Regulation der Dosiskompensation auf dem X Chromosom durch das SOA protein in Anopheles-Mücken.

• Antragstellerin: Dr. Claudia Isabelle Keller Valsecchi, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 513744403

Malaria ist eine lebensbedrohliche Krankheit, die durch Plasmodium Parasiten verursacht wird, welche durch Insektenstiche von Anopheles gambiae übertragen werden. Aufgrund der zunehmenden Resistenz gegen Insektizide sind in letzter Zeit „Gene Drives“ ("egoistische" genetische Elemente, die sich in einer Population ausbreiten können und darauf abzielen, Mückenpopulationen zu verringern) in den Blickpunkt gerückt. Da nur weibliche Stechmücken blutsaugend sind und somit Malaria übertragen können, ist die Erforschung von Geschlechtsunterschieden, geschlechtsspezifischer Genexpression und assoziierten epigenetischen Mechanismen in Anopheles von großer Bedeutung, befindet sich aber noch in einem frühen Stadium. Dies wäre jedoch Voraussetzung für die Entwicklung besserer Gene-Drives, für die Entdeckung neuer potenzieller Angriffspunkte und ganz allgemein für das Verständnis der Malariaübertragung. Männchen unterscheiden sich genetisch von Weibchen dadurch, dass sie nur ein X und ein Y tragen, währenddessen Frauen zwei X-Chromosomen haben. Dieses Ungleichgewicht wird durch einen zellulären Prozess, die sogenannte Dosiskompensation (DC), korrigiert. DC vermittelt die gleiche Expression von X-chromosomalen Genen zwischen den Geschlechtern. DC-Mechanismen werden durch Veränderungen auf der Chromatinebene vermittelt, z. B. durch spezifische Ablagerung von Histon-Acetylierung auf dem X. Mutationen in DC-Faktoren führen typischerweise zu geschlechtsspezifischer Letalität. A. gambiae Männchen zeigen chromosom-weite DC durch Hochregulierung ihrer X-chromosomalen Gene. Überraschenderweise haben wir vor kurzem herausgefunden, dass dieser Prozess durch einen völlig anderen molekularen Mechanismus erreicht wird als in der eng verwandten Fruchtfliege. In unseren Vorarbeiten haben wir nun ein Gen namens soa identifiziert, das wahrscheinlich für die Vermittlung von DC in Anopheles verantwortlich ist. Seine Charakterisierung und Wirkungsweise ist das Hauptziel dieses Projekts. Mithilfe von Next Generation Sequencing (ChIPseq), Mikroskopie und Biochemie werden wir die Fähigkeit des SOA-Proteins, die X-chromosomale DNA zu erkennen, charakterisieren. Wir werden die In-vivo-Funktionen von SOA und die Verbindung zur Regulierung des X-Chromosoms analysieren, indem wir RNAseq-Studien in Knock-out-Mücken durchführen. Diese Expressionsprofile werden durch ATACseq ergänzt, was Aufschluss über Veränderungen der Chromatin-Zugänglichkeit nach Verlust von SOA geben wird. Schließlich werden wir die SOA-Interaktionspartner durch Immunpräzipitation und Massenspektrometrie identifizieren, was Aufschluss über die nachgeschalteten Aktionen und molekularen Mechanismen geben wird, sobald SOA an das X rekrutiert wird. Zusammenfassend werden diese Studien neue Erkenntnisse über den Sexualdimorphismus von A. gambiae und die Charakterisierung eines völlig neuen DC-Mechanismus – der erste in einem Nicht-Modellorganismus – liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen