Evolution von Geschlechtsdetermination bei Amphioxus

Das Geschlecht der Tiere wird häufig durch eines der Chromosomen bestimmt. Beim Menschen haben Männer ein Y- und ein X-Chromosom und Frauen zwei X-Chromosomen. Bei Vögeln ist das Gegenteil der Fall: Weibchen haben zwei verschiedene Chromosomen, Z- und W- Chromosomen genannt, und Männchen haben zwei Z-Chromosomen. Die XY- oder ZW- Chromosomen werden Geschlechtschromosomen genannt. Bei vielen anderen Arten ist es jedoch unklar, ob sie Geschlechtschromosomen haben. Dieses Projekt untersucht das geschlechtsbestimmende System bei Amphioxus. Amphioxus ist eine Gruppe wirbelloser Tiere, ist aber eng mit den Wirbeltieren verwandt. Da Amphioxus viele morphologische und physiologische Merkmale mit Wirbeltieren gemeinsam hat und sich langsam entwickelt, wird davon ausgegangen, dass Amphioxus ein geeignetes Modell zur Untersuchung der Evolution von Wirbeltieren darstellt. Wir haben die Genome von drei Amphioxusarten entschlüsselt: Amphioxus aus Florida , Japan und China, und wir werden in ihren Genomen nach den Geschlechtschromosomen suchen. Dazu werden wir die männlichen und weiblichen Genome vieler Individuen vergleichen und den Unterschied herausfinden. Da sich die Geschlechtschromosomen bei Männchen und Weibchen unterscheiden, sollte das Chromosom, das den geschlechtsgebundenen Unterschied trägt, das Geschlechtschromosom sein. Sobald wir die Geschlechtschromosomen identifiziert haben, werden wir untersuchen, wie die Geschlechtschromosomen zu den physiologischen Unterschieden zwischen Männern un d Frauen beitragen, insbesondere bezüglich der Keimdrüsen. Wir werden untersuchen, welche Gene der Geschlechtschromosomen in den Keimdrüsen differentiell exprimiert werden. Diese Gene entscheiden darüber, ob sich die undifferenzierten Keimdrüsen zu Hoden u nd Eierstöcken entwickeln, die das Geschlecht der Tiere bestimmen. Diese Gene werden geschlechtsbestimmende Gene genannt. Wir werden dann fragen, was die geschlechtsspezifische Expression der geschlechtsbestimmenden Gene in den Keimdrüsen reguliert. Dazu werden wir Sequenzelemente untersuchen, die für die Genregulation verantwortlich sind. Zu diesen Elementen gehören Promotoren und Enhancer. Wir werden modernste Sequenziertechnologien (ATAC-seq und ChIP-seq) einsetzen, um die Aktivitäten dieser Elemente während der Gonadenentwicklung zwischen Männchen und Weibchen zu vergleichen. Um schließlich die Funktionen des geschlechtsbestimmenden Gens und der regulatorischen Elemente zu überprüfen, werden wir sie mit Hilfe der "Genschere" CRISPR/Cas9 aus dem Genom entfernen. Es wird erwartet, dass die Deletion des geschlechtsbestimmenden Gens oder der regulatorischen Elemente eine Geschlechtsumkehr bei den Tieren bewirkt.

Das Geschlecht der Tiere wird häufig durch eines der Chromosomen bestimmt. Beim Menschen haben Männer ein Y- und ein X-Chromosom und Frauen zwei X-Chromosomen. Bei Vögeln ist das Gegenteil der Fall: Weibchen haben zwei verschiedene Chromosomen, Z- und W-Chromosomen genannt, und Männchen haben zwei Z-Chromosomen. Die XY- oder ZW-Chromosomen werden Geschlechtschromosomen genannt. Bei vielen anderen Arten ist es jedoch unklar, ob sie Geschlechtschromosomen haben. Dieses Projekt untersucht das geschlechtsbestimmende System bei Amphioxus. Amphioxus ist eine Gruppe wirbelloser Tiere, ist aber eng mit den Wirbeltieren verwandt. Da Amphioxus viele morphologische und physiologische Merkmale mit Wirbeltieren gemeinsam hat und sich langsam entwickelt, wird davon ausgegangen, dass Amphioxus ein geeignetes Modell zur Untersuchung der Evolution von Wirbeltieren darstellt. Wir haben die Genome von drei Amphioxusarten entschlüsselt: Amphioxus aus Florida , Japan und China, und wir werden in ihren Genomen nach den Geschlechtschromosomen suchen. Dazu werden wir die männlichen und weiblichen Genome vieler Individuen vergleichen und den Unterschied herausfinden. Da sich die Geschlechtschromosomen bei Männchen und Weibchen unterscheiden, sollte das Chromosom, das den geschlechtsgebundenen Unterschied trägt, das Geschlechtschromosom sein. Sobald wir die Geschlechtschromosomen identifiziert haben, werden wir untersuchen, wie die Geschlechtschromosomen zu den physiologischen Unterschieden zwischen Männern und Frauen beitragen, insbesondere bezüglich der Keimdrüsen. Wir werden untersuchen, welche Gene der Geschlechtschromosomen in den Keimdrüsen differentiell exprimiert werden. Diese Gene entscheiden darüber, ob sich die undifferenzierten Keimdrüsen zu Hoden und Eierstöcken entwickeln, die das Geschlecht der Tiere bestimmen. Diese Gene werden geschlechtsbestimmende Gene genannt. Wir werden dann fragen, was die geschlechtsspezifische Expression der geschlechtsbestimmenden Gene in den Keimdrüsen reguliert. Dazu werden wir Sequenzelemente untersuchen, die für die Genregulation verantwortlich sind. Zu diesen Elementen gehören Promotoren und Enhancer. Wir werden modernste Sequenziertechnologien (ATAC-seq und ChIP-seq) einsetzen, um die Aktivitäten dieser Elemente während der Gonadenentwicklung zwischen Männchen und Weibchen zu vergleichen. Um schließlich die Funktionen des geschlechtsbestimmenden Gens und der regulatorischen Elemente zu überprüfen, werden wir sie mit Hilfe der "Genschere" CRISPR/Cas9 aus dem Genom entfernen. Es wird erwartet, dass die Deletion des geschlechtsbestimmenden Gens oder der regulatorischen Elemente eine Geschlechtsumkehr bei den Tieren bewirkt.