GermlineChrom

Entstehung und Entwicklung der Unterschiede zwischen Keimbahn- und Somagenom bei Vögeln

Bei einigen Organismen unterscheiden sich die Genome von Keimzellen und somatischen Zellen erheblich voneinander. Als Ursache hierfür wird die programmierte DNA-Eliminierung angesehen, da sie während der Differenzierung somatischer Zellen Gene und repetitive Elemente entfernt. Das von der EU finanzierte Projekt „GermlineChrom“ wird sich auf das keimbahnspezifische Chromosom konzentrieren, das in der Keimbahn bestimmter Vogelarten, wie beispielsweise des Zebrafinken, vorkommt und vermutlich genetisches Material enthält, das für somatische Zellen entbehrlich oder schädlich ist. Die Forscher werden die Rolle der programmierten DNA-Eliminierung, ihre evolutionäre Entwicklung und ihren Vererbungsmechanismus beim Zebrafinken untersuchen und grundlegende Erkenntnisse dazu liefern. 

Kombination von Multi-Omics mit Entwicklungs- und Funktionsgenomik

Das Ziel von GermlineChrom ist es, zu untersuchen, ob die programmierte DNA-Eliminierung eine keimbahnspezifische Expression von Entwicklungsgenen ermöglicht, um den Konflikt zwischen Keimbahn und Soma zu minimieren. Unter Verwendung des auf die Keimbahn beschränkten Chromosoms (GRC) des Zebrafinken als einzigartiges Untersuchungssystem haben wir kürzlich Pionierarbeit im Bereich der Hochdurchsatz-Genomik geleistet, um bisherige Einschränkungen zu überwinden. Die Kombination unseres neuartigen Ansatzes mit Transkriptomik, Proteomik, Zytogenetik sowie Entwicklungs- und Funktionsgenomik wird beispiellose Einblicke in die Evolution und Funktion der genomischen Unterschiede zwischen Keimbahn und Soma liefern.

Ein evolutionärer Rahmen für die programmierte DNA-Eliminierung

Erstens wird GermlineChrom das bislang erste GRC-Untersuchungssystem etablieren, indem eine GRC-Referenzsequenz für den Zebrafinken erstellt wird. Zweitens wird GermlineChrom untersuchen, wie das GRC in Zebrafinkenpopulationen vererbt und aufrechterhalten wird. Drittens wird GermlineChrom die langfristige Evolutionsgeschichte von GRCs bei Singvögeln aufklären, um Gene zu identifizieren, die am stärksten konserviert sind und somit als Kandidaten für die GRC-Funktion in Frage kommen. Viertens wird GermlineChrom die GRC-Expression und -Eliminierung während der gesamten Entwicklung des Zebrafinken nachverfolgen und die Kandidatengene funktionell validieren. Insgesamt wird GermlineChrom einen evolutionären Rahmen schaffen, der unser Verständnis der programmierten DNA-Eliminierung während der Keimbahn-Soma-Differenzierung erheblich voranbringen wird – ein Phänomen, das wahrscheinlich im gesamten Stammbaum des Lebens weit verbreitet ist.