Neue Studie enthüllt, dass nicht-kodierende RNAs in Hoden für Spermienfunktion und Evolution wichtig sind

BerlinForscher der Universität Toronto haben viele lange nicht-kodierende RNAs (lncRNAs) in den Hoden entdeckt. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass lncRNAs eine wichtige Rolle für die Funktion und Evolution von Spermien spielen könnten.

Die Untersuchung analysierte die Position von etwa 700 lncRNAs in den Hoden der Fruchtfliege, einem wichtigen Modellorganismus in der biomedizinischen Forschung. Die Studie zeigte, dass die lncRNA-Spiegel in den Hoden höher sind als bisher angenommen, und widersprach damit der Annahme, dass deren Expression in Genomen generell niedrig ist.

Die Studie ergab, dass Hoden hohe Konzentrationen von lncRNA aufweisen, was für die männliche Fortpflanzung wichtig sein könnte und damit frühere Annahmen widerlegt, dass lncRNAs keine Funktion hätten.

Matthew Jachimowicz, Doktorand in Molekulargenetik und Mitautor der Studie, erklärte, dass lncRNAs aufgrund ihrer unklaren Funktionen kontrovers diskutiert wurden. Diese Untersuchung trägt dazu bei, ihre potenziellen Rollen in der Evolution und Entwicklung von Spermien zu verdeutlichen.

Bei Tieren zeigen sich die höchsten Genaktivitäten in entstehenden Spermien. Dabei sind lange nicht-kodierende RNA (lncRNA)-Gene aktiver und für längere Zeiträume als proteinkodierende Gene. Das Y-Chromosom ist schwierig zu untersuchen, da es einzigartige Elemente wie transponierbare Elemente, Satelliten-Wiederholungen und Pseudogene enthält, die es außerhalb der Spermienproduktion zum Schweigen bringen.

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Transponierbare Elemente können DNA-Sequenzen innerhalb des Genoms verschieben, während Satellitenwiederholungen und Pseudogene nicht-codierende DNA-Regionen sind. Diese Elemente können Gene inserieren und Mutationen verursachen, die zu Spermienproblemen oder Geburtsfehlern führen können. Forscher identifizierten mehrere lncRNA-Gene, die dabei helfen, schädliche transponierbare Aktivitäten zu reduzieren und die Entwicklung neuer Gene zu unterstützen.

Reife Spermien enthalten sowohl RNA von kodierenden als auch nicht-kodierenden Genen. Nicht-kodierende RNA in Spermien kann den Stoffwechsel und das Verhalten über Generationen hinweg beeinflussen. Die Studie entdeckte zudem eine neue Art von lncRNA-Partikeln in der Samenflüssigkeit, die sowohl aus Spermien- als auch aus Nicht-Spermienzellen stammen könnten. Diese Partikel könnten eine Rolle bei der interzellulären Kommunikation spielen.

Catherine Shao, die Hauptautorin der Studie, bemerkte, dass viele lange nichtkodierende RNAs (lncRNAs) in früheren Forschungen übersehen wurden, weil ihnen die Polyadenylierung fehlt. Polyadenylierung macht RNA stabiler und verhindert deren Abbau. Da die meisten lncRNAs diese Eigenschaft nicht besitzen, konnten sie mit traditionellen Methoden nicht erkannt werden.

Henry Krause, ein führender Forscher und Professor für Molekulargenetik, betonte, dass die hohen Konzentrationen von lncRNAs in den Hoden die Auffassung in Frage stellen, wonach lncRNAs größtenteils nutzlos seien. Die Entdeckung von lncRNA-basierten Partikeln könnte zur Entwicklung neuer RNA-basierter Behandlungsmethoden führen.

Diese Studie trägt dazu bei, die Rolle von lncRNAs in der Fortpflanzung besser zu verstehen und eröffnet neue Möglichkeiten für medizinische Forschung und Therapien. Die Ergebnisse zeigen, dass wir unsere Annahmen über nicht-kodierende RNAs überdenken und ihre vielfältigen Funktionen genauer untersuchen sollten.