Molekulare Evolution von Reproduktionsgenen bei Drosophila
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Unser Projekt über die Evolution von Genen in der Fruchtfliege Drosophila, welche an der Reproduktion beteiligt sind, erbrachte zwei bedeutende Resultate. Zu Beginn, fanden wir heraus, dass Gene mit männlich spezifischer Expression (das sind diejenigen, welche über oder ausschließlich im männlichen Geschlecht expremiert sind) sich schneller entwickeln als Gene mit spezifisch weiblicher und geschlechtsunspezifischer Expression. Seit unserer ersten Publikation, ist dieses Resultat in mehreren unabhängigen Studien bestätigt worden und wurde auf andere Taxa erweitert, einschließlich des Menschen. Das zweite bedeutende Ergebnis zeigt, dass positive Selektion für diese beschleunigte Evolution verantwortlich ist. Dies war ein wichtiges Resultat, weil es ebenso möglich war, dass diese beschleunigte Evolution aufgrund von verringertem Selektionsdruck („relaxation of selective constraints") entstanden ist. Mit Hilfe neuentwickelter, statistischer Analysen, welche eine Kombination von DNA-Sequenzpolymorphismen und Divergenzen benutzen, konnten wir zwischen beiden Möglichkeiten unterscheiden. Der Hauptgrund für die erhöhte positive Selektion der männlich spezifischen Gene scheint, dabei der gesteigerte Wettkampf zwischen Männchen um Paarungs- und Fertilisationserfolg zu sein (sexuelle Selektion). Wir führten auch eine genomweite Analyse der Codonbevorzugung durch und fanden heraus das männlich spezifische Gene eine signifikant geringere Codonbevorzugung aufweisen als weiblich spezifische und geschlechtsunspezifische. Insgesamt führten die Resultate zu sieben Publikationen in Zeitschriften, wie z.B. Molecular Biology and Evolution, Genetics, Bioinformatics, Proceedings of the National Academy of Sciences USA, and Nature Reviews Genetics. Wir erstellten zusätzlich eine frei verfügbare online Datenbank der geschlechtsspezifisch expremierten Gene (www.sebida.de). um unsere Ergebnisse mit anderen Wissenschaftlern und der Öffentlichkeit zu teilen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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2004. Molecular evolution of sex-biased genes in Drosophila. Mol. Biol. Evol. 21: 2130-2139
Zhang, Z., T. M. Hambuch, and J. Parsch
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2005. Patterns of synonymous codon usage in Drosophila melanogaster genes with sex-biased expression. Genetics 170: 1691-1700
Hambuch, T. M., and J. Parsch
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2005. Positive correlation between evolutionary rate and recombination rate in Drosophila genes with male-biased expression. Mol. Biol. Evol. 22: 1945-1947
Zhang, Z., and J. Parsch
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2006. Sebida: a database for the functional and evolutionary analysis of genes with sex-biased expression. Bioinformatics 22: 2577-2579
Gnad, F., and J. Parsch
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2006. Widespread adaptive evolution of Drosophila genes with sex-biased expression. Genetics 174: 893-900
Pröschel, M., Z. Zhang, and J. Parsch
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2007. Prevalence of positive selection among nearly neutral amino acid replacements in Drosophila. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104: 6504-6510
Sawyer, S. A., J. Parsch, Z. Zhang, and D. L. Hartl
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2007. The evolution of sex-biased genes and sex-biased gene expression. Nature Reviews Genetics 8: 689-698
Ellegren, H., and J. Parsch
