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Faktencheck: die menschliche DNA

10 Fakten rund um mRNA, DNA & Co.

28.04.2021
So sehen die verschiedenen Impfstoffe bis hin zur Immunantwort im menschlichen Körper aus.

Der Begriff mRNA ist derzeit in aller Munde. Wir erläutern hier, was es damit auf sich hat, wieso man damit impfen kann und weshalb es nicht möglich ist, dass eine mRNA unsere DNA verändert.

Fakt 1. Die DNA ist der Informationsspeicher von Lebewesen.

Die DNA (kurz für Desoxyribonukleinsäure) ist in den Zellen unseres Körpers gespeichert und trägt unsere Erbinformation. Sie ist wie eine riesige Bibliothek, in deren Büchern eine genaue Anleitung steht, wie Lebewesen aussehen und funktionieren. Die einzelnen Kapitel der Bücher - unsere Gene - stehen für gewisse Merkmale, etwa unsere Haarfarbe oder aber auch eine gewisse körpereigene Aufgabe wie einen bestimmten Verdauungsprozess. Die DNA ist also einfach gesagt ein Handbuch oder Bauplan mit dessen Hilfe Stoffe hergestellt werden, die für unser Aussehen und sämtliche Körperfunktionen verantwortlich sind.

Fakt 2. Die Struktur der DNA ist in allen Lebewesen gleich.

Genauer betrachtet ähnelt die DNA einer langen dünnen Strickleiter, die sich um ihre eigene Achse windet. In der Mitte der Leiter ist auch unser Bauplan versteckt, der nur aus vier verschiedenen Buchstaben besteht: A, T, C und G. Diese Buchstaben stehen dabei für die DNA-Bausteine Adenin, Thymin, Cytosin und Guanin, wobei immer zwei Bausteine zusammen eine Sprosse unserer DNA-Strickleiter bilden. Geht man nun die Leiter hinauf, ergibt die Aneinanderreihung der Buchstaben einen Code, der die Informationen für unser Leben enthält. Klingt einfach, oder? Grundsätzlich ja, aber bei mehreren Milliarden As, Ts, Cs, und Gs wird es doch noch ganz schön kompliziert. Aber alles der Reihe nach.

Fakt 3. Die Information der DNA muss erst übersetzt werden.

Damit die Zelle die Anweisungen, also den Code im DNA-Handbuch auch versteht und umsetzen kann, muss die Buchstabenkette übersetzt werden. Und hier kommt nun die mRNA ins Spiel. Sie ist quasi Abschreiberin und Botin in einem und wird daher auch die „Boten“ RNA ( engl. „messenger RNA“ = mRNA) genannt: Sie liest und schreibt die Informationen von DNA-Abschnitten ab, die für gewisse Funktionen oder Merkmale verantwortlich sind. Mit den vielen verschiedenen Buchstaben im Gepäck verlässt sie dann den Zellkern in Richtung Fabrik der Zelle, den sogenannten Ribosomen. Diese empfangen die mRNA, übersetzen ihre Informationen und produzieren daraus die Stoffe, die die Zelle und der Körper zum Leben benötigen.

Fakt 4. RNA ist nicht gleich DNA und kann auch nicht einfach so in die DNA eingebaut werden.

Die mRNA ist zwar eine abgeschriebene Kopie eines bestimmten Abschnitts der DNA-Strickleiter, der für gewisse Funktionen im Körper zuständig ist, aber RNA kann nicht zurück in DNA übersetzt werden. Im Allgemeinen ist die RNA ähnlich aufgebaut wie DNA, besteht aber aus etwas anderen Bausteinen. Zudem sieht sie aus, als hätte jemand die DNA in der Mitte halbiert und gekürzt – es fehlt also eine Hälfte der Strickleiter.

Fakt 5. mRNA gibt's in unserem Körper überall, meistens aber nur für sehr kurze Zeit.

Da in unserem Körper ständig DNA in mRNA umgeschrieben wird, gibt es auch in jeder Zelle mit DNA auch mRNA. Es handelt sich also bei der mRNA um ein normales und sehr kurzlebiges Zwischenprodukt der Zellen, das überall in unserem Organismus vorkommt. Aufgrund ihres unterschiedlichen Aufbaus ist sie jedoch weit weniger stabil als die DNA und wird sehr schnell abgebaut.

Fakt 6. DNA gibt es in (fast) allen menschlichen Zellen.

Die kleinsten selbstständig lebensfähigen Einheiten unseres Körpers sind die Zellen, die sich wiederum zusammentun, um Gewebe und Organe zu bilden. Die genetische Information ist im Inneren im sogenannten Zellkern gespeichert. Keine Regel ohne Ausnahme: Die roten Blutkörperchen enthalten im ausgereiften Zustand keinen Zellkern und keine DNA.

Fakt 7. Der Gemüsekohl hat mehr Gene als wir.

