Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Frische Gene auf dem „verfallenden“ Y-Chromosom

25.10.2017

Das Y-Chromosom ist auch mit neuesten Sequenziertechniken nur schwer zu entschlüsseln. Die Frage, welche Gene auf diesem Chromosom liegen und wie diese entstanden sind, wird deshalb heiß diskutiert. Durch eine neue Analysemethode gelang PopulationsgenetikerInnen der Vetmeduni Vienna nun ein entscheidender Durchbruch. Sie zeigten, dass in Fruchtfliegen häufig genetisches Material von den anderen Chromosomen auf das Y-Chromosom übertragen wird. Obwohl diese Transfers zumeist „Unfälle“ darstellen, konnten die Forschenden nun nachweisen, dass einige doch funktionelle Gene erzeugen. Die in PNAS publizierten Ergebnisse setzen neue Impulse für die Erforschung männlicher Chromosomen anderer Arten.

Y-Chromosomen, die nur über die väterliche Linie vererbt werden, stammen von „normalen“ Chromosomen, den sogenannten Autosomen ab. Da immer nur ein einzelnes Y-Chromosom in den Männern vorhanden ist, gibt es keinen Gegenpart für Rekombination, den direkten Austausch von genetischem Material.


Das Y-Chromosom der Fruchtfliegen wird nicht nur mit "Genmüll", sondern auch funktionellen Genen aufgefrischt.

Markus Riedl

Dadurch ist das Entfernen von schädlichen Mutationen auf dem Y-Chromosom viel schwieriger als für die anderen Chromosomen. Als Konsequenz sind Gene auf dem Y-Chromosom meist dem Untergang geweiht. Frühere Arbeiten in der Fruchtfliege haben gezeigt, dass frische Gene auf das Y-Chromosom übertragen werden können, die Rate wurde jedoch sehr niedrig geschätzt (1 Transfer in 10 Millionen Jahren).

Forschende des Instituts für Populationsgenetik der Vetmeduni Vienna konnten nun mit einem neuen und hoch-spezifischen Analyseverfahren mehrere Impulse für die Entschlüsselung der evolutionären Dynamik des Y-Chromosoms geben.

Ihre Studie zeigte, dass bei Fruchtfliegen zehnmal mehr frische Gene auf das Y-Chromosom übertragen werden, als bisher vermutet wurde. Einige dieser frischen Gene scheinen auch wichtige Funktionen übernommen zu haben.

Neue Methode bringt Schwung in die bisher schwierige Identifikation Y-chromosomaler Gene

Das Y-Chromosom ist eine hart zu knackende Nuss für die Genomforschung. Da es nur sehr wenige funktionale Gene trägt, die außerdem in schwer zu analysierender, repetiver DNA eingebettet sind, ist es eine Herausforderung diese Gene zu finden.

„Bei Drosophila melanogaster sind nur sieben funktionelle Gene auf dem Y-Chromosom identifiziert. Wir vermuteten aber, dass sowohl die Zahl funktioneller Gene, als auch die eigentliche Transferrate höher sein muss“, sagt Erstautor Ray Tobler. „Deshalb entwickelten wir ein neues Analyseverfahren, mit dem wir effizient nach Gentransfers ins Y-Chromosom, sogenannter GeTYs, suchen konnten.“

Der Trick der Forschenden besteht darin das Genom der Männchen und Weibchen einer sogenannten Fruchtfliegen-Inzuchtlinie zu sequenzieren. Diese unterscheiden sich nur in der Y-chromsomalen Sequenz. „Der Schlüssel zu unseren Ergebnissen war, erstmals nach Varianten in den Männchen zu suchen, die es bei Weibchen nicht gibt“, so Tobler.

„Wir arbeiten also völlig ohne bekannte Y-Chromosom-Sequenzen, die sonst üblicherweise für einen Vergleich genutzt werden. Damit konnten wir die transferierten Gene auch erstmals auf sogenannte Retrokopien zurückführen, bei denen das RNA-Transkript eines Genes in das Y-Chromsom eingebaut wird.“

Erstmals auch transferierte RNA-Kopien und wichtige Selektionsmechanismen identifiziert

Alle bisher beschriebenen Gentransfers auf das Y-Chromosom stammten von der Übertragung eines Chromosomenstücks und nicht von einem RNA-Transkript. „Durch die hohe Anzahl an nachgewiesenen Gentransfers konnten wir statistisch absichern, dass es Unterschiede zwischen Drosophila Arten gibt“ erklärt Letztautor Christian Schlötterer. „Nur in den eng verwandten Arten D. mauritiana und D. simulans haben wir Gene gefunden, die von einem RNA-Transkript abstammen, was auf artspezifische Transfermechanismen schließen lässt.“

Neue Impulse für die Y-Chromosom-Forschung anderer Spezies

Eine besondere Überraschung war für das Forschungsteam, dass vier der 25 frisch auf das Y-Chromosom übertragenen Gene dort schon eine wichtige Funktion übernommen haben. „Da diese neuen Gene aber in allen Individuen einer Art zu finden sind, stellt sich die Frage, welche Funktionen diese neuen Y-chromosmalen Gene haben“, sagt Tobler. Bisher ist noch völlig unklar, ob und wie lange diese neuen Gene dem Zerfallsdruck auf dem Y-Chromosome standhalten können. Da die neue Analysemethode kein Referenzgenom für das Y-Chromosom benötigt, bietet sie ein enormes Potential die Dynamik neuer Gene auf dem Y-Chromosom in vielen verschiedenen Arten zu studieren. „Ich erwarte mir noch viele spannende Ergebnisse“ so Christian Schlötterer.

Service:
Der Artikel „High rate of translocation-based gene birth on the Drosophila Y chromosom“ von Ray Tobler, Viola Nolte und Christian Schlötterer wurde in PNAS veröffentlicht.
http://www.pnas.org/content/early/2017/10/18/1706502114.full

Über die Veterinärmedizinische Universität Wien
Die Veterinärmedizinische Universität Wien (Vetmeduni Vienna) ist eine der führenden veterinärmedizinischen, akademischen Bildungs- und Forschungsstätten Europas. Ihr Hauptaugenmerk gilt den Forschungsbereichen Tiergesundheit, Lebensmittelsicherheit, Tierhaltung und Tierschutz sowie den biomedizinischen Grundlagen. Die Vetmeduni Vienna beschäftigt 1.300 MitarbeiterInnen und bildet zurzeit 2.300 Studierende aus. Der Campus in Wien Floridsdorf verfügt über fünf Universitätskliniken und zahlreiche Forschungseinrichtungen. Zwei Forschungsinstitute am Wiener Wilhelminenberg sowie ein Lehr- und Forschungsgut in Niederösterreich gehören ebenfalls zur Vetmeduni Vienna. Die Vetmeduni Vienna spielt in der globalen Top-Liga mit: 2017 belegt sie den exzellenten Platz 8 im weltweiten Shanghai-Hochschulranking im Fach „Veterinary Science“. http://www.vetmeduni.ac.at

Wissenschaftlicher Kontakt:
Univ.-Prof., Dr.rer.nat. Christian Schlötterer
Institut für Populationsgenetik
Veterinärmedizinische Universität Wien (Vetmeduni Vienna)
T +43 1 25077-4300
christian.schloetterer@vetmeduni.ac.at

Aussender:
Mag.rer.nat. Georg Mair
Wissenschaftskommunikation / Öffentlichkeitsarbeit und Kommunikation
Veterinärmedizinische Universität Wien (Vetmeduni Vienna)
T +43 1 25077-1165
georg.mair@vetmeduni.ac.at

Weitere Informationen:

http://www.vetmeduni.ac.at/de/infoservice/presseinformationen/presseinformatione...

Mag.rer.nat. Georg Mair | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Software mit Grips
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Hirnforschung, Frankfurt am Main

nachricht Einen Schritt näher an die Wirklichkeit
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Im Focus: Spider silk key to new bone-fixing composite

University of Connecticut researchers have created a biodegradable composite made of silk fibers that can be used to repair broken load-bearing bones without the complications sometimes presented by other materials.

Repairing major load-bearing bones such as those in the leg can be a long and uncomfortable process.

Im Focus: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Im Focus: Writing and deleting magnets with lasers

Study published in the journal ACS Applied Materials & Interfaces is the outcome of an international effort that included teams from Dresden and Berlin in Germany, and the US.

Scientists at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) together with colleagues from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) and the University of Virginia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Grösster Elektrolaster der Welt nimmt Arbeit auf

20.04.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Bilder magnetischer Strukturen auf der Nano-Skala

20.04.2018 | Physik Astronomie

Kieler Forschende entschlüsseln neuen Baustein in der Entwicklung des globalen Klimas

20.04.2018 | Geowissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics