Molekulare Domestikation von transposablen Elementen in Drosophila

KURZBESCHREIBUNG DES FORSCHUNGSPROJEKTES Transposons sind eine spezielle Klasse parasitischer DNA Sequenzen, welche ihre Position im Genom des Wirtsorganismus verändern und dadurch Mutationen induzieren können. Ihre Entdeckung in den 50er Jahren durch Barbara McClintock im Genom von Mais revolutionierte die bisherige wissenschaftliche Vorstellung von der Stabilität der genetischen Information. Seither wurden Transposons in allen untersuchten Organismen entdeckt und stellen somit einen universellen Bestandteil der genetischen Information dar. Transpositionsaktivität im Genom einer Art hat in erster Linie nachteilige Folgen. So ist z.B. ein Großteil der Spontanmutationen bei der Taufliege Drosophila melanogaster auf Insertionen von Transposons in genetische Funktionseinheiten (codierende Abschnitte, Regulationselemente) zurückzuführen. Als sekundäre Auswirkungen genomischer Mobilität können durch Rekombinationsereignisse an nichthomolgen Insertionstellen strukturelle Aberrationen der Chromosomen entstehen. Neueste wissenschaftliche Arbeiten belegen, daß Transposons in Einzelfällen auch zu einem selektiven Vorteil für den Wirt führen können. Zu dieser Kategorie zahlen z.B. Änderungen in der Regulation der Genexpression, Bildung neuer Polyadenylierungssignale, Entstehung neuer Introns und neuer "hot spots" für Rekombination sowie die Bildung neuartiger Gene. Auf diese Weise können Transposons oder deren Derivate funktionelle Aufgaben in der Zelle übernehmen und damit als stabile Bestandteile in das Genom des Wirtes integriert werden. Ein einzigartiges Modellsystem zur Erforschung funktioneller und evolutiver Einflüsse von Transposons auf das Wirtsgenom bietet der P homologe Gencluster von Drosophila guanche. Grundelement dieses Clusters ist eine funktionelle Einheit, die sich aus Derivaten dreier verschiedener Transposons zusammensetzt. Dieses Grundelement ist in bis zu 50 Kopien vorhanden, welche untereinander differenziert sind und möglicherweise neue Aufgaben als Regulationselemente gefunden haben. Die genaue Funktion sowie das räumliche und zeitliche Expressionsmuster dieser Clustereinheiten soll im Rahmen des für das zweite Jahr vorgelegten Projektes in drei verschiedenen Drosophila-Arten untersucht werden. Von den Ergebnissen werden grundlegende Erkenntnisse über die Mechanismen der "molekularen Domestikation" erwartet, ein Vorgang, der die Umwandlung eines parasitischen Transposons in ein adaptiv wertvolles Wirtsgen beschreibt.