Die Gesamtheit des menschlichen Erbguts – also einfach gesagt die Anzahl an Buchstaben – ist zwar größer als die des Gemüsekohls, aber beim Kohl sind weitaus mehr Gene bekannt. Mit ganzen 100.000 Stück liegt er deutlich vor unseren 25.000. Warum ist das so? Nur 5 Prozent der menschlichen DNA bilden die uns bekannten Gene. Welche Funktionen in den restlichen 95 Prozent stecken, wird noch erforscht und erst langsam deutlich.

Fakt 8. Die DNA ist super lang.

DNA-Bausteine sind zwar winzig klein, aber bei einer Aneinanderreihung von mehr als 3 Milliarden Buchstaben kommt man allein für eine einzelne Zelle auf etwa 2 Meter. Bei den etwa 100 Billionen Zellen im Körper beträgt die gesamte Länge der DNA in einem Menschen also 150 Milliarden Kilometer. Das entspricht tausend Mal der Entfernung der Erde zu unserer Sonne. Das geht sich in unserem Körper nur aus, weil die DNA sehr dünn und hoch organisiert verpackt ist.

Fakt 9. Viren sind ein Teil von uns.

Ein Teil des menschlichen Erbguts besteht aus viraler DNA. Aber das ist kein Grund zur Panik. Tatsächlich haben sich vor mehreren Millionen Jahren einige Viren in die menschliche DNA eingeschlichen und es sich dauerhaft gemütlich gemacht. Viele dieser DNA-Abschnitte sind stummgelegt, einige sind aber aktiv, werden also in mRNA umgeschrieben. Manche davon sind sogar nützlich für den Körper.

Fakt 10. Die genetische Information ist in jeder Zelle eines Organismus identisch.

Dennoch gibt es in Geweben oder Organen verschiedene Zelltypen mit unterschiedlichen Funktionen. Wie ist das möglich? Nicht jedes Gen ist in jedem Gewebe oder Organ aktiv, das heißt es entsteht nicht immer eine mRNA daraus. Ist die DNA sehr verdreht oder durch andere Stoffe verdeckt, kann sie nicht abgelesen werden. Diese Gene sind also stillgelegt. Die Aktivität der Gene ändert sich übrigens auch mit dem Alter und den Umweltbedingungen.

So, jetzt wissen wir zwar, dass wir mit unserer DNA mehrfach bis zur Sonne kämen und der Gemüsekohl uns zumindest in der Anzahl der Gene überlegen ist, aber wie funktioniert nun eigentlich dieser mRNA Impfstoff?

Wie der Name schon sagt, basieren mRNA-Impfstoffe wie Moderna oder BioNTech/Pfizer auf der sogenannten messenger-RNA. Die mRNA in den Impfstoffen enthält einen Bauplan für ein bestimmtes Merkmal des Virus. Meist sind das charakteristische Merkmale seiner Oberfläche. Bei der Impfung wird die mRNA über kleinste Fetttropfen in die Zelle gebracht und sagt ihr dann also: „Hallo, hier hätte ich einen Bauplan für dich, mit dem du ein kleines harmloses Stückchen der Virusoberfläche selbst herstellen kannst“. Diese Anleitung wird von unserem Körper umgesetzt. Dabei handelt es sich aber nicht um das Virus selbst, sondern eben nur um kleine, unschädliche Fragmente seiner Oberfläche.

Der Körper erkennt das Virus-Fragment als fremd und eine Immunantwort wird ausgelöst (mehr zum genauen Ablauf der Immunantwort im letzten Science-Blog). Kommt nun plötzlich ein „echtes“ Virus daher, ist der Körper besser gewappnet und kann die Infektion schneller und effektiver bekämpfen.
Vektorimpfstoffe: Der Bauplan kommt in Virentaxis

Vektorimpfstoffe wie Astra-Zeneca oder Sputnik V funktionieren im Grunde ähnlich wie mRNA-Impfungen, nur der Transport der Informationen funktioniert etwas anders. Um den Bauplan in die Zelle zu bringen werden harmlose Viren als „Taxis“ verwendet. Diese Viren können uns nicht krankmachen und bewirken eine Immunität auf unterschiedliche Arten: Entweder tragen sie an ihrer Oberfläche Fragmente des Krankheitserregers, gegen den die Impfung wirken soll, oder aber sie entlassen wie bei dem mRNA-Impfstoff den Bauplan dafür in die Zellen. Das Ergebnis ist gleich – unser Immunsystem beginnt wieder zu arbeiten. Der Unterschied liegt im Grunde nur darin, wie die Information in die Zelle kommt.

Vektorimpfstoffe sind im Übrigen nicht neu, sondern bereits gegen das Dengue-Fieber oder Ebola zugelassen.
Angelika Pointner ist Ernährungswissenschaftlerin und Fachreferentin für Science, Naturwissenschaften, Ökologie und Technik an den Wiener Volkshochschulen.
Neben ihrer Tätigkeit an der VHS unterrichtet und forscht sie im Rahmen ihrer Dissertation am Department für Lebenswissenschaften der Universität Wien im Bereich Epigenetik.