Does the size of piRNA clusters predict the abundance of transposable element insertions?

Das Leben ist ein unerbittlicher Kampf ums überleben. Zum Beispiel Parasiten leben auf Kosten ihrer Wirte und die Wirte versuchen die Parasiten loszuwerden. Es überrascht viele, das dieser Kampf auch in unserem Erbgut tobt. Parasitische DNA, oder auch transponierbare Elemente (TEs) genannt, breitet sich in unserem Erbgut aus selbst wenn uns das krank machen sollte. Diese TEs vermehren sich sehr erfolgreich und machen 50% unseres menschlichen Erbgutes aus. Überraschenderweise variiert die Häufigkeit dieser TE stark zwischen Arten, wo zB das Erbgut des Frosches zu 77% as TEs besteht während Hefe nur 3% hat. Wieso hat der Frosch so viele und Hefe so wenige TEs? Bisher gibt es keine befriedigende Antwort zu dieser wichtigen offenen Frage.Unsere Computersimulationen haben möglicherweise eine entscheidende Einflussgröße identifiziert. Die größe der piRNA Cluster - das sind Regionen im Erbgut die kurze RNA Stücke produzieren welche TEs deaktivieren - könnte die wichtigste Einflussgröße auf die Häufigkeit von TEs sein. Wir können uns TEs als Mäuse vorstellen die sich fröhlich in einem Haus (= das Erbgut) vermehren. Man kann sich weiter die piRNA Cluster als Mausefallen vorstellen. Wenn es wenige Mausefallen in dem Haus gibt können sich Mäuse ungehindert ausbreiten und die Anzahl der Mäuse wird daher groß werden. Wenn hingegen viele Mausefallen verteilt wurden wird die Anzahl der Mäuse niedrig sein. Ähnlich verhält es sich im Erbgut. Wenn eine Art wenige kleine piRNA Cluster hat werden sich viele TEs anhäufen und wenn eine Art viele grosse piRNA Cluster sind wird man nur wenige TEs finden.In diesem Projekt werden wir diese Hypothese testen indem wir die Größe der piRNA Cluster und die Häufigkeit von TEs in mehreren Fruchtfliegenarten bestimmen. Zusätzlich werden wir künstlich ein TE in verschiedene Fruchtfliegenarten einführen und testen ob die Gesamtgröße der piRNA Cluster die gemessene Häufigkeit von TEs bestimmt.Schlussendlich wollen wir Computermodelle erstellen welche das Verhalten von TEs beschreiben. Wir werden Testen ob die größe der piRNA Cluster und andere Parameter, wie negative Selektion, ausreichend sind um die Invasion von TEs quantitativ vorherzusagen.

FWF Einzelprojekte

Zentrum für Biologische Wissenschaften