Epigenetische Effekte bei staatenbildenden Insekten
Epigenetische Ereignisse verändern die Expression von Genen, nicht aber die eigentliche DNA-Sequenz. Bei Wirbeltieren findet Methylierung (eine der wichtigsten epigenetischen Veränderungen) überwiegend in Promotorregionen statt, die die Transkription initiieren. Bei Insekten erfolgt die Methylierung jedoch in anderen Genabschnitten, was eine andere Funktion nahe legt. Das EU-finanzierte Projekt ANTEPIGENETICS (The role of epigenetics in the regulation of reproduction and behavior in insect societies) verglich am Modell Cerapachys biroi DNA-Methylierungsmuster, die typisch für das reproduktive Verhalten der Königin und für das Brutpflegeverhalten sind. Mittels methylierungssensitiven AFLP (amplified fragment-length polymorphism), Bisulfit-Sequenzierung und RNA-Sequenzierung wurden im Gehirn von C. biroi interessante Unterschiede festgestellt. Die DNA-Methylierung unterschied sich in beiden Phasen nicht signifikant und erfolgte stattdessen eher in Genen mit hoher und stabiler Expression wichtiger Funktionen (Proteinsynthese, -transport und –bindung). Den Analysen zufolge fand DNA-Methylierung zum Großteil (41%) in Cytosin-Guanin-Nukleosiden statt, entweder durch biologisch oder durch experimentell induzierte Variationen. Zudem sind methylierungsreiche Gene ontologisch signifikant und beeinflussen Proteinsynthese, Transport und Bindung. Der Studie zufolge werden reproduktives und dynamisches Verhalten im Koloniezyklus von C. biroi nicht durch epigenetische Veränderungen reguliert. Allerdings müssen bisherige Daten genauer ausgewertet werden, um die Rolle genomweiter Variationen bei der DNA-Methylierung zu klären. ANTEPIGENETICS bietet damit neue Erkenntnisse zur Rolle epigenetischer Veränderungen in Insektenstaaten. Da diese Veränderungen grundlegenden Einfluss auf Proteinsynthese und –funktion haben, werden sich weitere Forschungen mit der wichtigen Rolle genetischer Modifikationen befassen. Die Ergebnisse von ANTEPIGENETICS wurden in der Fachzeitschrift Current Biology veröffentlicht.
Schlüsselbegriffe
Staatenbildende Insekten, Königin, Arbeiter, epigenetische Veränderungen, Methylierung