Was ist Genamplifikation?
Die Genamplifikation, auch als Genduplikation oder chromosomale Duplikation bekannt, ist ein zellulärer Prozess, bei dem mehrere Kopien eines Gens hergestellt werden. Das Ergebnis ist eine Amplifikation des Phänotyps oder des exprimierten Merkmals, das mit dem Gen assoziiert ist. Dies tritt normalerweise aufgrund eines schwerwiegenden genetischen Defekts in einer Zelle oder Gruppe von Zellen auf. Die Genamplifikation hat schwerwiegende Auswirkungen auf die Evolutionsgeschichte sowie auf die Arzneimittelresistenz in Krebszellen und ist aus vielen weiteren Gründen ein wichtiges Anliegen in der Biologie.
Die meisten Fälle von Genamplifikation treten während eines Fehlers in der homologen Rekombination auf, wenn zwei ähnliche DNA-Stränge genetische Informationen austauschen. Dies geschieht bei vielen genetischen Prozessen, ist jedoch bei der Meiose am weitesten verbreitet, bei der Geschlechtszellen produziert und repliziert werden. Retrotransposons tragen auch zur Genverdoppelung bei; Sie sind genetische Elemente, die sich selbst verstärken können. Die duplizierten Gene sind anfällig für Mutationen, da Mutationen der kopierten Gene die Gesundheit des Wirtsorganismus im Allgemeinen nicht beeinträchtigen.
Während über seine Bedeutung für die Evolution diskutiert wird, glauben viele, dass die Genamplifikation ein enorm wichtiger Aspekt der Evolutionsgeschichte ist. Einige Hinweise deuten darauf hin, dass das gesamte Hefegenom, die Summe aller genetischen Informationen der Hefe, in der jüngeren Geschichte ein Ereignis der Genverdoppelung erlebte. Pflanzen neigen häufiger zur Genamplifikation als Tiere. Weizen zum Beispiel ist hexaploide und enthält sechs vollständige Kopien seines Genoms. Wenn Gene verstärkt und Eigenschaften gestärkt werden, werden die gestärkten Eigenschaften von den Nachkommen geerbt und an nachfolgende Generationen weitergegeben. Dies ist eine sehr wichtige Überlegung in der Evolution.
Nicht jede Genamplifikation hat jedoch eine große Bedeutung für die Evolution. Manchmal stirbt das amplifizierte Merkmal mit dem einzelnen Organismus, der die Genduplikation erlebt. Dies tritt auf, wenn ein Gen überexprimiert wird und das Merkmal, für das es kodiert, auf einem für den Organismus ungesunden Niveau exprimiert wird. Es kann auch auftreten, wenn die Duplikation in einer somatischen Zelle und nicht in einer Geschlechtszelle auftritt. Die genetische Information in somatischen Zellen wird nicht an die Nachkommen weitergegeben, so dass sie sich in späteren Generationen nicht darstellt.
Einer der am häufigsten untersuchten Aspekte der Genamplifikation ist seine Rolle bei der Arzneimittelresistenz bei einigen Krankheiten. Krebszellen beispielsweise exprimieren häufig eine signifikante Arzneimittelresistenz aufgrund der Amplifikation des Gens, das verhindert, dass die Krebszellen die chemotherapeutischen Arzneimittel vollständig absorbieren. Insbesondere findet die Amplifikation in einem Gen statt, das für ein Protein kodiert, das in der Lage ist, selektiv Materialien aus den Krebszellen herauszupumpen. Dieses Protein neigt dazu, chemotherapeutische Wirkstoffe aus der Zelle zu pumpen und die Behandlung in vielen Fällen effektiv zu neutralisieren.
Aufgrund ihrer Rolle in Gesundheit und Wissenschaft wird die Genamplifikation von vielen als ein wichtiges Anliegen auf dem Gebiet der Biologie angesehen. Weitere Informationen zum Thema könnten zu bedeutenden Durchbrüchen bei der Untersuchung der Herkunft vieler Arten und vieler Eigenschaften dieser Arten führen. Es könnte auch zu einer Heilung einer schweren Krankheit führen, die Millionen von Menschen das Leben gekostet hat: Krebs.