Authors:	Funke, Elisabeth
Title:	Charakterisierung und Analyse der geschlechtsbestimmenden Region von Chironomus riparius
Online publication date:	16-Dec-2011
Year of first publication:	2011
Language:	german
Abstract:	Die durch eine männchenspezifisch auftretende heterochromatische Bande und ein hemizygotes Cla-Element-Cluster gekennzeichnete geschlechtsbestimmende Region („sex determining region“: SDR) auf Chromosom III von C. riparius stellt ein frühes Stadium in der Evolution von Geschlechtschromosomen dar. Diese eindeutig lokalisierte chromosomale Region, die den molekular noch unbekannten männchen¬bestimmenden Faktor M enthalten muss, ist im Vergleich zu den Y-Chromosomen anderer Dipterenarten wie unter anderem M. domestica, die ebenfalls einen dominanten Männchenbestimmer besitzen, relativ klein. Aus diesem Grund bietet die SDR von C. riparius eine Möglichkeit, den männchenbestimmenden Faktor einzugrenzen und zu identifizieren. In der vorliegenden Arbeit konnte ein Bereich einer Größe von ca. 200 kb aus der SDR von C. riparius charakterisiert und analysiert werden. Durch bioinformatische Sequenzanalysen konnten an 20 Stellen der SDR mögliche Genstrukturen nachgewiesen werden. Von den gefundenen möglichen Genen ist bisher die Funktion in C. riparius unbekannt. Bei den Genen mit vermuteter Funktion deutet nichts eindeutig auf eine Beteiligung an der Geschlechtsbestimmung von C. riparius hin. Da allerdings davon auszugehen ist, dass für die Funktion des Männchenbestimmers M ein Gen rekrutiert wurde, welches zur Interaktion mit dem nachgeschalteten Gen der Geschlechts¬bestimmungskaskade fähig ist, muss die geschlechtsbestimmende Funktion des Gens M nicht unbedingt offensichtlich sein. Aus geschlechtsbestimmenden Genkaskaden anderer Dipteren bekannte Gene wie transformer und doublesex konnten im analysierten Bereich nicht nachgewiesen werden, obwohl zumindest zu doublesex homologe Gene im Genom von C. riparius vorkommen. Um möglicherweise proto-X- und proto-Y-Chromosom miteinander vergleichen zu können und einen Hinweis auf die chromosomale Herkunft der analysierten Sequenzen aus der SDR zu erlangen, wurden Sequenzen von 31 teilweise parallel liegenden BAC-Klonen aus der untersuchten Region verglichen. Dabei zeigte sich, dass die Klone zwei Gruppen bilden, deren Sequenzen sich durch 500 SNPs und 110 Indels unterschiedlicher Größe (1-800 Bp) unterscheiden, was für eine Herkunft von zwei sich erst seit kurzer Zeit unterscheidenden Geschlechtschromosomen spricht. Die zwölf größten dieser Indels wurden auf geschlechtsspezifische Unterschiede hin untersucht. Dabei zeigte sich, dass die Unterschiede zwischen den beiden Klongruppen zwar im 30 Jahre alten Laborstamm, der auch für die Konstruktion der durchsuchten BAC-Bibliotheken verwendet wurde, tatsächlich geschlechtsspezifisch sind, in zwei Wildfangpopulationen jedoch keine derartige Geschlechtsspezifität aufweisen. Somit kann keine Aussage zur Herkunft der untersuchten Klone aus der SDR von C. riparius getroffen werden, und es bleibt unklar, ob die analysierten Sequenzen vom proto-X oder vom proto-Y-Chromosom stammen. The sex determining region (SDR) on chromosome III of Chironomus riparius is characterized by a male-specific heterochromatic chromosomal band and a hemizygous cluster of Cla elements. It marks an initial stage in the evolution of sex chromosomes. This chromosomal region contains the molecularly unknown male-determining factor M. In comparison to Y chromosomes of other species with a dominant male determiner as for example Musca domestica, the SDR of C. riparius is relatively small. This facilitates efforts to isolate and identify the male determining factor. In the present thesis, a range of 200 kb from the SDR has been characterized and analyzed. Potential gene structures were detected at 20 positions within the SDR, but their function in C. riparius remains unknown. For those that are assumed to have a function, conclusive evidence for participation in the sex determination of C. riparius can not be ascertained. It is expected that for the function of M a gene was recruited which is able to interact with downstream genes of the sex determining cascade. Therefore the sex determining function of M might not be obvious. Genes known to participate in dipteran sex determining cascades as transformer and doublesex, were not detected in the analyzed region, although genes homologous to doublesex are known from the genome of C. riparius. For the possible comparison of proto-X and proto-Y chromosome and to determine the chromosomal source of the analyzed sequences from the SDR, sequences of 31 BAC clones representing the studied region were compared. This comparison demonstrated a splitting of the BAC clones into two distinct groups which differ in 500 SNPs and 110 indels. The two clone groups indicate the origin of two recently differentiated sex chromosomes. The twelve largest indels were analyzed for sex-specific differences. This analysis displayed sex specificity of the differences between the two clone groups for a 30 year old laboratory strain, but not for two wild populations of C. riparius.
DDC:	570 Biowissenschaften 570 Life sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 10 Biologie
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-2109
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-29265
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent:	136 S.
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