Analyse von Cluster-Holocentromeren – ein neuartige Zentromer Variante der Lililaes Chionographis - Die Evolution von Mono- zu Holozentromeren

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Andreas Houben
• Fachliche Zuordnung: Genetik und Genomik der Pflanzen ; Evolution und Systematik der Pflanzen und Pilze
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 436844938

Das Zentromer ist eine chromosomale Region, in der sich der Kinetochor-Komplex zusammensetzt und Spindel-Mikrotubuli ansetzen, um die Verteilung von Chromosomen während der Mitose und Meiose zu gewährleisten. Obgleich die Funktion des Zentromers konserviert ist, exisitieren verschiedene Arten von Zentromeren. Analysen von Arten mit nichtklassischen Zentromeren haben gezeigt, dass sich neben Monozentromeren auch Meta-Polyzentromere und verschiedene Arten von Holozentromeren unabhängig voneinander entwickelt haben. Die Existenz eng verwandter Arten mit entweder holozentrischer oder monozentrischer Chromosomenarchitektur bietet eine einzigartige Möglichkeit, die Evolution der Zentromertypen zu untersuchen. Unsere Untersuchung von Chionographis japonica (Liliales) ergab einen neuen Typ von Holozentromerorganisation. Im Gegensatz zu allen anderen untersuchten holozentrischen Arten, die zahlreiche kleine Zentromereinheiten besitzen, besteht das Holozentromer von C. japonica aus einer geringen Anzahl von CENH3-positiven Satelliten-DNA-Arrays in Megabasisgröße. Um den Übergang von der Mono- zur Holozentromeren aufzuklären, wollen wir eine vergleichende Analyse zwischen der holozentrischen C. japonica und der eng verwandten monozentrischen Art Chamaelirium luteum durchführen. Mithilfe einer Kombination verschiedener molekularer, zytogenetischer und bioinformatischer Methoden sollen die folgenden Fragen beantwortet werden. Unterscheidet sich die Kinetochor-Zusammensetzung zwischen holozentrischem C. japonica und monozentrischem C. luteum? Wie sind die zentromerischen Repeat-Arrays in C. luteum organisiert? Hat der Übergang von mono- zu holozentrischer Organisation das Genom von C. japonica umstrukturiert? Hat die Rolling-Circle-Amplifikation der zentromerischer Repeats die Bildung eines Holozentromers ausgelöst? Korrelieren Veränderungen des inneren Zentromers und perizentromerischen Histonmodifikationen mit dem Übergang der Zentromertypen zusammen?

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen