Regulatoren der Identitätsbildung spezifischer Herz- und somatischer Muskeln in Drosophila

• Antragsteller: Professor Dr. Manfred Frasch
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsbiologie ; Evolutionäre Zell- und Entwicklungsbiologie der Tiere
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 251892081

Wie steuern Selektorgene spezifische transkriptionelle Programme der Gewebsbildung und welche Realisatorgene müssen sie dazu aktivieren? Wir planen, diese Fragen anhand des T-box Gens org-1 (Drosophila Tbx1) anzugehen, welches während der Embryonalentwicklung als Muskelidentitätsgen wirkt. org-1 aktiviert hierbei direkt die beiden nachgeschalteten Muskelidentitätsgene slouch und ladybird in distinkten Untergruppen von Muskelgründerzellen, die beide für Homeodomänen-Transkriptionsfaktoren kodieren. Diese Regulationsvorgänge sind wichtige Komponenten des genetischen Programms, das den entstehenden Muskelfasern ihre spezifischen Charakteristika verleiht. Welche Differenzierungsgene durch org-1, slouch und ladybird dabei aktiviert werden, ist allerdings, ähnlich wie für andere Selektorgene, noch weitgehend unbekannt. Der erste Teil des beantragten Projekts verfolgt daher das Ziel, durch globale Ansätze Gene zu identifizieren, die durch org-1 evtl. zusammen mit slouch oder ladybird in Muskelgründerzellen und Muskelvorläufern als direkte Zielgene aktiviert werden. Ein Ansatz zu diesem Ziel hin ist die Bestimmung der Transkriptome der Org-1-positiven Muskelzellen sowie deren Slouch- und Ladybird-positiven Untergruppen in zwei verschiedenen Stadien der Muskelbildung. Ein zweiter, eng damit verknüpfter Ansatz ist die genomweite Bestimmung der DNA-Regionen, die in vivo in den selben Entwicklungsstadien mit dem Org-1 Faktor assoziiert sind. Durch Vergleiche der flankierenden Gene dieser Org-1-assoziierten Sequenzen mit den präferentiell in den Org-1-positiven Zellen exprimierten Genen aus den Transkriptomdaten und durch Analysen der Aktivität und Regulation dieser Sequenzen als Muskel-spezifische Enhancerelemente erwarten wir ein sehr viel klareres Bild über die entwicklungsbiologischen und molekulare Funktionen dieser Muskelidentitätsgene.Der zweite Teil hat zum Ziel, am Beispiel von org-1 unser bisher sehr begrenztes Verständnis der Rolle von Muskelidentitätsgenen bei der adulten Muskel- und Herzentwicklung während der Metamorphose zu erweitern. Unsere Vorarbeiten legen interessante Funktionen von org-1 während der Bildung der ventralen longitudinalen Herzmuskulatur und ventralen somatischen Abdominalmuskulatur von Adulten nahe. Nach unseren Beobachtungen beinhalten diese Entwicklungsereignisse ungewöhnliche De- und Redifferenzierungsprozesse und interessante Wanderungsvorgänge. Wir planen daher, diese Vorgänge und die beteiligten Funktionen von org-1 mit Hilfe von Imaging- und genetischen Untersuchungen klar nachzuweisen und zu charakterisieren und wollen weitere Gene identifizieren, die gemeinsam mit org-1 oder diesem nachgeschaltet an der Regulation dieser Vorgänge beteiligt sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen