Nachwuchsgruppe

Transposons

Unser Forschungsschwerpunkt liegt auf der Dynamik und Evolution von Transposons sowie der phylogenetischen Rekonstruktion.

Transposons oder TEs (Abkürzung für „transposable elements“) sind typischerweise 300 bis 6000 Nukleotide lange Sequenzen, die in mehreren Kopien auftreten und 40-50% des Säugetiergenoms ausmachen. Sie sind in allen Eukaryoten vorhanden. Im Gegensatz zu Genen bewegen sich Transposons im Genom („springende Gene“).

TEs entwickeln sich in einem komplizierten Gleichgewicht mit ihrem Wirtsgenom. Aus diesem Grund kann der Austausch zwischen verschiedenen Transposons innerhalb des Wirtsgenoms als genomisches Ökosystem angesehen werden. Wie in natürlichen Ökosystemen kann das Einbringen oder Aussterben von Transposons dramatische Langzeiteffekte auf das Genom haben. Dies können Krankheiten, morphologische Veränderungen und Anpassungen sein. Aus diesem Grund sind Transposons wegen ihrer möglichen Auswirkungen auf die medizinische Forschung zu einem beliebten Forschungsgebiet geworden. Gegenwärtig sind allein aus dem menschlichen Genom mehr als 1.500 verschiedene Arten von TEs bekannt. Die Genome anderer Arten sind jedoch derzeit „Black Boxes“, und die Rolle und Implikation von TEs in diesen Genomen ist weitgehend unbekannt. Meine Forschungsgruppe konzentriert sich daher auf kürzlich entwickelte Methoden zum Screening von Genomen auf bekannte und neuartige TEs. Dies wird es uns ermöglichen, linienspezifische Unterschiede in der TE-Zusammensetzung auf einer vergleichenden Skala zu verstehen und darüber hinaus Einblicke in die horizontale und vertikale Übertragung von TEs zu geben.

Phylogenetische Rekonstruktion: Verglichen mit der Verwendung einzelner Loci zur Rekonstruktion der Evolutionsgeschichte verschiedener Arten ermöglicht die Analyse des gesamten Genoms ein viel genaueres Bild. Genomsequenzen enthalten Signale vergangener evolutionärer Ereignisse wie z.B. einen starken Einbruch der Populationsgröße, ein so genannter „Bottleneck“ oder Introgression sowie Informationen über effektive Populationsgrößen. Dies hilft, die Evolution der Arten vollständig zu rekonstruieren.

Aktuelle Forschungsprojekte

Zurzeit laufen mehrere Projekte, die sich mit Transposons in einem breiten Spektrum von Tieren befassen, darunter Säugetiere und Krabben. Derzeit untersuchen wir die evolutionäre Diversifikation eines paläarktischen hoch spezialisierten Vogels, des Tannenhähers (Nucifraga caryocatactes). Das Tannenhäher-Projekt umfasst Kooperationen mit SBiK-F (Neuschulz, Schleuning), Senckenberg Dresden (Päckert) sowie NRM, Stockholm.

Ausgewählte Publikationen

Lammers F, Blumer M, Rücklé C, Nilsson MA. (2019): Retrophylogenomics in rorquals indicate large ancestral population sizes and a rapid radiation. Mob DNA. 10:5.

Nilsson MA, Zheng Y, Kumar V, Phillips MJ, Janke A. (2018): Speciation generates mosaic genomes in kangaroos. Genome Biol Evol, . 10:33-44

Lammers F, Gallus S, Janke A, Nilsson MA. (2017): Phylogenetic conflict in bears identified by automated discovery of transposable element insertions in low-coverage genomes.  Genome Biol Evol . 9:2862-2878.​

Gallus, S, Hallström, BM, Kumar, V, Dodt, WG, Janke, A, Schumann GG, Nilsson MA. (2015): Evolutionary histories of transposable elements in the genome of the largest living marsupial carnivore, the Tasmanian devil. Mol Biol Evol. 32(5):1268-83