Verständnis der Auswirkungen endogener Viren auf die Biologie des Wirts: eine kombinierte bioinformatische und experimentelle Strategie

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Dmitrij Frishman; Dr. Michelle Vincendeau
• Fachliche Zuordnung: Bioinformatik und Theoretische Biologie ; Virologie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 498956525

Das Hauptziel des Projekts ist es, den Einfluss endogener Viren (ERVs) auf die Biologie des Wirts mit einer kombinierten bioinformatischen und experimentellen Strategie zu beleuchten, wobei drei wichtige Modellorganismen - Mensch, Schimpanse und Maus - im Mittelpunkt stehen. Wir werden die umfassende ERV-Annotation, die in der HERVd-Datenbank verfügbar ist, zusammen mit einer Reihe anderer biologischer Datenbanken nutzen, um funktionell relevante ERVs mit drei alternativen Ansätzen zu identifizieren. Erstens werden wir Neutralitätstests anwenden, um nach menschlichen ERVs zu suchen, die unter positivem oder negativem Selektionsdruck stehen, basierend auf den Variationsdaten über viele menschliche Populationen. Zweitens werden wir Daten zur Antigenpräsentation verwenden, um ERV-Familien, individuelle ERVs und spezifische ERV-Loci zu finden, die unter negativem Immunselektionsdruck der Thymozyten stehen. Drittens werden wir vergleichende Genomikansätze anwenden, um nach evolutionär konservierten ERV-Loci unter verschiedenen Spezies zu suchen. Die durch diese vielfältigen bioinformatischen Ansätze identifizierten ERV-loci werden wir anschließend mit Hilfe der CRISPRi/a-Technologie transkriptionell aktivieren und repremieren. Anschließend werden wir RNA-seq-Analysen durchführen und differentiell exprimierte Wirtsgene und ganze molekulare Netzwerke identifizieren, die von der Aktivierung oder Repression von ERVs betroffen sind. In einem letzten Schritt werden die identifizierten Kandidatengene durch CRISPR in pluripotenten Stammzellen moduliert und ihre funktionelle Rolle mit molekularbiologischen Techniken untersucht. Es wird erwartet, dass das Projekt drei Arten von Ergebnissen hervorbringen wird. Erstens werden wir neue biologische Einblicke in die biologischen Pfade und molekularen Netzwerke erhalten, die mit ERVs interagieren und von ERVs beeinflusst werden. Zweitens wird das Projekt neue Einsichten in die Evolution von ERVs liefern. Zum ersten Mal werden wir eine groß angelegte phylogenetische Studie über ERVs durchführen, alte Elemente identifizieren, die über spezifische taxonomische Gruppen sowie organisationsspezifische Loci konserviert sind, und ihren genomischen Kontext untersuchen. Drittens hoffen wir, bedeutende methodische Fortschritte auf dem notorisch schwierigen Gebiet der ERV-Informatik zu erzielen. Im Laufe des Projekts wird ein breites Spektrum neuer bioinformatischer Ansätze und automatisierter Analyse-Pipelines entwickelt, und alle daraus resultierenden Daten werden in die HERVd-Datenbank integriert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Tschechische Republik
• Partnerorganisation: Czech Science Foundation
• Kooperationspartner: Dr. Jan Paces