Identifizierung und Charakterisierung der Rolle nichtkodierender RNA bei der Genregulation von Stoffwechselprozessen beim Rind

• Antragstellerinnen: Professorin Dr. Christa Kühn; Dr. Rosemarie Weikard
• Fachliche Zuordnung: Tierzucht, Tierernährung, Tierhaltung
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 283644157

Für die Regulation der Genexpression differenter Zell- und Gewebetypen und Phänotypen können sowohl eine unterschiedliche Chromatinarchitektur als auch DNA-Interaktionen mit Proteinen oder nichtkodierender RNAs (ncRNA) von Bedeutung sein. Mit der Entwicklung der globalen RNA-Sequenzierungstechnologie (RNAseq) ist die Anzahl der in den Transkriptomen von Mensch und Modelltieren entdeckten nichtkodierenden Transkripte zunehmend angestiegen. Zahlreiche Studien haben nachgewiesen, dass neben den kurzen nichtkodierenden RNAs auch lange nichtkodierende RNAs (lncRNAs) eine wichtige funktionale Komponente der zentralen Regulationsmechanismen auf molekularer Ebene sind und mit spezifischen Differenzierungs- und Wachstumsprozessen und der Pathogenese vieler Krankheiten assoziiert sind. Basierend auf bisherigen Erkenntnissen zur funktionalen Relevanz von lncRNAs in anderen Spezies postulieren wir, dass diese lncRNAs auch beim Rind eine Rolle bei der Regulation komplexer Stoffwechselvorgänge, die spezifische Stoffwechselphänotypen charakterisieren, spielen können. Dieses Forschungsvorhaben hat zum Ziel, lncRNAs und lncRNA-vermittelte Mechanismen, die den Stoffwechsel und die Energieverteilung auf gewebespezifischem Niveau bei merkmalsdifferenten Rindern regulieren und die Effizienz der Energie- und Nährstofftransformation und das genetisch-physiologische Leistungspotential divergenter Stoffwechseltypen modulieren können, zu ermitteln. Verglichen mit den gut annotierten Transkriptomen von Mensch und Maus ist das bovine Transkriptom relativ unzulänglich identifiziert und annotiert. Daher wird zur Erstellung umfassender Transkriptkataloge der hypothesenfreie Ansatz der Transkriptomsequenzierung genutzt, um auch bisher unbekannte und nichtkodierende Transkripte aus stoffwechselrelevanten Geweben von merkmalsdifferenten Rindern einer Milchrind x Fleischrind-Kreuzungspopulation zu identifizieren. Für ausgewählte, stoffwechseltypspezifische, different exprimierte lncRNAs sollen mit der Methode des ChIRPseq (Chromatin Isolation by RNA Purification Sequencing) lncRNA-interagierende DNA-Regionen genomweit identifiziert und kartiert werden. Im Ergebnis dieses Forschungsvorhabens wird eine tiefere funktionale Annotation des bovinen Genoms und Transkriptoms erwartet. Weiterhin soll geklärt werden, inwieweit lncRNAs zentrale regulatorische Knotenpunkte darstellen, an denen Veränderungen im Energiestoffwechsel erkannt und die Genexpression adaptiv und spezifisch moduliert wird. Die ermittelten Expressionsprofile und neuen funktionalen Geninformationen können einerseits zur Verbesserung unseres molekularen Verständnisses der Regulation von divergenten Stoffwechselprozessen beitragen. Andererseits sind stoffwechseltypspezifische Expressionssignaturen nutzbar zur Entwicklung von molekularen Biomarkern für definierte Phänotypen, um aus der Kenntnis der stoffwechseltypspezifisch ablaufenden Prozesse verbesserte Methoden für Selektion und Management von Rindern abzuleiten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen