Adaptive evolution of immune gene families: origin, diversification and diversity of the NLR genes in zebrafish

免疫基因家族的适应性进化:斑马鱼NLR基因的起源、多样化和多样性

基本信息

  • 批准号:
    274528215
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    德国
  • 项目类别:
    Priority Programmes
  • 财政年份:
    2015
  • 资助国家:
    德国
  • 起止时间:
    2014-12-31 至 2019-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The co-evolutionary arms race between hosts and their pathogens is the major driver of the rapid evolutionary dynamics of the host immune repertoire. A key aspect in this process is the high diversity of the components of the host's immune system. In this project we will focus on the mechanisms behind this fast diversification, and study the evolution of the so-called NLR gene family in natural populations of zebrafish, Danio rerio.This gene family, as well as the experimental organism, are well suited for the analysis of the host's race for ecological adaptation. Danio rerio is an established model organism in genetic and immunological research. The recent release of a new high-quality genome assembly provides a robust basis for evolutionary genomics. The genes targeted in this project constitute an extremely large, very recently expanded, family of about 400 members in zebrafish.To understand the nature of the evolutionary and adaptive forces which have shaped this gene family and the encoded proteins we will collect large scale genomic sequence data from different wild populations with different ecological conditions (e.g., pristine vs. polluted waters) and analyse these data with publicly available as well as with customized and own-developed population genetic methods.The project will dissect the dynamics of recent adaptation events, and the mechanisms that have shaped the diversification of this gene family in populations exposed to different environments.In particular, we will target the dense NLR-cluster on chromosome 4 of Danio rerio. For these genes and their upstream regulatory regions we will determine mutation frequency spectra, measure evolutionary rates and selective constraints across genes and encoded proteins.We expect to identify a set of evolutionary hotspots, which have been subject to environmentally triggered adaptation. These will be prime candidates for future functional studies in follow-up transcriptomics (of the host) and meta-genomics (of the environment) experiments.
宿主及其病原体之间的共同进化军备竞赛是宿主免疫库快速进化动态的主要驱动力。这个过程的一个关键方面是宿主免疫系统成分的高度多样性。在这个项目中,我们将专注于这种快速多样化背后的机制,并研究斑马鱼自然种群中所谓的NLR基因家族的进化。这个基因家族,以及实验生物体,都非常适合于宿主种族的生态适应性分析。在遗传学和免疫学研究中,达尼奥是一种公认的模式生物。最近发布的一种新的高质量基因组组装为进化基因组学提供了坚实的基础。这个项目的目标基因在斑马鱼中构成了一个非常大的,最近才扩大的,大约有400个成员的家族。为了了解形成这个基因家族和编码蛋白质的进化和适应力量的本质,我们将从不同生态条件下的不同野生种群(例如,原始水域与污染水域)收集大规模基因组序列数据,并使用公开可用的以及定制的和自己开发的种群遗传方法分析这些数据。该项目将剖析最近适应事件的动态,以及在暴露于不同环境的人群中形成该基因家族多样化的机制。特别地,我们将针对达尼奥河4号染色体上密集的nlr簇。对于这些基因及其上游调控区域,我们将确定突变频谱,测量基因和编码蛋白之间的进化速率和选择约束。我们期望确定一组进化热点,这些热点受制于环境触发的适应。这些将成为后续转录组学(宿主)和元基因组学(环境)实验中未来功能研究的主要候选者。

项目成果

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Professorin Dr. Maria Leptin, Ph.D.其他文献

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知道了