eine Hemmung des Proteins kann also große Fortschritte liefern beim Kampf gegen Krankheiten und in der Krebsimmuntherapie.

Dr. Axel Vater von NOXXON ist es zusammen mit Forschern des Instituts für Molekularbiologie und Genetik an der Universität von Aarhus in Dänemark nun gelungen, die dreidimensionale Struktur eines Spiegelmers darzulegen, das sich an C5a gebunden hat. Dies half den Wissenschaftlern zu verstehen, wie ein Spiegelmer es schafft die Bindung von C5a an Rezeptoren der Mastzellen zu unterbinden. Dadurch wird die massenhafte Histaminausschüttung unterbunden und Entzündungen können eingedämmt werden.

Dabei standen die Wissenschaftler vor einer großen technischen Herausforderung. „Die Computerprogramme, die wir nutzen um die Struktur nukleotider Säuren zu analysieren sind für normale Bausteine, die D-Nukleotide entworfen. Den Programmen musste also erst beigebracht werden, wie sie mit den Spiegelmeren, geschaffen aus deren Spiegelbildern, den L-Nukleotiden, umzugehen haben.“

Nichtsdestotrotz ist es ihnen gelungen, die atomare Struktur des an C5a gebundenen Spiegelmers zu zeigen. Möglich wurde das, indem Teilchen des gebundenen Proteins Röntgenstrahlen ausgesetzt wurden. Die Forschungsergebnisse offenbarten dabei Moleküle, die ein perfektes Spiegelbild zu natürlich vorkommenden DNS- und RNS-Molekülen darstellen. Dabei sind die Moleküle dennoch in der Lage, sich an Proteine zu binden, die aus natürlichen Aminosäuren entstanden sind.