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Universität

Über 500 Tierarten erstmals epigenetisch kartiert

Ein internationales Forschungsteam unter Leitung von Christoph Bock vom CeMM, einem interdisziplinären Forschungsinstitut für Molekularmedizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, unter Mitarbeit von Forschenden am Forschungsinstitut für Wildtierkunde und Ökologie der Vetmeduni, hat erstmals einen Katalog der DNA-Methylierung von 580 Tierarten erstellt.

Methylierte DNA, Grafik: Christoph Bock/CeMM

Die Erstautorinnen der Studie, Johanna Klughammer und Daria Romanovskaia, haben zusammen mit Amelie Nemc insgesamt 2.443 tierische Gewebeproben verarbeitet und analysiert. Viele dieser Proben stammten von der Wildtierpathologie des Forschungsinstituts für Wildtierkunde und Ökologie (FIWI, Vetmeduni) und vom Ocean Genome Legacy Center in Boston, aber auch auf dem Wiener Naschmarkt erstandene Meerestiere wurden analysiert. 

Diese Daten ermöglichten eine detaillierte Analyse der Evolution der epigenetischen Regulation und des Epigenoms. Die DNA-Methylierung ist der bekannteste und wohl wichtigste epigenetische Mechanismus. Die Studie zeigt, dass die charakteristischen DNA-Methylierungssignaturen von Tiergenomen evolutionär sehr alt sind und lange vor den ersten Säugetieren entstanden sind. Dieser epigenetische Code könnte sogar zum Schutz vor Krebs beitragen – wie DNA-Methylierungsmuster bei Vögeln zeigen, die selten Krebs entwickeln. Komplexe Tiere einschließlich des Menschen sind offenbar besonders auf den epigenetischen Schutz des Genoms durch DNA-Methylierung angewiesen.

Die DNA-Methylierung ist nur bei Säugetieren gut untersucht, insbesondere bei Mäusen und Menschen. In einem jahrzehntelangen Bemühen, kritische Lücken in unserem Verständnis der Epigenetik zu schließen, haben Wissenschafter:innen aus Bocks Forschungsgruppe am CeMM nun DNA-Methylierungsprofile von 580 verschiedenen Tierarten kartiert und analysiert.

Insgesamt liefert diese Studie die bisher umfassendste Analyse der Epigenetik in ihrem evolutionären Kontext. Es etabliert auch neue Methoden zur Untersuchung der DNA-Methylierung in verschiedenen Tierarten. Für viele Arten sind noch keine qualitativ hochwertigen Genome verfügbar, weshalb das Team eine Methode entwickelt und optimiert hat, um die DNA-Methylierung unabhängig von Referenzgenomen zu analysieren.
 

Die Studie „Comparative analysis of genome-scale, base-resolution DNA methylation profiles across 580 animal speces“ von Johanna Klughammer*, Daria Romanovskaia*, Amelie Nemc, Annika Posautz, Charlotte Seid, Linda C. Schuster, Melissa C. Keinath, Juan Sebastian Lugo Ramos, Lindsay Kasack, Annie Evankow, Dieter Prinz, Stefanie Kirchberger, Bekir Ergüner, Paul Datlinger, Nikolaus Fortelny, Christian Schmidl, Matthias Farlik, Kaja Skjærven, Andreas Bergthaler, Miriam Liedvogel, Denise Thaller, Pamela A. Burger, Marcela Hermann, Martin Distel, Daniel L. Distel, Anna Kübber-Heiss, und Christoph Bock wurde am 16. Januar 2023 in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

*geteilte Erstautorenschaft