LINE elements as mediators of genomic variability and neuronal plasticity in the brain: development of a zebrafish model

• Antragsteller: Dr. Thomas Widmann
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 212150453

Das menschliche Genom besteht weitgehend aus nicht-kodierender DNA, nur 3-5% kodiert für Exone. Die Mehrheit der nicht-kodierenden DNA ist jedoch fundamental für das korrekte Funktionieren des Genoms. Transposable Elemente (TEs) wie LINEs generierten bis zu 50% des menschlichen Genoms. Ihre Mobilisierung verursacht Mutationen, bringt jedoch auch genomische Plastizität. Neue TE-Insertionen in der Keimbahn führten zum Konzept der egoistischen DNA. Inkonsistent mit ihrer Vererbung wurde kürzlich u. a. vom Gastlabor gezeigt, dass TEs am meisten in somatischen Zellen aktiv sind, vor allem im menschlichen Gehirn.Um die Auswirkungen der somatischen LINE-Aktivität zu verstehen, schlagen wir vor, Zebrafisch als Modellorganismis für LINE Transposition zu verwenden. Er enthält verschiedene LINE Elemente, von denen Zfl2-2 am ähnlichsten zu menschlichen LINEs ist. Mit diesem Modell wollen wir folgende Fragen beantworten: 1) Sind LINEs aktiv im Zentralen Nervensystem (ZNS) anderer Organismen? 2) Sind LINEs aktiv in anderen somatischen Geweben? 3) Was sind die Auswirkungen von LINE Aktivität auf das Zebrafisch-ZNS? 4) Hat LINE-Aktivität phänotypische Konsequenzen im Zebrafisch-ZNS?Um diese Fragen zu beantworten, werden wir den Ort neuer LINE-Insertionen während der Entwicklung mittels einer LINE-Reporter-Kassette und deep sequencing kartieren, und zwar in Ekto-, Meso- und Endoderm Keimblättern, sowie im sich entwickelnden Gehirn. Wir zielen darauf ab, hot spots der LINE-Integration zu finden, was uns die Analyse von möglichen genetischen und phänotypischen Konsequenzen erlauben würde. In-vivo Imaging der LINE Transposition während der Zebrafisch-Entwicklung wird uns ferner Gewebe mit höherer LINE Transposition zeigen, sowie mögliche phänotypische Alterationen. Wer hoffen daher, neue Prinzipien genomischer Plastizität zu finden, die Genexpression regulieren könnten. Speziell im Gehirn könnte dies neuronale Plastizität und letztlich Denken und Verhalten regulieren.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Spanien
• Gastgeber: Dr. José Luis Garcia-Pérez