Die molekulare und zelluläre Grundlage von Wasseraufnahme

• Antragstellerin: Dr. Marion Hartl
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie ; Biologie des Verhaltens und der Sinne
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 241524787

Das Verhalten eines Tieres ist abhängig von der Umwelt als auch der Motivation wie z.B. Hunger oder Durst. Viele Untersuchungen konzentrieren sich darauf wie die Wahrnehmung zu einem bestimmten Verhalten führt, wobei der Einfluss der inneren Motivation des Tieres meist vernachlässigt wird. Das Ess- und Trinkverhalten ist stark davon abhängig, ob das Tier einen Bedarf an Nahrung bzw. an Wasser hat. Generell gibt es sehr wenige Studien, die sich auf das Trinkverhalten von Tieren konzentrieren. Dank der herausragenden genetischen und molekularen Werkzeuge in der Fruchtfliegenforschung ist es möglich die molekulare und zelluläre Kontrolle von Trinkverhalten zu studieren. Mit den vorgeschlagenen Experimenten, möchte ich herausfinden wie die Wahrnehmung von Wasser über den Geschmacksinn weitergeleitet wird zu höheren Gehirnzentren und welche Neuropeptide nötig sind um der Fliege Durst zu signalisieren. Wasser wird von der Fliege über den Geschmacksinn wahrgenommen. Der osmosensitive Ionenkanal ppk28, welcher zu der Familie der Degenerin/ Epithelial Natriumkanal Familie zählt, wird von chemosensorischen Neuronen an den Beinen und der Proboscis exprimiert. Der ppk28 Ionenkanal ist die Grundlage der zellulären und Verhaltensantwort auf Wasser (Cameron et al., 2010). Die sensorischen Neuron senden ihre Axone zu dem ersten Zentrum für Geschmackswahrnehmung in der Fliege, dem Unterschlundganglion. Die Motorneurone, die das Trinkverhalten generieren, befinden sich ebenso in diesem Ganglion, sind aber nicht direkt mit den sensorischen Neuronen verbunden. Um herauszufinden, wie die sensorische Information in Trinkverhalten resultiert, werde ich zunächst mit Hilfe eines anatomischen Screens synaptische Partner der Wasserneurone identifizieren (Feinberg et al., 2008, Gordon and Scott, 2009). Die Kandidaten werden im Weiteren durch Calcium Imaging und Verhaltensexperimente verifiziert. Mit diesen Studien soll die Grundlage der neuronalen Netzwerke, auf denen die Aufnahme von Wasser basiert geklärt werden. Als zweites Vorhaben, werden Neuropeptide daraufhin untersucht, inwieweit sie die Wasseraufnahme der Fliege beeinflussen. Fliegen wie auch Säugetiere nehmen nicht konstant Wasser auf, sondern nur wenn sie durstig sind, was wiederum stark von dem Wasserhaushalt abhängt. Obwohl gezeigt wurde, dass Vasopressin den Wasserhaushalt in Säugetieren reguliert, konnte bislang kein Molekül in der Fliege mit ähnlicher Funktion identifiziert werden. Ich vermute, dass die Konzentration eines noch unbekannten Neuropeptides den Wasserhaushalt signalisiert und damit stark die Aufnahme von Wasser beeinflusst. Diese Neuropeptide werden möglicherweise von Interneuronen sekretiert, die Signale von höheren Gehirnzentren integrieren.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Großbritannien, USA
• Gastgeberinnen: Professorin Dr. Irene Miguel-Aliaga; Professorin Dr. Kristin Scott