Abstände zwischen konservierten nichtkodierenden Elementen im Genom

• Antragstellerin: Dr. Leila Taher
• Fachliche Zuordnung: Bioinformatik und Theoretische Biologie ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 565464303

- Weiterer Forschungszusammenhang / Theoretischer Rahmen. Evolutionäre Konservierung wurde historisch als Kennzeichen biologischer Funktion angesehen. Ungefähr 10% des menschlichen Genoms weist eine starke Sequenzkonservierung mit anderen Säugetieren auf. Während 1-2% dieser konservierten Sequenzen Proteine kodieren, spielen viele der übrigen – allgemein als „konservierte nicht-kodierende Elemente“ (CNEs) bezeichnet – entscheidende Rollen bei der Genregulation, indem sie beispielsweise bestimmen, wann und wo bestimmte Gene exprimiert werden. Jüngste Forschungsergebnisse, einschließlich unserer eigenen Erkenntnisse, haben gezeigt, dass auch die genomischen Distanzen („Abstände“) zwischen Paaren benachbarter CNEs trotz Sequenzdivergenz hochgradig konserviert sind. Dies deutet darauf hin, dass die relative Positionierung dieser CNEs, über ihre individuellen Sequenzen hinaus, unter Selektionsdruck steht, was neue Wege eröffnet, um das Zusammenspiel zwischen Genomarchitektur und Genregulation zu erforschen. - Hypothesen / Forschungsfragen / Ziele. Das allgemeine Ziel dieses Projekts besteht darin, das Wirbeltier-Nicht-kodierende Genom und die darauf einwirkenden evolutionären Beschränkungen weiter zu charakterisieren. Das Projekt geht davon aus, dass: 1. CNEs, die in Clustern vorkommen, und CNEs, die isoliert vorkommen, mit unterschiedlichen Sequenz- und Funktionseigenschaften assoziiert sind; 2. Der CNE-Abstand unter evolutionärem Druck steht, unabhängig davon, ob CNEs in Clustern oder isoliert vorkommen; und 3. Präziser CNE-Abstand zur Etablierung höherer Genomstrukturen wie topologisch assoziierenden Domänen beiträgt. - Vorgehensweise / Methoden. Wir werden vergleichende Genomik und phylogenetische Inferenz anwenden, um die Konservierung des Abstands zwischen CNEs in Bezug auf denjenigen des Locus, in dem sie sich befinden, zu charakterisieren, sowie Clustering-Algorithmen, um die CNEs in verschiedene Gruppen genomischer Organisationen zu klassifizieren. Darüber hinaus werden wir öffentlich verfügbare genomische und epigenetische Daten verwenden, um die Beziehung zwischen Raumkonservierung und regulatorischer und struktureller Funktion der beteiligten CNEs zu verstehen. - Grad der Originalität / Innovation Keines der aktuellen Modelle für regulatorische Sequenzen scheint ausreichend zu sein, um die starke Konservierung zu erklären, die von vielen CNEs gezeigt wird. Das vorliegende Projekt schlägt vor, Licht auf die Art des Selektionsdrucks zu werfen, dem CNEs ausgesetzt sind, indem räumliche Einschränkungen der genomischen Organisation von CNEs und die Rolle der CNE-genomischen Organisation bei der regulatorischen Funktion und bei der Etablierung und Aufrechterhaltung der dreidimensionalen Struktur des Genoms untersucht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen