Die Evolution der Rekombinationsraten

• Antragsteller: Dr. Bart Nieuwenhuis
• Fachliche Zuordnung: Evolution und Systematik der Pflanzen und Pilze ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Evolution, Anthropologie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 427888028

Rekombination ist eine wichtige Triebfeder der Evolution, weil sie genetische Variation erzeugt. Rekombination erleichtert die adaptive Evolution, indem sie vorteilhafte Allelkombinationen zusammenbringt, kann aber gleichzeitig die Anpassung behindern, indem sie solche vorteilhaften Kombinationen wieder aufbricht. Diese gegensätzlichen Effekte wirken sich auf die Variation der Rekombinationsraten aus, die zwischen Arten, Populationen, Individuen und sogar Regionen des Genoms, den sogenannten Rekombinations-Hotspots und -Coldspots, besteht. Kürzlich durchgeführte Genomstudien haben gezeigt, wie verbreitet diese Variation ist, aber ihre Auswirkungen auf die Evolution in der Evolution sind weitgehend unbekannt. Rekombination muss daher als unabhängiges Merkmal untersucht werden, um ihren Einfluss auf evolutionäre Prozesse, wie Anpassung und Aufrechterhaltung der genetischen Variation, zu ermitteln.Ich habe vor kurzem eine Hochdurchsatzmethode entwickelt, welche direkt auf haploide rekombinante Nachkommen der Spalthefe Schizosaccharomyces pombe - ein gut etabliertes Modell für Funktionsstudien zur Meiose - selektiert. Wir werden diese Methode zusammen mit Analysen der natürlichen Variation in der Hefe verwenden, um das Merkmal „Rekombinationsrate“ und die zugrunde liegende Genetik dieser Rate zu untersuchen. In diesem Projekt werden wir 1) die natürliche Variation in der Rekombinationsrate beschreiben, 2) ihre Heritabilität abschätzen, 3) Einschränkungen für die Rekombinationsrate definieren und 4) Mechanismen identifizieren, welche die lokale und globale Rekombinationsrate regulieren.Das umfassende Wissen über die Meiose in der Spalthefe macht diese zu einem hervorragenden Modelsystem, um die Mechanismen zu untersuchen, die den Modifikationen der Rekombinationsrate zugrunde liegen. Ich werde die natürliche Variation der Rekombinationsrate entlang des Genoms und zwischen Genotypen für eine große Anzahl verfügbarer Stämme messen. Die Heritabilität der Rate wird in haploiden rekombinanten Nachkommen quantifiziert, die anschließend genotypisiert werden, um in einer genomweiten Assoziationsstudie Kandidaten für die Variation der Rekombinationsrate zu identifizieren. Selektionslinien sollen durchgeführt werden, um die Rekombinationsrate sowohl auf lokaler als auch auf genomweiter Ebene zu erhöhen oder zu verringern. Zum Schluss werden Kandidatengene aus der Assoziationsstudie und Mutationen, die sich während der experimentellen Evolution entwickelt haben, funktional auf ihre Wirkung hin getestet.Dieses Projekt wird unsere Kenntnisse über die Mechanismen und die Vererbbarkeit der Variation in der Rekombinationsrate erweitern und grundlegendes Wissen zum Verständnis ihrer Auswirkungen auf die Fitness und ihrer Rolle in der Evolution schaffen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen