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Projekt
Entstehung, Verlust und Regulation von De Novo genen
Antragsteller
Professor Dr. Erich Bornberg-Bauer; Professor Dr. John Parsch
Fachliche Zuordnung
Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung
Bioinformatik und Theoretische Biologie
Bioinformatik und Theoretische Biologie
Förderung
Förderung seit 2022
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 503272152
De-novo-Gene, also neue proteinkodierende Gene, die aus zuvor nicht kodierenden Sequenzen entstehen, stellen eine wichtige und bislang wenig untersuchte Quelle evolutionärer Innovation dar. Derzeit ist nur wenig über die frühesten Stadien der de-novo-Genbildung bekannt, in denen eine genomische Sequenz transkribiert wird, ein offenes Leserahmen (Open Reading Frame, ORF) bekommt und sich in der Population ausbreitet. Um diese grundlegenden Fragen zu beantworten, untersuchen wir neu entstandene, exprimierte ORFs (neORFs) in Arten der Gattung Drosophila. In der ersten Phase dieses Projekts haben wir mithilfe von Long-Read-Sequenzierung die vollständigen Genome und Transkriptome von 30 ingezüchteten Drosophila-Linien aus 6 verschiedenen Arten, die Divergenzzeiten von 2 bis 50 Millionen Jahren abdecken, assembliert. Dabei identifizierten wir tausende von neORFs, von denen die meisten linien- und artspezifisch waren. Nun planen wir, diesen einzigartigen Datensatz zu nutzen, um die Eigenschaften von neORFs und die Faktoren zu untersuchen, die ihre Verbreitung und Erhaltung in einer Population oder Art ermöglichen. Wir werden ribosomales Profiling (Ribo-Seq) durchführen, um den Translationsstatus der neORFs zu bestimmen, sowie bioinformatische Analysen einsetzen, um die funktionellen Motive und Strukturelemente der von ihnen kodierten Proteine zu charakterisieren. Die Translationsdaten werden wir zusammen mit weiteren transkriptomischen Populationsdaten (Iso-Seq) verwenden, um unsere Modelle zur Entstehung und Erhaltung von neORFs zu verbessern und zu erweitern. Zusätzlich werden wir mittels Genom-Editierung (CRISPR-Cas) gezielt Kandidaten-neORFs ausschalten, um ihre Auswirkungen auf die globale Genexpression und phänotypische Merkmale des Organismus, wie z. B. die männliche Fruchtbarkeit, zu untersuchen. Insgesamt werden die Ergebnisse ein umfassendes Bild davon liefern, wie sich de-novo-Gene in einer Art etablieren.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
