Carl-Johan Rubins forskargrupp
Genetics of diseases, size, body morphology and pigmentation in horse
Min forskning fokuserar på att kartlägga vilken effekt genetiska och epigenetiska skillnader i arvsmassan har på könsbestämning, tillväxt, beteende och åldrande. Det mesta av arbetet utförs genom att studera arvsmassan och genaktivitet i olika ryggradsdjur. Använda tekniker och metoder inkluderar olika DNA- och RNA-sekvenseringstekniker, inklusive Oxford nanopore-sekvensering, statistisk genetik, cellodling och redigering av genetiskt material i cellkultur och fiskar med gensaxen cas9.
Fiskar har en hög omsättning av system för genetisk betsämning av kön, t.ex. X/Y eller W/Z-kromosomer. I hälleflundra har vi nyligen visat att en specifik mutation förvandlade en vanlig kromosom till en Y-kromosom, detta genom att öka genaktiviteten för en gen som styr utvecklingen av testiklar. Vi kartlägger nu, även i flera andra närbesläktade fiskarter, de delar av arvsmassan som styr könsbestämning för att förstå evolutionen av dessa intressanta kromosomer. Tillsammans med samarbetspartners i Norge använder vi oss av gensaxen cas9 för att bevisa att de mutationer vi knyter till könsbestämningfaktiskt leder till könsbyte när de förändras..
Vi visade även nyligen att plattfiskar uppvisar heterochiasmi (HC), d.v.s. att spermier och ägg skiljer sig avsevärt åt med avseende på vilka platser i arvsmassan där överkorsning (rekombination) sker mellan de båda kopiorna av varje kromosom. Jag bedriver forskning som ämnar att beskriva de molekylära mekanismerna bakom HC och att studera dess samband med omsättning av könskromosom. Dessa studier kan leda till ökad förståelse för könskromosomers evolution, för mekanismerna bakom rekombination. Dessutom kan fynd från dessa projekt i förlängningen vara av intresse för behandling av t.ex. infertilitet och precisions redigering med gensaxar.
Andra pågående projekt inkluderar studier av den underliggande genetiken för kroppsvikt och metabolism hos kycklingar samt studier av vilka effekter stress har på DNA-methylering och beteende hos lax. I det förra projektet använder vi statistisk genetik på storskaligt DNA sekvensdata från fler än 3000 kycklingar för att identifiera de gener som påverkar tillväxt. I det senare projektet undersöker vi vilken effekt stress tidigt i livet har på DNA-metylering (epigenetik) i vävnader samt beteende senare I livet. Gener som epigenetiskt svarar på stress kan vara måltavlor för att lindra skadliga effekter av stress hos människor samt för att främja laxvälfärd i odling.
De senaste åren har stora tekniska framsteg gjorts inom metodik för att: (1) avkoda epigenetiska tillstånd (som t.ex. DNA methylering) samt (2) studera genaktivitet parallelt i tusentals enskilda celler.
I ett projekt vi bedriver i samarbete med samarbetspartners på Uppsala Akademiska Sjukhus vill vi förbättra förståelsen för vilka molekylära mekanismer som ligger bakom fenomenet "methyleringsklockan" (mClock), fenomenet att uppmätt DNA-methylering vid ett litet antal gener kan användas för att, med stor precision, förutsäga DNA-donatorns biologiska ålder. Hos vissa individer är denna uppmätta biologiska ålder (mClock) mycket högre än individens faktiska ålder och forskning har visat att mClock kan förutsäga risk för sjukdom och död på nära till medellång sikt. mClock är alltså ett lovande verktyg för att monitorera människors hälsa och livslängd, men trots detta är förståelsen rudimentär för vilka molekulära mekanismer som ligger bakom korrelationen mellan faktisk ålder och biologisk ålder mätt med mClock. Vi bedriver därför forskning i cellkulturer för att kartlägga hur aktiviteten av samtliga gener och proteiner i arvsmassan samt DNA methylering (mClock) varierar efter att vi tystar/överaktiverar särskilt viktiga mClock gener samt exponerar celler för substanser som har visat sig bromsa åldrande.
*Fotografier av Maria Teneva på Unsplash, Havsforskningsinstitutet och MidJourney
