Konstruktion einer Lipid-basierten Barriere gegen Austrocknung in der Taufliege Drosophila melanogaster

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Bernard Moussian
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsbiologie ; Evolutionäre Zell- und Entwicklungsbiologie der Tiere
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 269083421

Organismen müssen sich nach der Geburt vor Austrocknung schützen. Um einen unkontrollierten Wasserverlust zu verhindern, werden sowohl bei Wirbeltieren wie bei Wirbellosen Lipide in die sich ausdifferenzierende Haut eingebaut. Seit den 30er Jahren des letzten Jahrhunderts wird angenommen, dass Cuticulin, ein anhand histologischer Färbetechniken identifizierter, aber nicht näher analysierter Catecholamin-Lipid-Protein-Komplex, ein wesentlicher Bestandteil der Undurchlässigkeit der Insekten-Haut ist. Darüber hinaus weiß man, dass freie Lipide an der Oberfläche der Insekten zur Wasserundurchlässigkeit der Haut beitragen. Die molekularen Mechanismen des Lipid-Einbaus in die Insekten-Haut, die aus der Epidermis und der extrazellulären Kutikula besteht, sind weitgehend unerforscht.Im vorliegenden Antrag schlage ich vor, die Rolle der in einem genetischen Ansatz identifizierten Faktoren Snustorr (Snu), Torr und Snustorr snarlik (Snsl) bei der Errichtung der Lipid-basierten wasserdichten kutikulären Barriere in der Taufliege Drosophila melanogaster zu untersuchen. Vor allem in Larven, in denen snu (das wie torr für einen ABC Transporter kodiert) oder snsl (das für ein extrazelluläres Protein kodiert) mutiert sind, ist die mutmaßliche wasserdichte Schicht der Kutikula schwer beschädigt. Dementsprechend kann Cuticulin in diesen mutanten Embryonen nicht nachgewiesen werden. Aufgrund dieser Daten stelle ich die Hypothese auf, dass Snsl für die Stabilisierung extrazellulärer Lipide zuständig ist, und dass die Substrate von Snu und vielleicht auch Torr für diesen Prozess notwendig sind und damit zum Errichten der wasserdichten Barriere beitragen. In einer Reihe von mikroskopischen Experimenten mit markierten Kutikula-Proteinen und Lipiden in lebenden Larven in Kombination mit ausgeklügelter Elektronenmikroskopie werde ich die systemischen und zellulären Pfade der Konstruktion der Lipid-basierten Barriere analysieren und insbesondere die Funktion von Snu, Torr und Snsl in diesen Prozessen aufdecken. Mit diesem Projekt denke ich, zum Verständnis der Natur des bisher enigmatischen Cuticulins beisteuern zu können, um damit ein klassisches und wichtiges Problem in der Molekularbiologie zu lösen. Diese Daten könnten zur Entwicklung Insekten-spezifischer Pestizide beitragen, die eine ökologisch intelligente Schädlingsbekämpfung erlauben. Darüberhinaus stellen die Untersuchung der Lipid-Verteilung in lebendem Tier eine Pionierarbeit in dieser Forschungsrichtung dar.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen