Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Retrotransposons blähen pflanzliche Genome auf

19.12.2012
Transponsible Elemente (TEs) werden auch als „springende Elemente“ bezeichnet.

Dabei springt eine Klasse von TEs, die Retrotransposons, gar nicht wirklich im Genom umher. Sie bilden Kopien, die sich wiederum im Genom integrieren. Pflanzengenome bestehen zu einem Großteil aus Retrotransposons. Diese zu kennen ist wichtig, wenn es darum geht, Genomsequenzen zu annotieren, d.h. sie zu interpretieren und ihnen eine Funktion zuzuordnen.

Retrotransposons, auch Retroelemente genannt, sind wichtig für die Aufrechterhaltung der Struktur, der Funktion und der Evolution des Genoms. Sie sind eine Quelle der pflanzlichen Biodiversität. Je nachdem, ob die Retrotransposons an ihren Enden repetitive Sequenzen aufweisen, unterscheidet man zwischen LTR (long terminal repeat)-Retrotransposons und non-LTR-Retrotransposons. Beide Subklassen vermehren sich, indem sie ihre mRNA in eine DNA-Kopie umschreiben, die sie in andere Stellen des Genoms integrieren.

So nehmen die Kopien eines Retrotransposons innerhalb eines Genoms stetig zu und mit ihnen die Größe des Wirts-Genoms. Vor allem pflanzliche Genome neigen dazu, zahlreiche Kopien von Retroelementen anzuhäufen. Im Mais beispielsweise machen LTR-Retrotransposons fast 75% des gesamten Genoms aus. Auch im Weizen- und Gerstegenom und in vielen anderen Pflanzengenomen kommen Retrotransposons in erheblichem Umfang vor. Damit sind Retrotransposons, neben Genomverdopplungen (Polyploidisierung), die Ursache für die enormen Größenunterschiede pflanzlicher Genome.

„Pflanzen haben verschiedenen Mechanismen entwickelt, wie sie diese mobilen Sequenzen ruhig halten“, erklärt Prof. Dr. Thomas Schmidt vom Institut für Botanik der Technischen Universität in Dresden. Ansonsten könnten Pflanzen wegen der zahlreichen Retrotransposons und dem damit verbundenen mutagenen Potenzial in ihrem Genom überhaupt nicht überleben. Bei diesen Mechanismen handelt es sich entweder um epigenetische Prozesse, wie beispielsweise die Methylierung oder Heterochromatisierung bestimmter DNA-Abschnitte, oder auch um Deletionen und Mutationen in Retrotransposons, die zu ihrer Inaktivierung führen.
Schmidt und seine Arbeitsgruppe nahmen eine ganz bestimmte Klasse der LTR-Retrotransposons unter die Lupe, nämlich nur diejenigen, die neben den üblichen Retroelement-typischen Genen auch ein zelluläres Gen integriert hatten. „Damit bestünde die Möglichkeit, dass die LTR-Retrotransposons zelluläre Informationen weiterverbreiten könnten“, so Schmidt. Dabei handele es sich aber meist nicht um ein komplettes, funktionelles Gen, sondern nur um ein Bruchstück davon. Untersuchten die Wissenschaftler diese Genbruchstücke innerhalb der LTR-Retrotransposons mit bioinformatischen Methoden auf mögliche Proteine, die in diesen Sequenzen kodiert sein könnten, stießen sie auffällig häufig auf eine Ähnlichkeit zu retroviralen Membranproteinen.

Eigentlich gibt es in Pflanzen keine Retroviren, da sie sich aufgrund der äußerst stabilen und undurchdringbaren Zellwand nicht weiterverbreiten können und deshalb nicht infektiös sind. In den LTR-Retrotransposons mit integriertem zellulärem Genabschnitt sehen die Forscher um Schmidt eine mögliche evolutionäre Zwischenstufe zwischen den LTR-Retrotransposons und den echten Retroviren. Die Arbeitsgruppe konnte außerdem zeigen, dass die zahlreichen LTR-Retrotransposons im Genom der Zuckerrübe (Beta vulgaris) miteinander stark rekombinieren, also einzelne Abschnitte einzelner Elemente untereinander ausgetauscht werden. So entstehen immer wieder neue Varianten, die sich erneut vermehren und das Genom wachsen lassen. „Gene sind Inseln im Meer von Retrotransposons und Transposons“, fassen Genomforscher diese Strukturen bildhaft zusammen. Und gerade bei Pflanzen sei es äußerst wichtig, die verschiedenen Retrotransposons und Transposons zu kennen. Denn nur so kann man bei den enorm zahlreichen pflanzlichen Genom-Sequenzdaten den einzelnen Sequenzbereichen eine Funktion und damit auch eine Bedeutung zuordnen. Die vorliegenden Arbeiten erfolgen im Verbundprojekt „AnnoBeet“, das gegenwärtig vom BMBF in der Förderinitiative "Pflanzenbiotechnologie für die Zukunft“ (PLANT 2030) gefördert wird und die Annotation des Zuckerrübengenoms zum Ziel hat.

Quelle:

Wollrab C, et al. (2012): Evolutionary reshuffling in the Errantivirus lineage Elbe within the Beta vulgaris genome. Plant J. (November 2012);72(4):636-51.Epub 2012 Sep 24. doi: 10.1111/j.1365-313X.2012.05107.

Wollrab C, et al. | Pflanzenforschung.de
Weitere Informationen:
http://www.pflanzenforschung.de/journal/aktuelles/retrotransposons-blaehen-pflanzliche-genome-auf?piwik_campaign=newsletter

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Agrar- Forstwissenschaften:

nachricht Julius Kühn-Institut etabliert Forschungszentrum für landwirtschaftliche Fernerkundung (FLF)
22.03.2017 | Julius Kühn-Institut, Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen

nachricht Im Drohnenflug dem Wasser auf der Spur
03.03.2017 | Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Agrar- Forstwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Quantenkommunikation: Wie man das Rauschen überlistet

Wie kann man Quanteninformation zuverlässig übertragen, wenn man in der Verbindungsleitung mit störendem Rauschen zu kämpfen hat? Uni Innsbruck und TU Wien präsentieren neue Lösungen.

Wir kommunizieren heute mit Hilfe von Funksignalen, wir schicken elektrische Impulse durch lange Leitungen – doch das könnte sich bald ändern. Derzeit wird...

Im Focus: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Organisch-anorganische Heterostrukturen mit programmierbaren elektronischen Eigenschaften

29.03.2017 | Energie und Elektrotechnik

Klein bestimmt über groß?

29.03.2017 | Physik Astronomie

OLED-Produktionsanlage aus einer Hand

29.03.2017 | Messenachrichten