Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neues Modell der Alternsforschung: Genom von N. furzeri als Klonbibliothek öffentlich verfügbar

26.02.2015

Der Türkise Prachtgrundkärpfling (N. furzeri) ist mit einer Lebensdauer von drei bis max. zehn Monaten das kurzlebigste Wirbeltier, das im Labor gehalten werden kann und wurde von Forschern des Leibniz-Instituts für Altersforschung (FLI) als neues Tiermodell der biomedizinischen Alternsforschung etabliert.

In Kooperation mit dem Clemson University Genomics and Computational Lab (USA) haben die Jenaer eine Klonbibliothek von N. furzeri geschaffen, die das gesamte Genom in Form von definierten DNA-Teilstücken enthält und seit Anfang 2015 Forschern weltweit zur Verfügung steht. Dazu wurden am FLI von 63.000 der DNA-Teilstücke die Enden sequenziert und die Position im Genom punktgenau bestimmt.


Ein Fischmännchen des Türkisen Prachtgrundkärpflings (Nothobranchius furzeri, kurzlebiger GRZ-Stamm).

Foto: Nils Hartmann / FLI

Fadenwürmer, Hefepilze und Fruchtfliegen gehören zu den wichtigsten und auch wohl bekanntesten Modellorganismen, um biologische Prozesse des Alterns zu untersuchen. In den letzten Jahren hat sich die Palette jedoch um neue Modellorganismen erweitert, die eine kurze oder lange Lebensspanne aufweisen. Zu den kurzlebigen Vertretern zählt der Türkise Prachtgrundkärpfling (Nothobranchius furzeri), ein auch bei Aquarianern sehr beliebter Fisch. Dieser durchläuft innerhalb von nur drei Monaten den Kreislauf des Lebens: von der Geburt, über die Fortpflanzung bis hin zum Tod.

N. furzeri - Neues Modell der Alternsforschung

Die Lebensdauer des aus Ostafrika stammenden Fisches ist dabei perfekt an sein natürliches Habitat angepasst und variiert zwischen 3 (kurzlebige Populationen, Regenzeit ca. 3 Monate) und 10 Monaten (langlebigere Populationen, Regenzeit mindestens 8 Monate). Selbst unter optimalen Bedingungen im Laboraquarium, also bei ständiger Verfügbarkeit von Wasser und bester Fütterung, lebt der Fisch ähnlich kurz wie in Afrika. Die Information über die extrem kurze Lebensdauer muss also im Genom (Erbgut; Gesamtheit der vererbbaren Information) gespeichert sein.

Der Türkise Prachtgrundkärpfling wurde erfolgreich als neuer Modellorganismus der biomedizinischen Alternsforschung am Leibniz-Institut für Altersforschung - Fritz-Lipmann-Institut (FLI) in Jena etabliert und spielt eine wichtige Rolle in zahlreichen Forschungsprojekten am Institut. „Obwohl die Zucht dieser Fische unter Laborbedingungen recht anspruchsvoll ist, hat sich der Aufwand gelohnt“, berichtet Dr. Matthias Platzer, Forschungsgruppenleiter am FLI.

Seine Arbeitsgruppe hat ab 2007 durch erste genomweite Sequenzanalysen den Grundstein zur genomischen Charakterisierung des kurzlebigen Fisches gelegt. Das Genom ist im Vergleich zu anderen in der Forschung gebräuchlichen Modellfischen (z.B. Zebrafisch und Stichling) groß und macht mit 1,9 Milliarden Basenpaaren ungefähr 2/3 der Genomgröße des Menschen aus.

„Die im Vergleich zu etablierten kurzlebigen Modellen der Alternsforschung - wie Fruchtfliege und Fadenwurm - größere evolutionäre Nähe des N. furzeri-Genoms zum Genom des Menschen lässt erwarten, dass sich dadurch Forschungsergebnisse besser auf den Menschen übertragen lassen“.

Auf der Suche nach Bereichen im Genom, die Informationen für die Lebenserwartung von Organismen tragen, sind die Forscher des FLI mit dem Fischmodell 2012 einen großen Schritt vorangekommen. Durch Kreuzungen von kurzlebigen mit langlebigeren Laborstämmen konnten sie auf vier verschiedenen Chromosomen Bereiche identifizieren, in denen sich mit großer Wahrscheinlichkeit genetische Determinanten für die kurze Lebenserwartung von N. furzeri befinden.

Genombibliothek von N. furzeri

In Kooperation mit dem Clemson University Genomics and Computational Lab (GCL) in South Carolina, USA haben die Jenaer Forscher nun eine Genombibliothek von N. furzeri hergestellt, die seit Januar 2015 Forschern weltweit zur Verfügung steht.

“Eine Genombibliothek ist im Grunde ein geordneter Katalog von DNA-Fragmenten, um das Genom und die zugrunde liegenden Gene systematisch zu zerlegen”, erklärt Dr. Christopher Saski, Direktor des GCL. Dazu zerlegten die Forscher in den USA die DNA kurzlebiger Fische in zufällige Stücke von durchschnittlich 150.000 DNA-Bausteinen. Diese wurden in sogenannte „Gen-Fähren“ (BACs, bakterielle artifizielle Chromosomen) verpackt, die die unbegrenzte Vermehrung der Fisch-Genomabschnitte in Bakterien ermöglichen.

Die Fisch-Genombibliothek umfasst 129.035 BAC-Klone, so dass jeder Genombereich durchschnittlich in 10 verschiedenen BAC-Klonen verfügbar ist. Die Forscher in Jena haben die Endsequenzen von 62.788 BAC-Klonen bestimmt, so dass genau bekannt ist, welchen Teil des Fischgenoms diese Klone enthalten. Diese DNA-Sequenzen sind in öffentlichen DNA-Sequenzdatenbanken in Europa, den USA und Japan hinterlegt worden und auch seit Anfang des Jahres weltweit verfügbar.

Sowohl am FLI als auch am GCL liegt jeweils eine Kopie der Genombibliothek für Anfragen bereit. „Soll nun z.B. ein bestimmtes Gen oder ein Abschnitt des Genoms von N. furzeri genauer untersucht werden, dann können wir jederzeit die dazu erforderlichen Klone aus der Bibliothek zur Verfügung stellen“, erklärt Dr. Kathrin Reichwald, Projektleiterin am FLI.

"Diese frei zugängliche Genombibliothek von N. furzeri ermöglicht es nun erstmals Forschern weltweit, auf das genetische Material des neuen Tiermodells zuzugreifen, ohne sich selbst im Labor mit großem Aufwand Fische halten zu müssen“, berichtet Reichwald stolz. Bisher arbeiten etwa 45 Gruppen weltweit an N. furzeri-Projekten; vorwiegend in Italien, Deutschland und den USA.

„Mit unserer neuen Ressource wird das Interesse an diesem neuen, faszinierenden Tiermodell bestimmt zunehmen und werden sich bald weitere interessante Erkenntnisse in der Alternsforschung erzielen lassen“, sind sich die Forscher einig - zumal Mitte Februar in der renommierten wissenschaftlichen Zeitschrift CELL von Kollegen der Stanford Universität (USA) ein Artikel veröffentlicht wurde, der beschreibt, wie N. furzeri-Gene effektiv für Forschungszwecke manipuliert werden können (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25684364).

Publikation
Die Genombibliothek „Nothobranchius furzeri GRZ BAC library“ ist über das GCL (South Carolina, USA) zu beziehen.
(http://www.genome.clemson.edu/online_orders?page=serviceBrowse&service=bacrc).
Die DNA-Sequenzen haben die Datenbanknummern KG817100 bis KG925981 und sind verfügbar bei: EBI/ENA (http://www.ebi.ac.uk/ena/data/view/KG817100), DDBJ (http://getentry.ddbj.nig.ac.jp/getentry/na/KG817100), NCBI (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nucgss/KG817100).

Kontakt:
Dr. Kerstin Wagner
Leibniz-Institut für Altersforschung – Fritz-Lipmann-Institut (FLI)
Beutenbergstr. 11, 07745 Jena
Tel.: 03641-656378, Fax: 03641-656351, E-Mail: presse@fli-leibniz.de

Hintergrundinfo

Das Leibniz-Institut für Altersforschung – Fritz-Lipmann-Institut (FLI) in Jena widmet sich seit 2004 der biomedizinischen Alternsforschung. Über 330 Mitarbeiter aus 30 Nationen forschen zu molekularen Mechanismen von Alternsprozessen und alternsbedingten Krankheiten. Näheres unter http://www.fli-leibniz.de.

Das Clemson University Genomics and Computational Lab (GCL) in Clemson, South Carolina, USA, ist weltbekannt und bietet auf dem Gebiet der Genomik und Computational Biology anspruchsvolle Lösungen zur Bearbeitung komplexer Probleme der Landwirtschaft, der Gesundheit des Menschen und ökologischer Systeme an. Das GLC konzentriert sich dabei auf die Entdeckung und funktionelle Analyse von wichtigen Genen, Netzwerken und genomischen Regionen von Pflanzen, Tieren, Pilzen und Mikroben. Näheres unter http://www.genome.clemson.edu.

Die Leibniz-Gemeinschaft verbindet 89 selbständige Forschungseinrichtungen. Deren Ausrichtung reicht von den Natur-, Ingenieur- und Umweltwissenschaften über die Wirtschafts-, Raum- und Sozialwissenschaften bis zu den Geisteswissenschaften. Leibniz-Institute bearbeiten gesellschaftlich, ökonomisch und ökologisch relevante Fragestellungen. Sie betreiben erkenntnis- und anwendungsorientierte Grundlagenforschung. Sie unterhalten wissenschaftliche Infrastrukturen und bieten forschungsbasierte Dienstleistungen an. Die Leibniz-Gemeinschaft setzt Schwerpunkte im Wissenstransfer in Richtung Politik, Wissenschaft, Wirtschaft und Öffentlichkeit. Leibniz-Institute pflegen intensive Kooperationen mit den Hochschulen ‑ u.a. in Form der WissenschaftsCampi ‑, mit der Industrie und anderen Partnern im In- und Ausland. Sie unterliegen einem maßstabsetzenden transparenten und unabhängigen Begutachtungsverfahren. Aufgrund ihrer gesamtstaatlichen Bedeutung fördern Bund und Länder die Institute der Leibniz-Gemeinschaft gemeinsam. Die Leibniz-Institute beschäftigen rund 17.200 Personen, darunter 8.200 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. Der Gesamtetat der Institute liegt bei 1,5 Milliarden Euro. Näheres unter http://www.leibniz-gemeinschaft.de.

Weitere Informationen:

http://www.fli-leibniz.de - Homepage Leibniz-Institut für Altersforschung - Fritz-Lipmann-Institut (FLI) Jena

Dr. Kerstin Wagner | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers
28.04.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

nachricht Forschungsteam entdeckt Mechanismus zur Aktivierung der Reproduktion bei Pflanzen
28.04.2017 | Universität Hamburg

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: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie