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Ancient Battles, New Weapons: Uncovering Germline Defense Innovations and Transposon Invasions in Caenorhabditis species

Projektbeschreibung

Erforschung der Keimbahn-Abwehrmechanismen bei Caenorhabditis-Arten

Transponierbare Elemente (TEs) zielen oft auf die Keimbahn von Organismen ab. Als Reaktion darauf wehrt sich piwi-interagierende RNS (piRNA) in Organismen gegen TEs, um die Keimbahnintegrität zu erhalten. Trotz ihrer Relevanz ist nur wenig über den Mechanismus bekannt, mit dem Organismen TEs unterdrücken. Mit Unterstützung der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahme soll im Rahmen des Projekts TEvsRNA der Fall des Fadenwurms Caenorhabditis plicata erforscht werden – eine einzigartige Art, die ihren piRNA-Signalweg verloren hat und stattdessen auf neuartige kleine RNS-Klassen (sRNA) angewiesen ist, um TEs zu unterdrücken. Zunächst soll der sRNA-Signalweg auf molekularer Ebene untersucht werden, um seine evolutionären Ursprünge im Vergleich zu anderen Caenorhabditis-Arten zu bestimmen. Darüber hinaus wird ein experimentelles Modell entwickelt, um die Invasion fremder TEs in Nematoden zu untersuchen und die damit einhergehenden Auswirkungen auf die Genomarchitektur aufzuzeigen.

Ziel

The germline is the only immortal lineage in animals, making it a target for transposable elements (TEs) to perpetuate themselves at the host's expense. To counter these threats, animals utilize Piwi-interacting RNAs (piRNAs) to suppress TEs and maintain germline integrity. Despite the crucial role of piRNAs, the diversity of mechanisms organisms use to repress parasitic elements remains largely unexplored. To address this, I propose studying an emerging model system, the nematode Caenorhabditis plicata; one of the few Caenorhabditis species that lost the piRNA pathway. Notably, our preliminary results indicate that C. plicata employs novel small RNA (sRNA) classes to silence TEs. My first aim is to dissect the molecular basis of this sRNA pathway and elucidate its evolutionary origins. To do so, I will screen for the underlying molecular component controlling this pathway; firstly by targeting homologs of proteins involved in C. elegans sRNA silencing, and secondly, via EMS mutagenesis to identify mutations that suppress silencing of transgenic reporters. I will then investigate whether the novel sRNA populations are ancestral or a recent innovation by examining independent piRNA loss events across different Caenorhabditis species. Motivated by the natural loss of piRNAs and the widespread transfer of TEs between species, my second aim is to develop an experimental model to study foreign TE invasions in nematodes through heterologous insertions of TEs into mutant worms that are unable to defend against these elements. I will then examine the subsequent impact on genome architecture and explore whether they contribute to genome size expansion. This comprehensive approach will not only teach us how animals protect their germline but also deepen understanding of how biological novelty can arise from the ancient evolutionary arms race between invasive elements and silencing pathways.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Koordinator

INSTITUT FUER MOLEKULARE BIOTECHNOLOGIE GMBH
Netto-EU-Beitrag
€ 214 344,72
Adresse
DR BOHRGASSE 3
1030 Wien
Österreich
Region
Ostösterreich Wien Wien
Aktivitätstyp
Private for-profit entities (excluding Higher or Secondary Education Establishments)
Links
Gesamtkosten
Keine Daten