Gen-Mutation macht intelligenter

Genetischer IQ-Booster: Eine seltene Genmutation verleiht Menschen einen messbar höheren Intelligenzquotienten – lässt sie aber auch erblinden. Was hinter dieser Genvariante steckt, haben Forschende nun erstmals aufgeklärt. Demnach verändert die Mutation ein Protein, das in der Netzhaut, aber auch in den Synapsen des Gehirns aktiv ist. Letzteres sorgt dafür, dass neuronale Signale schneller übertragen werden, und steigert so die Intelligenz.

Die meisten Mutationen in unserem Erbgut haben keine oder nur geringe Folgen. Aber in manchen Fällen stört oder verhindert die Veränderung des DNA-Codes die Produktion wichtiger Proteine und löst im Extremfall tödliche Krankheiten aus. Andererseits muss es aber auch Fälle geben, in denen Mutationen ihrem Träger Vorteile bringen – immerhin ist dies die Grundlage der Evolution. Allerdings wurden solche positiven Mutationseffekte bisher nur selten beobachtet.

Blind, aber überdurchschnittlich intelligent

Einen ungewöhnlichen Fall haben nun jedoch Mila Paul von der Universität Würzburg und ihre Kollegen aufgedeckt. Den Anstoß dafür gab ein Fachartikel, der über eine neuentdeckte Mutation berichtete. Diese CORD7-Mutation tauscht eine Aminosäure in einem Protein aus, das unter anderem in der Netzhaut, aber auch in den Synapsen des Gehirns aktiv ist. Dies verursacht bei betroffenen Patienten einen Niedergang der Sehsinneszellen und lässt sie erblinden.

Doch das ist nicht alles: Untersuchungen enthüllten, dass die an dieser erblichen Mutation leidenden Menschen in Tests ihrer verbalen Intelligenz und ihres Arbeitsgedächtnisses auffallend gut abschnitten – sie waren überdurchschnittlich intelligent. Wie aber war dies zu erklären? Könnte die CORD7-Mutation ihren Trägern womöglich gleichzeitig schaden und nutzen? Immerhin wird das betroffene Protein ja auch in den Synapsen des Gehirn benötigt – und damit den Schaltstellen des Denkens.

Wie wirkt die CORD7-Muation?

„Unsere Annahme: Die Mutation macht die Patienten deshalb so schlau, weil sie die Kommunikation zwischen den Nervenzellen, in die das veränderte Protein eingebunden ist, besser macht“, erklärt Seniorautor Tobias Langenhan von der Universität Leipzig. Um dieser Annahme nachzugehen, haben er und sein Team die Wirkungsweise der CORD7-Mutation genauer untersucht. „Natürlich kann man die Messungen an den Synapsen nicht in den Hirnen der Patienten vornehmen“, so Langenhan.

Aber es geht auch anders: Praktischerweise kommt das von der Mutation betroffenen RIIM-Gen in einem der klassischen Modelltiere der Genetik vor – der Taufliege Drosophila. „Unser Forschungsvorhaben war darauf angelegt, die Patientenmutation in das entsprechende Gen der Fliege einzufügen und mit Verfahren wie der Elektrophysiologie zu testen, was dann mit den Synapsen geschieht“, sagt Langenhan. Für das Einfügen der Mutation verwendeten die Forschenden die bewährte Genschere CRISPR/Cas9.

Schnellere Signalübertagung in den Synapsen

Das Ergebnis: „Wir konnten tatsächlich beobachten, dass die Tiere mit der Mutation eine gesteigerte Informationsübertragung an den Synapsen zeigten“, berichten die Forschenden. Den Grund dafür enthüllten ergänzende Analysen. Demnach rücken die aktiven Zonen auf dem „sendenden“ Teil der Synapse näher zusammen und ermöglichen so eine vermehrte Freisetzung von Neurotransmittern. „Dies verursacht eine schnellere, effizientere Synapsenreaktion und erhöht die Menge des für die Freisetzung zur Verfügung stehenden Botenstoffpools“, schreiben Paul und ihre Kollegen.

Dies könnte erklären, wie und warum die CORD7-Mutation auch beim Menschen das Denkvermögen verbessert. „Dieser erstaunliche Effekt auf die Fliegensynapsen findet sich wahrscheinlich so oder ähnlich auch bei den Patienten und könnte die gesteigerten kognitiven Leistungen, aber auch ihre Erblindung erklären“, sagt Langenhan. Der Austausch nur einer Aminosäure in einem einzigen Protein hat demnach eine ebenso tiefgreifende negative wie positive Wirkung. (Brain, 2022; doi: 10.1093/brain/awac011)

Quelle: Universität Leipzig