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Wie werden Gen-Dosis-Veränderungen während der Evolution und bei Krankheiten kontrolliert?

Unser Team erforscht die molekularen Mechanismen und die Rolle der Gendosierung bei der Steuerung der Zellfunktionen in männlichen und weiblichen Tieren – auf Ebene einzelner Gene bis hin zu ganzen Chromosomen.

Tiere, die sich geschlechtlich fortpflanzen, besitzen jeweils zwei Gen-Kopien – von jedem Elternteil eine. Abweichungen von dieser doppelten Dosierung können zu Krankheiten wie Krebs führen. Paradoxerweise sind Veränderungen in der Gendosierung auch ein zentraler Motor der Evolution. Solche Unterschiede gibt es z.B. bei den Geschlechtschromosomen: Frauen besitzen zwei X-Chromosomen, Männer dagegen nur eines. Wir erforschen die molekularen Mechanismen, welche unterschiedliche Gen-Dosierungen ausgleichen, ihren Einfluss auf Entwicklung und Evolution sowie deren Rolle in der Physiologie von Männern und Frauen.

Geschlechtsspezifische Mechanismen und Krankheiten 
Bei Frauen wird eines der beiden X-Chromosomen durch epigenetische Mechanismen stummgeschaltet. Jedoch werden nicht alle Gene stillgelegt, was den Frauen gegenüber den Männern teilweise einen Vorteil verschafft. Wir untersuchen, auf welche Weise diese Gene je nach Gewebe aktiv bleiben und deren Bedeutung für geschlechtsspezifische Unterschiede bei Erkrankungen.

Evolution von Geschlechtschromosomen 
Nur die weiblichen Stechmücken saugen Blut und können so Krankheiten wie Malaria übertragen. Die Entstehung solcher Geschlechterunterschiede ist jedoch in Nicht-Modell-Organismen wie der Mücke kaum erforscht. Wir haben bei männlichen Malaria-Mücken einen Faktor entdeckt, kurz SOA, der die Gene auf dem einzelnen X-Chromosom verstärkt aktiviert. Bei einigen Arten, wie den Krustentieren, bestimmen sogar Umweltfaktoren wie etwa die Temperatur das Geschlecht. Wir möchten herausfinden, wie die Umwelt die Aktivierung oder Stilllegung des Genmaterials beeinflusst. 

Besseres Verständnis der Unterschiede zwischen Geschlechtern
Ein tiefgreifendes Verständnis, wie Geschlechtschromosomen reguliert und unterschiedliche Gendosierungen bei verschiedenen Arten ausgeglichen werden, erlaubt wichtige Einblicke in epigenetische Prozesse und deren Evolution. Diese Erkenntnisse könnten neue Wege aufzeigen, die Übertragung von Malaria einzudämmen, uns helfen, die Auswirkungen des Klimawandels auf die Entwicklung von Tieren besser zu verstehen und neue Einsichten über geschlechtsspezifische Krankheiten beim Menschen liefern.
 

Die Forschungsgruppe von Claudia Keller Valsecchi wird im August 2025 am Biozentrum starten.