Single nucleotide polymorphisms:
Einzigartige Markierungen im Genom

In Kürze
Jeder Mensch ist einzigartig, und der Grund dafür liegt (auch) in seinen Genen. Dabei sind die Unterschiede zwischen Genvarianten meist gering: In 90 % der Fälle ist es nur ein single nucleotide polymorphism (SNP, sprich "snip")1. Bei einem SNP ist eine einzelne Base der DNA-Sequenz gegen eine andere ausgetauscht. Das bleibt zwar meist ohne Folgen für die Funktion des Gens, aber SNPs geben trotzdem Aufschluss über die genetischen Grundlagen von Krankheiten. Da sie einfach und billig nachzuweisen sind - das Genom muss dafür nicht sequenziert werden - bauen viele der neuen medizinischen Studien auf ihrer Analyse auf.
Ein single nucleotide polymorphism (SNP) verursacht die Sichelzellanämie
Die Punktmutation A → T verändert die Proteinsequenz des Blutfarbstoffs Hämoglobin (Glu → Val) und verursacht die Erbkrankheit Sichelzellanämie. Da diese Punkt-mutation sehr häufig vorkommt, ist sie auch ein SNP.
Etwa 15 Millionen SNPs finden sich im menschlichen Genom2, etwa eine von tausend DNA-Basen kann verändert sein. Meist kommen sie aber in den Bereichen vor, die zwischen den Genen liegen und keine klare Funktion haben. Letzlich bedeutet das: Ein Mensch unterscheidet sich vom anderen an mehreren Millionen Stellen der DNA-Sequenz, und etwa 100 000 Veränderungen wirken
sich auf die erzeugten Proteine aus. Das ist eine erstaunlich hohe Zahl. Wären die Unterschiede nur um das Zehnfache größer, könnte man schon eine Artenbarriere überspringen: Soviel trennt den Menschen vom Schimpansen.

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In Kürze

  • ein SNP ist die kleinste denkbare Mutation der DNA, nur eine einzelne Base ist ausgetauscht
  • SNPs sind sehr häufig im menschlichen Genom und erlauben die Kartierung des menschlichen Erbguts
  • in der biomedizinischen Forschung erlauben SNPs das Aufspüren von genetischen Risikofaktoren
Aus der biomedizinischen Forschung sind SNPs nicht mehr wegzudenken - sie erlauben die Kartierung des Erbguts. Zum einen kann man den SNPs eine feste Position im Genom zuweisen, und zum anderen werden sie gemeinsam mit den umliegenden Genen vererbt. Wenn also einzelne SNPs besonders häufig zusammen mit beliebigen angeborenen Merkmalen auftreten, kann man Rückschlüsse auf die eventuell beteiligten Gene ziehen.
Diese Möglichkeit wird rege genutzt: Assoziationsstudien suchen nach den genetischen Ursachen von Krankheiten3, während der neue Zweig der Pharmakogenetik die individuelle Reaktion auf Arzneimittel untersucht4. Die so erhaltenen Ergebnisse werden bereits vermarktet: Kommerziell erhältliche Gentests versuchen, durch den Nachweis von SNPs auf persönliche Krankheitsrisiken zu schließen.
SNPs markieren zwar den Genomabschnitt, auf dem ein Risikofaktor zu finden ist, aber sie selbst sind nur in Ausnahmefällen die Ursache der Krankheit. Die nächste Herausforderung besteht darin, die wenigen medizinisch bedeutsamen SNPs herauszufiltern und ihre Funktion zu bestimmen. Auf lange Sicht wird die Bedeutung der SNPs jedoch schwinden: Schon in wenigen Jahren wird die vollständige Sequenzierung des menschlichen Genoms so preiswert sein, dass dessen Kartierung mit Hilfe von SNPs überflüssig wird.
1 A.J. Brookes, Gene 1999, vol. 234, pp.177-186 (link)
2 The 1000 Genomes Project Consortium, A map of human genome variation from population-scale sequencing, Nature 2010, vol. 467, pp.1061-73 (link)
3 Kim et al, Annual Review of Biomedical Engineering 2007, vol. 9, pp. 289-320 (link)
3 Roche, Was ist Pharmakogenetik? (link)
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