Genetische Mechanismen der Hybrid-Sterilität bei Hausmäusen (Mus musculus)

• Antragstellerin: Professorin Dr. Leslie Turner
• Fachliche Zuordnung: Evolution, Anthropologie ; Evolutionäre Zell- und Entwicklungsbiologie der Tiere
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 314541606

Neue Arten entstehen dann, wenn sich eine Fortpflanzungssperre zwischen sich einstmals frei miteinander verpaarenden Populationen aufbaut. Die Identifizierung der Gene, die zu solch einer Fortpflanzungssperre führen, kann dabei helfen den Mechanismus des Artbildungsprozesses aufzuklären. Zwei Ansätze zum Auffinden von Artbildungs-Genen wurden bisher verfolgt- genetische Kreuzungen zwischen verschiedenen Arten im Labor und Studien an in der Natur vorkommenden Hybridzonen. Männliche Hybride zwischen zwei verschiedenen Arten weisen häufig eine reduzierte Fruchtbarkeit auf, was eine typische Fortpflanzungssperre darstellt. Vorangegangene Studien in der Maus haben genetische Varianten identifiziert, die in Verbindung mit reduzierter Fruchtbarkeit sowohl in Labor-Kreuzungen als auch in der natürlichen Hybridzone stehen. Die Hausmaus (Mus musculus) ist der ideale Modellorganismus zum Studium des Artbilidungsprozesses da sie in der Natur über eine natürliche entstandene Hybridzone verfügt, zudem wurden bereits ausgereifte Manipulationstechniken ihres Genoms etabliert. Basierend auf den bereits identifizierten genetischen Varianten soll in dem beantragten Forschungsvorhaben mit Hilfe der Hausmaus nun die entwicklungsbiologischen Ursachen der männlichen Hybrid-Sterilität aufgeklärt werden. Wir werden einen einzigartigen Satz von Mausstämmen verwenden, bei denen die einzelnen Individuen der jeweiligen Stämme genetisch identisch sind. Vergleicht man allerdings die Stämme untereinander, tragen sie alle genetischen Varianten, die an der Sterilität in der Hybridzone beteiligt sind. Durch die genetische Gleichheit der einzelnen Individuen der Stämme können so die Sterilitäts-Eigenschaften repliziert, und zu mehreren unabhängigen Zeitpunkten verfolgt werden. Dabei werden wir Ansätze der System Biologie, Evolutionsbiologie und Fortpflanzungsbiologie dazu verwenden, um (1) die Gen-Netzwerke zu identifizieren, die in sterilen Hybriden gestört sind, (2) die zeitliche Entstehung dieser Störungen während der Spermatogenese zu charakterisieren, (3) Kandidatengene für die Sterilität zu identifizieren und die Funktionalität zu evaluieren. Damit soll die neue, fachübergreifende Forschung die präzisen molekularen Mechanismen der Hybrid-Sterilität in der Maus aufklären. Desweiteren wird diese Arbeit dazu beitragen die Art der Veränderungen in ganzen Netzwerken und auch einzelnen Genen zu verstehen sowie betroffene Stoffwechselwege zu bestimmen. Im Gegensatz zu spezifischen Sterilitätsgenen, ist es relativ wahrscheinlich, dass diese generellen Merkmale bei verschiedenen Organismen betroffen sind. Die Forschungsergebnisse werden insgesamt einen signifikanten Beitrag zum Verständnis einer maßgeblichen Fortpflanzungs-Sperre in der Natur beitragen und neue Erkenntnisse zum Artbildungsprozesses liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien