Eine über DNA-Veränderungen hinausgehende Primatenevolution
Im Fokus des EU-finanzierten Projekts PRIMATE_REG_EVOL (A comparative genomic study of the contribution of epigenetic mechanisms to regulatory evolution in primates) stand die Bedeutung der Epigenetik bei der Primatenevolution. Unter Berücksichtigung chemischer Reaktionen, die nicht das Ergebnis von Veränderungen in der DNA sind, untersuchten die Forscher epigenetische Veränderungen in fünf Geweben von Menschen, Schimpansen und Rhesusaffen. Regulatorische Mechanismen infolge von DNA-Methylierung führen zu unterschiedlichen regulatorischen Systemen. Die Forscher gehen davon aus, am Ende des Projekts einen kompletten Satz mit Genexpressionsdaten zu den fünf Geweben der drei Primaten erlangt zu haben. Das Ergebnis wird die Gelegenheit bieten, die erhalten gebliebenen Unterschiede sowie die Gene und Pfade zu erforschen, die sich infolge der natürlichen Selektion geändert haben. Zur Beobachtung des Methylierungsstatus von vier Geweben (Herz, Nieren, Leber und Lunge) bei den drei Primaten verwendeten die Wissenschaftler ein Gesamtgenom-Bisulfit-Umwandlungsverfahren. Bei dem Verfahren wird das Basencytosin in Uracil umgewandelt, wobei jedoch das methylierte Cytosin unverändert bleibt. Eine Sequenzierung mit hohem Durchsatz an den drei Primaten wurde daraufhin analysiert, um artspezifische Unterschiede zu enthüllen. Unter Anwendung eines RNA-Sequenzierungsverfahrens wurden im Zuge des Projekts ebenfalls Genexpressionsprofile gesammelt, um nach Genen und biochemischen Kaskaden zu suchen, die sich im evolutionären Verlauf verändert haben. Die Integration und Analyse der Datensätze zeigte Genommerkmale auf, bei denen Methylierungsveränderungen mit Expressionsveränderungen in Verbindung stehen. Mit einem von Forschern entwickelten statistischen Modell kann Gewebe und Arten übergreifend die verhältnismäßige Variation in den Genexpressionsniveaus berechnet werden, welche sich durch Methylierungsveränderungen erklären lassen. Die im Rahmen des Projekts PRIMATE_REG_EVOL gesammelten und analysierten Daten ermöglichten eine Bestimmung der molekularen Mechanismen, die zum Teil Rückschluss auf die regulatorischen Unterschiede zwischen Arten geben. Hierdurch wurde basierend auf genregulatorischen Veränderungen ein besseres evolutionäres Verständnis erreicht. Insgesamt gesehen könnte die Forschung als Plattform dienen, um allgemeine evolutionäre Untersuchungen auf molekularer Ebene durchzuführen.
