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 Klimafolgenforschung in Hannover: Kleine Pflanzen gegen große Wellen
17.08.2018 | Leibniz Universität Hannover

nachricht Forschende entschlüsseln das Alter feiner Baumwurzeln
17.08.2018 | Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL

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: Farbeffekte durch transparente Nanostrukturen aus dem 3D-Drucker

Neues Design-Tool erstellt automatisch 3D-Druckvorlagen für Nanostrukturen zur Erzeugung benutzerdefinierter Farben | Wissenschaftler präsentieren ihre Ergebnisse diese Woche auf der angesehenen SIGGRAPH-Konferenz

Die meisten Objekte im Alltag sind mit Hilfe von Pigmenten gefärbt, doch dies hat einige Nachteile: Die Farben können verblassen, künstliche Pigmente sind oft...

Im Focus: Color effects from transparent 3D-printed nanostructures

New design tool automatically creates nanostructure 3D-print templates for user-given colors
Scientists present work at prestigious SIGGRAPH conference

Most of the objects we see are colored by pigments, but using pigments has disadvantages: such colors can fade, industrial pigments are often toxic, and...

Im Focus: Eisen und Titan in der Atmosphäre eines Exoplaneten entdeckt

Forschende der Universitäten Bern und Genf haben erstmals in der Atmosphäre eines Exoplaneten Eisen und Titan nachgewiesen. Die Existenz dieser Elemente in Gasform wurde von einem Team um den Berner Astronomen Kevin Heng theoretisch vorausgesagt und konnte nun von Genfern Astronominnen und Astronomen bestätigt werden.

Planeten in anderen Sonnensystemen, sogenannte Exoplaneten, können sehr nah um ihren Stern kreisen. Wenn dieser Stern viel heisser ist als unsere Sonne, dann...

Im Focus: Magnetische Antiteilchen eröffnen neue Horizonte für die Informationstechnologie

Computersimulationen zeigen neues Verhalten von Antiskyrmionen bei zunehmenden elektrischen Strömen

Skyrmionen sind magnetische Nanopartikel, die als vielversprechende Kandidaten für neue Technologien zur Datenspeicherung und Informationsverarbeitung gelten....

Im Focus: Unraveling the nature of 'whistlers' from space in the lab

A new study sheds light on how ultralow frequency radio waves and plasmas interact

Scientists at the University of California, Los Angeles present new research on a curious cosmic phenomenon known as "whistlers" -- very low frequency packets...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

LaserForum 2018 thematisiert die 3D-Fertigung von Komponenten

17.08.2018 | Veranstaltungen

Aktuelles aus der Magnetischen Resonanzspektroskopie

16.08.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2018

16.08.2018 | Veranstaltungen

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

Bionik im Leichtbau

17.08.2018 | Verfahrenstechnologie

Klimafolgenforschung in Hannover: Kleine Pflanzen gegen große Wellen

17.08.2018 | Biowissenschaften Chemie

HAWK-Ingenieurinnen und -Ingenieure entwickeln die leichteste 9to-LKW-Achse ihrer Art

17.08.2018 | Messenachrichten

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