Wie männliche Mücken kompensieren, dass sie nur ein X-Chromosom haben

Die meisten Menschen würden zustimmen, dass Mücken zu den lästigsten Arten auf dem Planeten gehören. Sie halten uns mit ihren winselnden, surrenden Flügeln die ganze Nacht wach und suchen gleichzeitig nach einer Möglichkeit, uns zu beißen und unser Blut zu saugen. Doch Mücken sind mehr als nur eine Plage, sie können auch eine ganze Reihe schwerer, teilweise tödlicher Krankheiten übertragen. Eine der gefährlichsten Krankheiten, die Mücken übertragen können, ist Malaria, eine Krankheit, von der Millionen Menschen betroffen sind und die jedes Jahr Hunderttausende Todesfälle verursacht, vor allem in afrikanischen Ländern. Malaria wird durch Plasmodium-Parasiten verursacht, die durch Mückenstiche, insbesondere von Sumpfmücken (Anopheles), übertragen werden. Wichtig ist, dass nur weibliche Mücken stechen, da sie für die Eierproduktion die Nährstoffe aus dem Blut benötigen. Wissenschaftler sind daher daran interessiert, die Mechanismen zu verstehen, die für die molekularen Unterschiede zwischen männlichen und weiblichen Mücken verantwortlich sind, da dies uns dabei helfen könnte, neue Wege zur Malariabekämpfung zu entwickeln.

Genau wie beim Menschen wird das Geschlecht einer Mücke durch die Geschlechtschromosomen bestimmt: Weibchen haben zwei X-Chromosomen (XX), während Männchen ein X- und ein Y-Chromosom (XY) haben. Dies kann problematisch sein, da Männer nur halb so viele X-Chromosomen-Gene haben wie Frauen und daher nur halb so viele Proteine ​​​​vom X-Chromosom haben. Um dies zu kompensieren, muss es eine Möglichkeit geben, die Expression von X-Chromosomen-Genen bei Männern zu erhöhen. Allerdings wusste niemand, was dieser Mechanismus bei Mücken sein könnte.

Agata Kalita aus der Gruppe von Dr. Claudia Keller Valsecci, die Erstautorin der Studie und finanziert durch ein Stipendium des Boehringer Ingelheim Fonds (BIF), leitete die Forschung. Sie arbeiteten mit den Gruppen von Dr. Maria Felicia Basilicata an der Universitätsmedizin Mainz, Dr. Eric Marois an der Universität Straßburg in Frankreich und Professor Franjo Weissing an der Universität Groningen in den Niederlanden zusammen. Gemeinsam entdeckten die Forscher, dass das Protein SOA (Geschlechtschromosomenaktivierung) der Schlüsselregulator ist, der die Genexpression des X-Chromosoms bei männlichen Mücken ausgleicht. Sie fanden heraus, dass SOA funktioniert, indem es an Gene des X-Chromosoms bindet und deren Expression erhöht, allerdings nur bei Männern. Weibliche Mücken hingegen produzieren nur eine kleine Menge sehr kurzer, nicht funktionierender SOA.

Kalita kommentierte die Studie: „Bei einigen Arten ist der Ausgleich der Genexpression auf den Geschlechtschromosomen für die Entwicklung von wesentlicher Bedeutung für die Entwicklung, aber es verschafft Männern einen Vorsprung.“ Keller Valsecci fügte hinzu: „Dies ist ein wichtiger Hinweis darauf, wie sich die Mechanismen, die die Genexpression auf den Geschlechtschromosomen ausgleichen, überhaupt entwickelt haben könnten.“ Basilicata, einer der leitenden Mitautoren, betonte: „Das Verständnis der molekularen Prinzipien, die auf Geschlechtschromosomen wirken, wird uns helfen, die Unterschiede zwischen Männern und Frauen bei verschiedenen menschlichen Pathologien zu verstehen.“

Die Ergebnisse der Gruppen, die in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht wurden, stellen einen großen Fortschritt in unserem Verständnis dar, wie die Genexpression auf den Geschlechtschromosomen ausgeglichen ist. Die Forscher spekulieren, dass die genetische Manipulation von Genen, die ausschließlich ein Geschlecht betreffen, eine nützliche Strategie sein könnte, um die Zahl blutsaugender weiblicher Mücken zu reduzieren, was ein großer Segen im Kampf gegen Malaria wäre.

Für ihre Beteiligung an der Studie erhielt Agata Kalita eine lobende Erwähnung für den International Birnstiel Award for Doctoral Research in Molecular Life Sciences 2023.