Neue Genexpression, Netzwerk und System bei Insekten

• Antragstellerin: Dr. Apolline Petit, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Evolution, Anthropologie ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Bioinformatik und Theoretische Biologie
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 583693262

Das Verständnis darüber, wie Gene in bestehende regulatorische Netzwerke integriert werden, Systeme, die steuern, wann und wo Gene exprimiert werden, ist entscheidend für das Erklären, Modellieren und technische Eingreifen in grundlegende biologische Prozesse. Dennoch ist weitgehend ungeklärt, wie neue Gene regulatorische Kontrolle erlangen. Die meisten neuen Gene entstehen durch Genverdopplung mit anschließender Neofunktionalisierung, während andere durch de novo Genentstehung hervorgehen. Obwohl die Entstehung beider Genarten untersucht wurde, bleiben die regulatorischen Schritte danach, der Einfluss des lokalen Genomkontexts, welche cis-regulatorischen Elemente (CREs) wie Promotoren oder Enhancer zuerst eingebunden werden und wie diese Faktoren das Überleben neuer Gene bestimmen, unklar. Da Zeitpunkt und Ort der Expression die Fitness neuer Gene maßgeblich beeinflussen, sind frühe regulatorische Ereignisse wahrscheinlich entscheidend für ihre Eliminierung oder ihren Erhalt. Das INGENeSys-Projekt untersucht, wie duplizierte und de novo entstandene Gene in regulatorische Netzwerke von drei Insektenarten integriert werden, und testet die Hypothese, dass beide trotz unterschiedlicher Ursprünge ähnliche regulatorische Entwicklungswege durchlaufen. Die Forschung erfolgt entlang von drei Achsen: 1) Integration in zentrale oder periphere Netzbereiche. Theorie sagt voraus, dass neue Gene zunächst in kleinen, gewebespezifischen Subnetzwerken auftreten. Diese Hypothese wird durch Analysen der Expression neuer Gene in verschiedenen Geweben von Drosophila melanogaster sowie den Ameisen Temnothorax americanus und T. longispinosus geprüft. 2) Einfluss des lokalen Genomkontexts. Neue Gene müssen funktionelle Transkripte erzeugen und sich an ihr genomisches Umfeld anpassen. Eine Hypothese lautet, dass frühe regulatorische Aktivität durch benachbarte Gene geprägt wird. Drei Analysen untersuchen, ob die genomische Nachbarschaft die Integration beeinflusst und ob der Entstehungsort langfristige evolutionäre Konsequenzen hat. 3) Regulatorische Elemente neuer Gene. Neue Gene müssen CREs erwerben, die ihre räumlich-zeitliche Expression steuern. Trotz theoretischer Modelle fehlen Daten dazu, welche CREs zuerst rekrutiert werden. Dieses Ziel charakterisiert die CRE-Landschaft neuer Gene und liefert die erste systematische Analyse regulatorischer Innovationen während der Genentstehung.

• DFG-Verfahren: Stelle