Funktionelle Diversität der Myoglobine im Lungenfisch

• Antragsteller: Professor Dr. Thorsten Burmester
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Physiologie der Tiere
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 263938600

Myoglobin ist ein intrazelluläres Atmungsprotein, das als Modellsystem für eine Vielzahl biologischer Fragestellungen dient. Seine Hauptfunktion ist die Bereitstellung von ausreichend Sauerstoff in der Herz- und Skelettmuskulatur. Neuere Studien deuten darauf hin, dass Myoglobin auch als Enzym fungiert, welches z.B. an der Aufrechterhaltung der Stickstoffmonoxid-(NO-) Homöostase und an der Entgiftung von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) beteiligt ist. Fast alle Wirbeltiere besitzen nur ein Myoglobingen, lediglich einige Karpfenfische besitzen zwei Kopien. Wir konnten zeigen, dass der Westafrikanische Lungenfisch Protopterus annectens mindestens sieben Myoglobine besitzt, die in unterschiedlichen Geweben differentiell exprimiert werden. Die Lungenfische sind urtümliche Wirbeltiere mit bimodaler Atmung und bilden die Schwestergruppe der Tetrapoden. Die unerwartete Diversität der Lungenfischmyoglobine deutet auf eine Subfunktionalisierung und/oder Neofunktionalisierung der Gene hin. Das Ziel des vorgeschlagenen Projekts ist es, die Ursachen der Vielfalt und die zu Grunde liegenden funktionelle Diversität zu verstehen. Wir werden die Sauerstoffbindungskinetik rekombinant exprimierter Myoglobine, ihre enzymatische Aktivität und ihre gewebespezifische und intrazelluläre Verteilung untersuchen. Komplementäre Versuche sollen in stabil transfizierten Zelllinien erfolgen. Dabei soll die Effizienz der Myoglobine bei der Sauerstoffversorgung der Mitochondrien, bei dem Schutz vor Sauerstoffmangel und ROS, bei dem Schutz vor Apoptose und bei der Bildung von NO untersucht werden. Die erzielten Ergebnisse werden es erlauben, die individuelle Funktion jedes der Lungenfischmyoglobine zu identifizieren und die Ursachen ihrer Diversifizierung in der Evolution zu verstehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen