Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Highspeed-Evolution im Labor – GenetikerInnen evaluieren kostengünstige Genomanalyse

17.10.2014

Leben heißt Veränderung. Das gilt auch für Gene. Damit sich Lebewesen veränderten Umweltbedingungen anpassen können, braucht es ein flexibles Genom.

Christian Schlötterer und sein Team vom Institut für Populationsgenetik an der Vetmeduni Vienna erforschen die Genome gesamter Populationen. Die Forschenden wollen wissen, warum sich Individuen voneinander unterscheiden und was diese Unterschiede bewirken.


Christian Schlötterer forscht in seinem Labor an der Vetmeduni Vienna an genetischen Variationen in Fruchtfliegen. Foto: Michael Bernkopf / Vetmeduni Vienna

Sie zeigen in zwei Übersichtsartikeln in Nature Reviews Genetics und im Journal Heredity, dass die DNA-Sequenzierung gesamter Gruppen effizient und kostengünstig diese Fragen beantworten kann.

Seit der vollständigen Sequenzierung des humanen Genoms im Jahr 2001 ist die DNA-Analyse immer effizienter und kostengünstiger geworden. Dennoch muss man mit etwa 1.000 US Dollar pro sequenziertem Genom rechnen. Möchte man nun etwa den genetischen Code hunderter Individuen sequenzieren, ist das sehr teuer und aufwändig. Forschende stoßen dabei rasch an die Grenzen der Machbarkeit.

Gruppe statt Individuen sequenzieren

Die Lösung dieses Problems nennt sich Pool-Sequenzierung (Pool-Seq). Schlötterer und sein Team sequenzieren ganze Gruppen von Individuen, nämlich Fruchtfliegen (Drosophila melanogaster), in einer einzigen Reaktion anstelle von vielen einzelnen Sequenzierungen. So können die genetischen Informationen zwar nicht auf das einzelne Individuum zurückgeführt werden, der gesamte Datensatz liefert dennoch alle wichtigen genetischen Informationen der gesamten Population.

Schlötterer und seine KollegInnen zeigen in ihrer aktuellen Veröffentlichung, welche Fragestellungen mit Pool-Seq beantwortet werden können.

Auf der Suche nach den Bausteinen der Evolution

Um zu verstehen, wie Organismen auf veränderte Umweltbedingungen reagieren, wird die gesamte DNA einer Population mittels Pool-Seq vor und nach den veränderten Bedingungen analysiert. Die Forschenden nutzen dazu die Methode des Evolve & Resequence (E&R). Für diesen Ansatz erhielt Schlötterer 2012 einen ERC-Advanced Grant.

Dabei handelt es sich um eine Analysetechnik bei der zuallererst die DNA einer Gruppe sequenziert wird, anschließend wird die Gruppe einem Reiz ausgesetzt, das kann etwa starke Hitze, Kälte oder UV-Strahlung sein, danach wird wieder sequenziert. Der Vergleich der beiden DNA-Datensätze zeigt, an welchen Genen sich die Gruppe durch die Reizeinwirkung verändert hat. Diese Gene haben dann höchstwahrscheinlich mit der Reizeinwirkung zu tun. So können beispielsweise die beteiligten Gene für eine verstärkte Pigmentierung nach UV-Bestrahlung herausgefiltert werden.

„Nach diesem Prinzip betreiben wir Evolution in Höchstgeschwindigkeit und wollen so beispielsweise herausfinden, welche Gene das Altern bestimmen, welche Gene vor Krankheiten schützen oder welche Gene die Auswirkung der Klimaerwärmung lindern“, erklärt Schlötterer.

Der Genetik des Alterns und der Krankheitsresistenzen auf der Spur

Der Evolve&Resequence-Ansatz erlaubt es auch, jene Gene herauszufiltern, die beispielsweise das Altern regulieren. Dabei werden über Generationen hinweg jene Fliegen einer Population ausgewählt, die besonders alt werden. Nach einigen Generationen vergleichen die Forschenden die Genome der „Methusalem“-Fliegen mit normal alternden Fliegen und können so die am Altern beteiligten Gene herausfiltern. Genauso verhält es sich mit der Suche nach Genen, die gegen bestimmte Krankheiten resistent machen.

Der Bioinformatiker und Mitautor der Studie, Robert Kofler, erklärt es so: „Wir beschäftigen uns mit genetischen Veränderungsprozessen und sind auf der Suche nach Variation in den Genomen. Diese Variationen geben Aufschluss darüber, wie Evolution funktioniert“.

PopulationsgenetikerInnen werden in Wien ausgebildet

Schlötterer leitet das Doktoratskolleg „Vienna Graduate School of Population Genetics“ an der Vetmeduni Vienna. Die Lehrplattform schließt die Lücke zwischen theoretischer und experimenteller Populationsgenetik. Zurzeit forschen 22 PhD-StudentInnen in Wien im Bereich der theoretischen und experimentellen Populationsgenetik sowie Bioinformatik und Statistik. http://www.popgen-vienna.at

Service:
Der Artikel „Sequencing pools of individuals – mining genome-wide polymorphism data without big funding” von Christian Schlötterer, Taymond Tobler, Robert Kofler und Viola Nolte wurde im Journal Nature Reviews Genetics veröffnetlicht. DOI:10.1038/nrg3803
http://www.nature.com/nrg/journal/vaop/ncurrent/full/nrg3803.html

Der Artikel “Combining experimental evolution with next-generation sequencing: a powerful tool to study adaptation from standing genetic variation” von Christian Schlötterer, Robert Kofler, E. Versace, Raymond Tobler und S. U. Franssen wurde im Journal Heredity veröffentlicht. DOI:HDY.2014.86
http://www.nature.com/hdy/journal/vaop/ncurrent/full/hdy201486a.html

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. Im Jahr 2015 feiert die Vetmeduni Vienna ihr 250-jähriges Bestehen. http://www.vetmeduni.ac.at

Wissenschaftlicher Kontakt:
Prof. Christian Schlötterer
Institut für Populationsgenetik
Veterinärmedizinische Universität Wien (Vetmeduni Vienna)
T +43 1 20577-4300
christian.schloetterer@vetmeduni.ac.at

Aussenderin:
Dr. Susanna Kautschitsch
Wissenschaftskommunikation / Public Relations
Veterinärmedizinische Universität Wien (Vetmeduni Vienna)
T +43 1 25077-1153
susanna.kautschitsch@vetmeduni.ac.at

Weitere Informationen:

http://www.vetmeduni.ac.at/de/infoservice/presseinformationen/presseinfo2014/poo...

Dr. Susanna Kautschitsch | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht CeMM Studie gibt Einblick in die Funktionsweise eines wichtigen Genregulators
01.06.2020 | CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften

nachricht Wie sich Nervenzellen zum Abruf einer Erinnerung gezielt reaktivieren lassen
29.05.2020 | Universität Heidelberg

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: Neuartiges Covid-19-Schnelltestverfahren auf Basis innovativer DNA-Polymerasen entwickelt

Eine Forschungskooperation der Universität Konstanz unter Federführung von Professor Dr. Christof Hauck (Fachbereich Biologie) mit Beteiligung des Klinikum Konstanz, eines Konstanzer Diagnostiklabors und des Konstanzer Unternehmens myPOLS Biotec, einer Ausgründung aus der Arbeitsgruppe für Organische Chemie / Zelluläre Chemie der Universität Konstanz, hat ein neuartiges Covid-19-Schnelltestverfahren entwickelt. Dieser Test ermöglicht es, Ergebnisse in der Hälfte der Zeit zu ermitteln – im Vergleich zur klassischen Polymerase-Ketten-Reaktion (PCR).

Die frühe Identifikation von Patienten, die mit dem neuartigen Coronavirus (SARS-CoV-2) infiziert sind, ist zentrale Voraussetzung bei der globalen Bewältigung...

Im Focus: Textilherstellung für Weltraumantennen startet in die Industrialisierungsphase

Im Rahmen des EU-Projekts LEA (Large European Antenna) hat das Fraunhofer-Anwendungszentrum für Textile Faserkeramiken TFK in Münchberg gemeinsam mit den Unternehmen HPS GmbH und Iprotex GmbH & Co. KG ein reflektierendes Metallnetz für Weltraumantennen entwickelt, das ab August 2020 in die Produktion gehen wird.

Beim Stichwort Raumfahrt werden zunächst Assoziationen zu Forschungen auf Mond und Mars sowie zur Beobachtung ferner Galaxien geweckt. Für unseren Alltag sind...

Im Focus: Biotechnologie: Enzym setzt durch Licht neuartige Reaktion in Gang

In lebenden Zellen treiben Enzyme biochemische Stoffwechselprozesse an. Auch in der Biotechnologie sind sie als Katalysatoren gefragt, um zum Beispiel chemische Produkte wie Arzneimittel herzustellen. Forscher haben nun ein Enzym identifiziert, das durch die Beleuchtung mit blauem Licht katalytisch aktiv wird und eine Reaktion in Gang setzt, die in der Enzymatik bisher unbekannt war. Die Studie ist in „Nature Communications“ erschienen.

Enzyme – in jeder lebenden Zelle sind sie die zentralen Antreiber für biochemische Stoffwechselprozesse und machen dort Reaktionen möglich. Genau diese...

Im Focus: Biotechnology: Triggered by light, a novel way to switch on an enzyme

In living cells, enzymes drive biochemical metabolic processes enabling reactions to take place efficiently. It is this very ability which allows them to be used as catalysts in biotechnology, for example to create chemical products such as pharmaceutics. Researchers now identified an enzyme that, when illuminated with blue light, becomes catalytically active and initiates a reaction that was previously unknown in enzymatics. The study was published in "Nature Communications".

Enzymes: they are the central drivers for biochemical metabolic processes in every living cell, enabling reactions to take place efficiently. It is this very...

Im Focus: Innovative Sensornetze aus Satelliten

In Würzburg werden vier Kleinst-Satelliten auf ihren Start vorbereitet. Sie sollen sich in einer Formation bewegen und weltweit erstmals ihre dreidimensionale Anordnung im Orbit selbstständig kontrollieren.

Wenn ein Gegenstand wie der Planet Erde komplett ohne tote Winkel erfasst werden soll, muss man ihn aus verschiedenen Richtungen ansehen und die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Gebäudewärme mit "grünem" Wasserstoff oder "grünem" Strom?

26.05.2020 | Veranstaltungen

Dresden Nexus Conference 2020 - Gleicher Termin, virtuelles Format, Anmeldung geöffnet

19.05.2020 | Veranstaltungen

Urban Transport Conference 2020 in digitaler Form

18.05.2020 | Veranstaltungen

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

Wie sich Nervenzellen zum Abruf einer Erinnerung gezielt reaktivieren lassen

29.05.2020 | Biowissenschaften Chemie

Wald im Wandel

29.05.2020 | Agrar- Forstwissenschaften

Schwarzer Stickstoff: Bayreuther Forscher entdecken neues Hochdruck-Material und lösen ein Rätsel des Periodensystems

29.05.2020 | Materialwissenschaften

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