Konvergente Mechanismen der Langlebigkeit bei Säugetierarten

• Antragsteller: Dr. Domenico Di Fraia, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Bioinformatik und Theoretische Biologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 550649363

Altern ist ein multifaktorieller und komplexer Prozess, der zum Abbau des Organismus und dem Zusammenbruch der zellulären Proteostase führt. Es ist von entscheidender Bedeutung, seine Mechanismen zu verstehen, da das Altern eine größere Anfälligkeit für verschiedene Krankheiten, einschließlich neurodegenerativer und krebsartiger Erkrankungen, mit sich bringt. Obwohl die Bedeutung klar ist, sind die verschiedenen biologischen Determinanten des Alterungsprozesses noch weitgehend unbekannt und variieren von Lebewesen zu Lebewesen. Die maximale Lebensdauer einiger Säugetiere variiert beispielsweise von etwa 3,2 Jahren für Labormäuse bis zu über 200 Jahren für den Grönlandwal. Zahlreiche Studien haben versucht, spezifische molekulare Signaturen von lang- und kurzlebigen Organismen auf Genom-, Transkriptom- oder Proteomebene zu charakterisieren. Allerdings ist unklar, wie sich diese verschiedenen Regulationsmechanismen über die Lebensspanne hinweg miteinander verbinden und welche molekularen Mechanismen die natürliche Selektion zur Evolution langlebiger Organismen fördern. Mit meiner Arbeit möchte ich diese Wissenslücke schließen, indem ich die konvergenten Mechanismen der Lebensdauer zwischen Säugetierarten identifiziere. In meinem Projekt beabsichtige ich zu untersuchen, wie sich genomische Signaturen und Genstrukturvariationen über eine breite Palette von Säugetierarten in den Transkriptomen, Proteomen und Metabolomen widerspiegeln und wie diese Unterschiede zu einer verbesserten Langlebigkeit führen können. Für dieses Vorhaben plane ich eine Kooperation mit Prof. Andreas Beyer vom CECAD in Köln, Deutschland, sowie mit Prof. Vera Gorbunova vom der Universität in Rochester, USA. Zusammen werden wir das Transkriptom (mittels RNA-Seq), das Proteom und das Metabolom von insgesamt 47 Säugetierarten mit unterschiedlicher Lebensdauer analysieren, wobei die Daten bereits von Vera Gorbunovas Labor gesammelt wurden. Andreas Beyer wird die bioinformatische Analyse des Projekts leiten. Mein Forschungsvorschlag zielt darauf ab, das gesamte Genexpressionsprogramm mit der Langlebigkeit und ihren evolutionären Dimensionen zu verknüpfen und besteht aus zwei Hauptzielen: Im ersten Teil meiner Forschung werde ich die Transkriptom-, Proteom- und Metabolom-Daten analysieren und integrieren. Dadurch wollen wir ein Verständnis dafür entwickeln, wie die Variabilität in der post-transkriptionellen Regulation spezifischer biologischer Prozesse die Lebensdauer beeinflussen kann. Im zweiten Teil werde ich untersuchen, wie spezifische genomische Merkmale langlebiger Säugetiere, wie die Zusammensetzung von Codons, die Codonoptimalität und die Genstruktur, sich in der Modulation der Transkription und post-transkriptionellen Regulation molekularer Signalwege bei langlebigen Arten widerspiegeln.

• DFG-Verfahren: WBP Stelle