Die Rolle der Epigenomik beim langsamen und sozialstatusabhängigen Altern der afrikanischen Sandgräber

• Antragsteller: Professor Dr. Arne Sahm
• Fachliche Zuordnung: Evolution, Anthropologie ; Bioinformatik und Theoretische Biologie ; Gerontobiologie und Geriatrie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 536363525

Sandgräber (Bathyergidae) sind außergewöhnlich langlebige Tiere, die eine Lebensspanne von mehr als 30 Jahren erreichen. Das ist fünfmal länger als man aufgrund des Modells, das Gewicht und Lebensspanne in Relation setzt, erwarten würde. Von allen landbewohnenden Säugetieren weist nur der Mensch eine größere Abweichung in Richtung Langlebigkeit in diesem Verhältnis auf. Außerdem haben insbesondere die Arten der Nackt- und der Graumulle eine soziale Hierarchie mit zwei Gruppen: die reproduktiven Tiere einer Kolonie (Brüter) und die nicht-reproduktiven (Arbeiter). Bemerkenswerterweise leben die Brüter doppelt so lange wie die Arbeiter – ein Sozialstatus-bedingter Unterschied in der Lebenserwartung, der bei keiner anderen bekannten Gruppe von Wirbeltieren zu finden ist. Kürzlich untersuchten wir über 15 Gewebe hinweg 636 Transkriptom-Proben von langlebigen Brütern und kürzer lebenden Arbeitern und stellten fest, dass die ausgeprägtesten Expressionsunterschiede stressassoziierte Signalwege betrafen. Diese Ergebnisse legen nahe, dass Sandgräber leistungsfähige Modelle zur Untersuchung stressbedingter Gesundheitsbeeinträchtigungen sein könnten, die zu einer beschleunigten Alterung führen. Um die molekularen Grundlagen dieses faszinierenden Sachverhalts zu untersuchen, zielt unser Projekt auf die Klärung folgender Fragen ab: 1) Warum leben die Brüter auf Basis ihres reduzierten Stressniveaus erheblich längere als die Arbeiter? 2) Warum leben selbst die Arbeiter der sozialen Sandgräber doppelt so lange wie ihre engsten Verwandten und deutlich länger als die meisten anderen Nagetiere? 3) Wie hängen diese beiden Phänomene molekular und evolutionär zusammen? Zu diesem Zweck steht uns eine umfangreiche Organproben von Nacktmullen und Graumullen sowie Meerschweinen als nah verwandter aber kurzlebiger Vergleichsgruppe zur Verfügung. Auf dieser Grundlage werden wir die epigenetischen Schalter identifizieren, die umgelegt werden, wenn Arbeiter zu Brütern aufsteigen und in der Folge zu einer dauerhaften lebensverlängernden Veränderung der Genexpression führen. Durch die gemeinsame Analyse der neuen epigenomischen mit unseren vorhandenen transkriptomischen Daten werden wir untersuchen, wie stressabhängige Genexpressionsmuster reguliert werden, die Gesundheit und Lebenserwartung beeinflussen. Basierend auf unseren früheren Erkenntnissen werden wir uns insbesondere auf die Steroidhormon-Biosynthese und den Glucocorticoid-Rezeptor-Signalweg, die GH/IGF1-Achse und Proteasom-bezogene Prozesse konzentrieren. Darüber hinaus werden wir kürzlich von uns entwickelte Evolutionsmodelle anwenden, um zu untersuchen, wie das Zusammenspiel von genomischer und epigenomischer Evolution zu dem langen und gesunden Leben der Sandgräber im Vergleich zu ihren kurzlebigen Verwandten geführt hat.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen