Die mtDNA ist also in der forensischen Genetik eher eine Helferin in speziellen und schwierigen Fällen und gar nicht so viele Labore, die von der DAkkS nach der DIN 17025 für die Durchführung von gerichtlich anerkannten STR-Analysen akkreditiert sind, haben auch eine Akkreditierung für mtDNA-Analysen (wir hier haben sie übrigens) oder nehmen am entsprechenden Teil der GEDNAP-Ringversuche teil.

Es gibt dennoch forensische Labore, die sich regelrecht auf mtDNA in Anwendung und Forschung spezialisiert haben, zu nennen ist hier vor allem die Forensische Genetik der Gerichtsmedizin Innsbruck, unter Leitung meines Kollegen W. Parson. Von dort stammen nicht nur die EMPOP-Datenbank und die Anwendung quasi-medianer Netzwerke zur Qualitätskontrolle von mtDNA-Haplotypen, sondern auch Arbeiten zur NGS-basierten Analyse der mtDNA [1] sowie zahlreiche Arbeiten mit das rein forensische Terrain verlassenden Aspekten, wie z.B. zoologischen, phylogenetischen, populationsgenetischen und genealogischen Fragestellungen. Derselben Gruppe gelang damals auch und ebenfalls mittels mtDNA-Analyse sowohl die Entlarvung des Schädels, der 180 Jahre lang in Schillers Sarg gelegen hatte, als Fälschung [2], als auch die Identifikation der 2007 in Jekaterinenburg gefundenen Gebeine als Überreste der bislang vermissten Zarenkinder Alexei und seiner Schwester Maria Romanowa, nachdem bereits 1996, allerdings von einer anderen Gruppe, ebenfalls via mtDNA, die Authentizität der Gebeine des Zaren Nikolaus II. nachgewiesen worden war [3].

Übrigens: auch in meiner Gruppe hat gerade ein Bachelor-Student der naturwissenschaftlichen Forensik ein Projekt zur Analyse von mtDNA unter ganz bestimmten forensischen Gesichtspunkten fertig gestellt, über das ich hier noch nichts aber bestimmt schon bald mehr erzählen kann. Die mtDNA wird uns indes wohl, auch wenn einige ihre forensische Relevanz durch Techniken wie NGS und Marker wie SNPs bedroht sehen, noch ein Weilchen erhalten bleiben.

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*Exkurs: Es ist noch gar nicht so lange bekannt, wie es kommt, daß nur die mütterliche mtDNA in den Nachkommen eines Elternpaars vorhanden ist. Erst 2011 zeigten Sato&Sato und Rawi et al. [4,5], daß die väterlichen Mitochondrien aus einer befruchteten Eizelle durch Autophagie, einem Abbauprozess, der für die Zelle möglicherweise schädliche Strukturen entfernt, zerstört werden. Diese neuen Erkenntnisse lösen daher die vorherigen Erklärungsversuche ab, denen zufolge die schiere Überzahl mütterlicher Mitochondrien die väterlichen einfach bis zur Unauffindbarkeit verdünnen. Diese Befunde erklären übrigens nur, daß und wie väterliche Mitochondrien aus den Zygoten beseitigt werden. Warum das passiert, also, zu welchem Zweck, liegt nach wie vor im Dunkeln. Möglicherweise ist mtDNA-Heteroplasmie, also das gleichzeitige Vorliegen mehrerer verschiedener mtDNAs schädlich für den Embryo. Oder schaden bestimmte Faktoren aus den väterlichen Mitochondrien (also nicht deren DNA) dem Embryo? Vielleicht werden auch väterliche Mitochondrien (irrtümlich) von der weiblichen Eizelle als Pathogene/fremde Eindringlinge erkannt und deshalb angegriffen? Die Erkenntnisse von Sato und Rawi werden jedenfalls dazu beitragen, dieses Geheimnis zu lüften, was von großer Bedeutung für die menschliche Entwicklungsbiologie und das Verständnis mitochondrialer Erkrankungen sein wird.

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Referenzen:

[1]  Parson, W., Strobl, C., Huber, G., Zimmermann, B., Gomes, S. M., Souto, L., … & Irwin, J. (2013). Evaluation of next generation mtGenome sequencing using the Ion Torrent Personal Genome Machine (PGM). Forensic Science International: Genetics, 7(5), 543-549.

[2] „Die vertauschten Köpfe“, Der Spiegel 19/2008

[3] Ivanov, P. L., Wadhams, M. J., Roby, R. K., Holland, M. M., Weedn, V. W., & Parsons, T. J. (1996). Mitochondrial DNA sequence heteroplasmy in the Grand Duke of Russia Georgij Romanov establishes the authenticity of the remains of Tsar Nicholas II. Nature genetics, 12(4), 417-420.

[4] Sato, M., & Sato, K. (2011). Degradation of paternal mitochondria by fertilization-triggered autophagy in C. elegans embryos. Science, 334(6059), 1141-1144.

[5] Al Rawi, Sara, et al. “Postfertilization autophagy of sperm organelles prevents paternal mitochondrial DNA transmission.” Science 334.6059 (2011): 1144-1147.

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Bildquelle:

[a] layout by jhc – http://commons.wikimedia.org

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Kommentare (9)

  1. #1 Ludger
    29/01/2015

    Ich habe mal einen Vortrag von Martin Bormann junior (Details siehe Wikipedia) gehört, bei dem es darum ging, welche Probleme er als Nachfahre eines Naziverbrechers hatte. Dabei erwähnte er, die Umstände der Auffindung und Identifizierung seines Vaters.

    http://de.wikipedia.org/wiki/Martin_Bormann#N.C3.BCrnberger_Prozess_und_Todesumst.C3.A4nde
    Einige Jahre später half der Zufall: Bei Erdkabelarbeiten der Post am 7./8. Dezember 1972 wurden in der Nähe des Lehrter Bahnhofs nahe dem früheren Landesausstellungspark zwei Skelette im Boden entdeckt, die durch die Aussagen des damaligen (1945) Bestatters und durch die anschließenden genauen Untersuchungen durch Gerichtsmediziner, Zahnärzte (mittels forensischer Odontologie) und Anthropologen schnell Martin Bormann und Ludwig Stumpfegger zugeordnet werden konnten. An beiden Schädeln wurden zwischen den Zähnen Glassplitter von Blausäureampullen gefunden. Für Bormanns Skelett wurde die Identität 1998 durch eine DNS-Analyse bewiesen.[5][6] Bormanns Überreste wurden 1999 verbrannt, seine Asche in der Ostsee beigesetzt.[7]

    Bei der genetischen Untersuchung sei Blut einer alten Tante verwendet worden, die über die mütterliche Linie mit seinem Vater verwandt gewesen sei.

  2. #2 stboec
    30/01/2015

    Sehr interessanter Artikel! Der Exkurs hat mich animiert, nochmal in einen Review zu schauen, den ich vor einiger Zeit gelesen habe (Mishra & Chan, 2014, NRMCB). Dort steht, dass Mäuse, die heteroplasmatisch für unterschiedliche mitochondriale Haplotypen waren, Auffälligkeiten in Sachen Metabolismus und Verhalten zeigten. Wenn ich das richtig verstanden habe, würde man beide Haplotypen als “wild-typisch” bezeichnen … wenn die Haplotypen homoplasmatisch vorliegen, geht’s den Tieren nämlich recht gut. Könnte sein, dass es was mit Co-Evolution zu tun hat und dass die Haplotypen nicht zusammenpassen.
    Dass Mitochondrien irrtümlich als fremd erkannt werden, glaube ich nicht. In Säugetieren sind paternale Mitos mit Ubiquitin markiert, was u.a. als Signal zum autophagischen Abbau dient (in C. elegans ist das ja anders, wie die Sato & Sato Studie gezeigt hat). Ich vermute, dass das selektierter Mechanismus ist und nichts mit nem Irrtum zu tun hat.
    Ein weiterer Prozess, der die Vererbung paternaler mtDNA verhindert, ist aus Drosphila bekannt. Dort wird bereits vor der Befruchtung die mtDNA in den Spermien abgebaut (noch nicht die Mitochondrien selbst).

    Ich würd mich freuen, mehr über die Verwendung von Mitos in der Forensik zu lesen! 🙂

  3. #3 Cornelius Courts
    30/01/2015

    @stboec: “Dass Mitochondrien irrtümlich als fremd erkannt werden, glaube ich nicht.”

    Warum nicht? Selektive Autophagie wird in somatischen Zellen durchaus auch als Immunmechanismus zur Abwehr invasiver Bakterien eingesetzt. s. z.B. hier: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21575909
    Könnte also durchaus der Fall sein, daß es da das fremde Mitochondrium erwischt…

    “Ich würd mich freuen, mehr über die Verwendung von Mitos in der Forensik zu lesen!”

    Die Grundlagen habe ich ja jetzt schon mal erläutert und einige Beispiele (J.t. Ripper und Schlangengift) hatte ich auch schon im Blog. Ich werde aber die Augen offen halten nach interessanten Anwendungen bzw. Fallberichten und dann mal wieder was dazu schreiben 🙂

  4. #4 stboec
    30/01/2015

    @Cornelius: “Warum nicht?”
    Weil es offensichtlich ein Signal gibt, dass es der Zelle erlaubt, zwischen maternalen und paternalen Mitos zu unterscheiden. Die maternalen bleiben erhalten, die paternalen werden abgebaut. Du schreibst ja von selektiver (!) Autophagie. In dem von Dir zitierten Fall Xenophagie, im Fall der Mitos von Mitophagie. Und dafür braucht’s ein spezifisches Signal (in beiden Fällen Ubiquitin), an das Autophagie-Rezeptoren binden und den Abbau einleiten.
    Die Zellen “wollen” das so. Ich kann da einfach nichts von nem Irrtum erkennen. Vielleicht versteh ich Dich da aber falsch und betreib hier nur Wortklauberei.

  5. #5 Uli
    02/02/2015

    So sehr ich mich anstrenge, bei dem hypothetischen Mordfall sehe ich keine Unterschiede zwischen den Brüdern… 🙁

  6. #6 Claudia
    http://cloudpharming.blogspot.de
    02/02/2015

    “Der Bruder des Tatverdächtigen, der auch als Täter in Frage kommt, hat jedoch das gleiche mtDNA-Profil” –> vielleicht liegt’s daran

  7. #7 Cornelius Courts
    02/02/2015

    @Uli: wie Claudia schon angedeutet hat, ist diese Tabelle zur Illustration der EINSCHRÄNKUNGEN der mtDNA in der Fallarbeit gedacht. Kinder derselben Mutter haben identische mtDNA, deshalb muß man mit Einschlüssen via mtDNA sehr vorsichtig sein.

  8. #8 JW
    04/02/2015

    Und was machen wir bei den in GB jetzt aktuellen Kindern mit 2 Müttern; sprich nach Mito-Spende. Dann haben wir in der forensischen Genetik ein (quantitatv kleines) Problem. Dazu dann die Frage, warum kein väterliches Mito in die Eizelle injizieren?Wird das zerstört?

  9. #9 Cornelius Courts
    04/02/2015

    @JW: “sprich nach Mito-Spende. Dann haben wir in der forensischen Genetik ein (quantitatv kleines) Problem”

    stimmt beides. Daß es ein Problem ist und daß es klein ist. Viel interessanter sind Empfänger von Knochenmarkspenden, deren Blut komplett das DNA-Profil der Spender enthält.