Effects of Interactions between Mitochondrial Haplotype and Nuclear Genotype on the Reproductive Success of the Fruit Fly Drosophila melanogaster

• Antragsteller: Dr. Ralph Dobler
• Fachliche Zuordnung: Reproduktionsmedizin, Urologie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 240828102

Ich beabsichtige den fehlenden experimentellen Beleg zu erbringen, dass die Expression verschiedener mitochondrialer DNA (mtDNA) Haplotypen in verschiedenen (isogenen) nuklearen Hintergründen zu einer kombinationsspezifischen Variation im männlichen Fertilisationserfolg und in der weiblichen Fekundität führt. Das Ziel meines hier geplanten Pilotprojektes ist es zu untersuchen, wieviel der oben genannten Variation im Fortpflanzungserfolg bei männlichen und weiblichen Fruchtfliegen (Drosophila melanogaster) auf die Interaktion zwischen mtDNA und nuklearer DNA zurückzuführen ist. Kenntnis über den Grad der durch die Interaktion zwischen den zwei DNA-Typen verursachten Variation ist von entscheidender Wichtigkeit um die Unterschiede zwischen männlichem und weiblichem Fortpflanzungserfolg auf der genetischen Ebene zu verstehen und daher auch um zu verstehen, warum einige Individuen einen geringen oder gar keinen Reproduktionserfolg haben. Ich schlage einen experimentellen Ansatz vor bei dem ich Fliegenlinien etablieren werde bei denen vier mtDNA-Typen in allen vier entsprechenden nuklearen Hintergründen exprimiert werden. Diese einzigartige, spezifische Kombination von Fliegenlinien wird es mir erlauben die Interaktionseffekte zwischen mtDNA und nuklearer DNA, welche zu unterschiedlichem Fortpflanzungserfolg zwischen Männchen und Weibchen führt, experimentell und statistisch von anderen Effekten zu trennen (in diesem Fall die jeweils getrennten Effekte von mtDNA und nuklearer DNA). Kenntnisse über Interaktionseffekte zwischen mtDNA und nuklearer DNA in D. melanogaster kann auch Aufschluss über schlechte Fertilisationserfolge oder Infertilität beim Menschen geben, speziell unter dem Aspekt dass Drosophila bereits als Modellsystem komplexer menschlicher Merkmale vorgeschlagen wird. Die mitochondriale DNA des Menschen und der Fruchtfliege kodieren für die selben 13 Genprodukte welche alle Bestandteile von Elementen der Elektronentransportkette sind. Es ist daher denkbar, dass die DNA-Interaktionen in D. melanogaster und im Menschen gleichartige Effekte im Fortpflanzungserfolg hervorrufen. Zusätzlich können die Erkenntnisse über die Interaktionseffekte zwischen den zwei DNA-Typen aus meinem Pilotprojekt einen wichtigen Beitrag für das Forschungsfeld des mitochondrialen Genaustausches zur Behandlung mitochondrial vererbter Krankheiten erbringen. Der Austausch mangelhafter mtDNA kann offensichtlich zu Veränderungen in der Genexpression und daher zu unvorhersehbaren Nebeneffekten führen - eine Tatsache die bislang von den Biomedizinern die diese Behandlungsmethoden vorantreiben nicht in Betracht gezogen wurde. Obwohl ich meine Studie mit D. melanogaster durchführen werde, wird sie grundlegende Erkenntnisse zur Erforschung von Langzeit- und Nebeneffekten des mitochondrialen Genaustausches im Menschen liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen