Posttranskriptionelle Regulation von Dmrt1 bei der Geschlechtsentwicklung in Medaka

• Antragsteller: Dr. Amaury Herpin; Professor Manfred Schartl, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsbiologie ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 264892131

Die Entwicklung eines männlichen und weiblichen Geschlechts und sexuelle Reproduktion ist der häufigste Fortpflanzungsmodus bei Metazoen. Die Mechanismen der Geschlechtsbestimmung und der daran beteiligten Faktoren können sich allerdings sogar bei nahe verwandten Organismen erheblich unterscheiden und sind im Laufe der Evolution mehrfach unabhängig voneinander entstanden. Eine Ausnahme bildet der Transkriptionsfaktor Dmrt1, der in allen Metazoen hoch konserviert ist und in die Geschlechtsentwicklung von Fliegen und Würmern bis hin zum Menschen involviert ist. Bei Vertebraten ist eine präzise Regulation der Dmrt1-Genexpression im Bezug auf Zelltypspezifität, Zeitpunkt während der Entwicklung und Transkriptmenge Voraussetzung für die korrekte Funktion bei der Geschlechtsbestimmung. Wir untersuchen in dem Fischmodell Medaka (Oryzias latipes) die Rolle von Dmrt1 in der Geschlechtsentwicklung von Wirbeltieren und versuchen darüber hinaus zu einem besseren Verständnis der Evolution von Geschlechtsbestimmungsmechanismen beizutragen. Wir konnten zeigen, dass in Medaka eine duplizierte Kopie von dmrt1 (dmrt1bY) das männlich bestimmende Gen ist und dass die Regulation der Expression hauptsächlich auf der posttranskriptionellen Ebene durch eine Zelltyp-spezifische und Entwicklungszeitpunkt-abhängige differentielle mRNA-Stabilität bestimmt wird. Wir konnten im 3' UTR von dmrt1bY ein Protein-bindendes Motiv als dafür verantwortlich identifizieren. Dieses Motiv ist interessanterweise in allen dmrt1 Homologen von Metazoen, einschließlich des Menschen, konserviert. In diesem Projekt wollen wir die Proteine identifizieren, die mit dem dmrt1 3' UTR interagieren, sowie deren Interaktion mit anderen Keimbahn- und Gonaden-determinierenden Genen untersuchen. Zunächst wollen wir zwei Kandidatenproteine, die an zwei verschiedene Sequenzen binden, welche zusammen den dmrt1 3' UTR Konsensus bilden, analysieren. Dazu soll nach rekombinanter Proteinexpression deren Bindungsaktivitäten in vitro bestimmt werden. Parallel dazu wollen wir nach Bindungsfaktoren mittels Affinitätsreinigung suchen. Zur funktionellen Charakterisierung sollen die Expressionsmuster der 3' UTR Box-bindenden Proteine untersucht werden. Die Rolle dieser Proteine soll dann durch Überexpression, Gen-Knockdown, Gen-Knockout untersucht werden. Weiterhin sollen diese Faktoren in der Maus auf eine Rolle in der Geschlechtsentwicklung analysiert werden. Insgesamt wollen wir damit zu einem besseren Verständnis der Funktion von Dmrt1 bei der Geschlechtsbestimmung in Wirbeltieren beitragen und zu einem besseren Verständnis der komplexen regulatorischen Interaktionen bei der Geschlechtsentwicklung von Wirbeltieren beitragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen