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 Chemiker der Universität Münster entwickeln Synthesemethode zur Herstellung fluorierter Piperidine
22.01.2019 | Westfälische Wilhelms-Universität Münster

nachricht Neu entdecktes Blutgefäßsystem in Knochen
22.01.2019 | Universität Duisburg-Essen

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: Energizing the immune system to eat cancer

Abramson Cancer Center study identifies method of priming macrophages to boost anti-tumor response

Immune cells called macrophages are supposed to serve and protect, but cancer has found ways to put them to sleep. Now researchers at the Abramson Cancer...

Im Focus: Klassisches Doppelspalt-Experiment in neuem Licht

Internationale Forschergruppe entwickelt neue Röntgenspektroskopie-Methode basierend auf dem klassischen Doppelspalt-Experiment, um neue Erkenntnisse über die physikalischen Eigenschaften von Festkörpern zu gewinnen.

Einem internationalen Forscherteam unter Führung von Physikern des Sonderforschungsbereichs 1238 der Universität zu Köln ist es gelungen, eine neue Variante...

Im Focus: Ten-year anniversary of the Neumayer Station III

The scientific and political community alike stress the importance of German Antarctic research

Joint Press Release from the BMBF and AWI

The Antarctic is a frigid continent south of the Antarctic Circle, where researchers are the only inhabitants. Despite the hostile conditions, here the Alfred...

Im Focus: Ultra ultrasound to transform new tech

World first experiments on sensor that may revolutionise everything from medical devices to unmanned vehicles

The new sensor - capable of detecting vibrations of living cells - may revolutionise everything from medical devices to unmanned vehicles.

Im Focus: Fliegende optische Katzen für die Quantenkommunikation

Gleichzeitig tot und lebendig? Max-Planck-Forscher realisieren im Labor Erwin Schrödingers paradoxes Gedankenexperiment mithilfe eines verschränkten Atom-Licht-Zustands.

Bereits 1935 formulierte Erwin Schrödinger die paradoxen Eigenschaften der Quantenphysik in einem Gedankenexperiment über eine Katze, die gleichzeitig tot und...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Führende Röntgen- und Nanoforscher treffen sich in Hamburg

22.01.2019 | Veranstaltungen

Smarte Sensorik für Mobilität und Produktion 4.0 am 07. Februar 2019 in Oldenburg

18.01.2019 | Veranstaltungen

16. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

17.01.2019 | Veranstaltungen

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

Brandschutz aus Altpapier

22.01.2019 | Materialwissenschaften

Verlauf von Alzheimer zeichnet sich schon frühzeitig im Blut ab

22.01.2019 | Medizin Gesundheit

Neu entdecktes Blutgefäßsystem in Knochen

22.01.2019 | Biowissenschaften Chemie

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