Atomare Basis von tRNA-Ligase-basierten egoistischen Genen

Einige der heftigsten Konflikte in der Natur finden nicht in der afrikanischen Savanne oder im Regenwald des Amazonas statt, sondern in der mikroskopischen Welt innerhalb der Zellen. Diese Kämpfe werden nicht mit Zähnen und Klauen ausgetragen, sondern mit den kleinsten Waffen von allen: den Genen. 1976 erschütterte Richard Dawkins unser Verständnis der Evolution durch seine neue und radikale Idee: Gene - und nicht Individuen - sind die Spielfiguren der natürlichen Selektion. In dieser Weltsicht streben Gene nach Unsterblichkeit, während die Individuen nichts weiter als Vektoren sind, um solche "egoistischen" Gene zu verbreiten. Da das Genom des Wirts und die egoistischen Gene jeweils ihre eigenen Ziele vertreten, liefern sie sich einen ständigen Kampf, um ihre Vererbung an die nächsten Generationen und damit ihr Überleben zu sichern. Obwohl die Existenz egoistischer Gene sehr umstritten war, als sie erstmals von Dawkins vorgeschlagen wurde, gibt es immer mehr Hinweise darauf, dass egoistische Gene in der Natur häufig vorkommen. Tatsächlich sind sie inzwischen als weit verbreitetes Merkmal des Genoms bei Bakterien, Pflanzen und Tieren anerkannt. Doch trotz ihrer weiten Verbreitung im Stammbaum des Lebens sind ihre Vielfalt und ihre molekularen Mechanismen noch weitgehend unbekannt. Wir erforschen, wie egoistische Gene auf atomarer Ebene funktionieren und wie der ständige Konflikt zwischen egoistischen Genen und Wirt zu unvorhersehbaren Konsequenzen führen kann: Etwa zur Beeinflussung des Prozesses der Artenbildung. Dazu werden wir eine neuartige Art egoistischer Elemente, die wir vor kurzem in Fadenwürmern entdeckt haben, im Detail untersuchen: Toxin-Antidot-Elemente. Durch die Kombination von Genetik, Biochemie und Strukturbiologie wollen wir untersuchen, wie Toxin-Antidot-Elemente die Gesetze der Mendelschen Vererbung unterlaufen und insbesondere, wie sich ein selbstsüchtiges Element aus dem hochkonservierten Enzym entwickeln konnte, das für die Synthese neuer Proteine notwendig ist. In den Genen, der egoistischen Toxin-Antidot-Elemente liegt das Geheimnis, wie sie ihren Wirt töten und sich in den natürlichen Populationen schnell verbreiten können. Das Verständnis, wie dieser Prozess auf molekularer Ebene abläuft, könnte zur Entwicklung neuer synthetischer Werkzeuge zur Eindämmung von Malaria, Dengue- und Zika-Virus führen. Krankheiten, die weltweit und vor allem in Entwicklungsländern eine große Gefahr darstellen.