Forschungsprojekte


Komparative Analyse der Nukleotidsubstitutionen

(Yves Clement, Paz Polak, Peter Arndt)
Obwohl Säugetiergenome große Variationen in Bezug auf regionalen GC-Gehalt (isochores) haben, sind die Mechanismen, die dazu führen, weitgehend unbekannt. Wir zeigen, dass die meiotische Rekombination einen starken Effekt auf die Substitutionsmuster im menschlichen und Maus-Genom hat, und so die Evolution des GC-Gehalts vorantreibt.


Mathematik evolutionärer Modelle

(Barbara Wilhelm, Federico Squartini, Peter Arndt)
Markov Models werden benutzt um die Evolution des Nukleotidsubstitutionsprozesses im Rahmen der phylogenetischen Rekonstruktion zu beschreiben. Hierbei wird häufig angenommen, dass dieser Prozess stationär und nicht zeit-reversibel ist. Da die Wahrheit dieser Annahmen nicht endgültig bestätigt ist, haben wir zwei Kennzahlen erarbeitet, mit denen man die Abweichungen errechnen kann.

Zukünftig wollen wir z.B. die Frage beantworten, ob die Schätzung der Nukleotidsubstitutionsraten durch die Hinzunahme weiterer Spezies verbessert wird.


Modelle der Genomevolution

(Florian Massip, Peter Arndt)
Außer Nukleotidsubstitutionen haben auch die Insertion und Deletion von kurzen DNA-Abschnitten einen großen Einfluss auf die Evolution der GC-Isochores in Säugetieren.
Wir arbeiten an Modellen, die die Evolution von segmentalen Duplikationen neutraler Sequenzen beschreiben. Da diese Duplikationen keine direkte Funktion haben, werden sie durch zufällige Mutationen dem genomischen Hintergrund gleich gemacht. Allerdings lassen sich hierbei einige faszinierende statistische Besonderheiten beobachten.


Dynamik des Immunrepertoires der Maus

(Irina Czogiel, Peter Arndt)
Gemeinsam mit Immunologen des MPI für Infektionsbiologie untersuchen wir die Immunglobulin (Ig)-Gene der Maus. Wir haben vor, ein Modell für die evolutionäre Phylodynamik der B-Zellpopulationen zu erstellen, und dadurch das sich ständig verändernde Antikörper-Repertoire besser zu verstehen.


In vitro-Selektion

(Barbara Wilhelm, Peter Arndt)
SELEX (Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment) Experimente können mit Hilfe von Next-Generation-Sequencing-Technologien quantitativ analysiert werden. Wir untersuchen die Dynamik der Selektion durch mehrere Selektionsrunden. Auch nicht-dominante sekundäre Klone können durch Illumina Sequenzierung verfolgt werden.


Phenotypische Mutationen

(Brian Cusack, Peter Arndt)

Phenotypische Mutationen (Irrtümer, die während Transkription und Translation entstehen), ermöglichen möglicherweise positive Selektion. Wir erforschen, ob sie auch für negative Selektion eine Rolle spielen, und für den Erhalt genomischer Robustheit durch selektive Begrenzung. Im Kontext des Nonsense Mediated Decay (NMD) fanden wir heraus, dass ein bestimmtes Muster der Codon-Nutzung variable NMD Effizienz kompensieren kann, indem Nonsense-Mutationen während der Transkription minimiert werden.

Sense codons differ in their propensity for conversion to STOP codons. The Stan- dard Genetic Code contains 18 fragile codons (shaded) that can be changed into a STOP codon by a single point-mutation and whose mistranscription can therefore generate non- sense errors. The remaining 43 sense codons are “robust” to such errors. Six amino acids are encoded exclusively by fragile codons (“fragile amino acids”, shaded), ten amino acids are encoded exclusively by robust codons (“robust amino acids”, unshaded) and four amino acids can be encoded either by robust or fragile codons (“facultative amino acids”, hatched shading).
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