Identifizierung spezifischer Zielgene des wachstumsfördernden transkriptionellen Regulators Yorkie in neuralen Stammzellen von Drosophila melanogaster

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Joachim Urban, seit 5/2017
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsneurobiologie ; Entwicklungsbiologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 275997420

Das Ziel der Projekte dieses Antrages ist es, stammzellen-spezifische Zielgene des transkriptionellen Regulators Yorkie zu identifizieren. Yorkie ist der Effektor der hochkonservierten Salvador-Hippo-Warts Signalkaskade (SHW), die Wachstum und Proliferation von Zellen in Vertebraten und Invertebraten reguliert. Das biologische System, das wir benutzen sind früh larvale neurale Stammzellen, Neuroblasten, der Fruchtfliege Drosophila. Unsere Vorarbeiten zeigen, dass die SHW Kaskade in früh larvalen NB die zelluläre Ruhephase reguliert, Wachstum und Proliferation sind unterdrückt. Funktionsverlust der wichtigen SHW Komponenten führt zu einem verfrühten Wachstum und verfrühtem Eintritt in die Proliferation. Reguliert wird das System über Zellkontakte zwischen den Neuroblasten und den sie umgebenden Gliazellen. Beide exprimieren die Membranprotein Crumbs und Echinoid, die über homophile Interaktionen die SHW Kaskade in NBs aktivieren und somit die Ruhephase positiv regulieren. Der Effektor der SHW Kaskade, der transkriptionelle Regulator Yorkie ist notwendig und ausreichend für das Wachstum und die Proliferation und somit dem Austritt aus der zellulären Ruhephase der Neuroblasten. Da sowohl Yorkie als auch die Vertebraten Homologen YAP/TAZ in Stammzellidentität, Pluripotenz und Proliferation involviert sind ist es daher von großem Interesse die stammzell-spezifischen Zielgene dieser Proteine zu identifizieren. Unser Versuchsansatz besteht dabei aus molekularen und zellbiologischen Methoden. Neuroblasten werden über Fluoreszenz-aktivierte Zell Sortierung (FACS) angereichert und über Chromatin-Immunpräzipitation gegen Yorkie mit anschließender DNA Sequenzierung potentielle genom-weite Zielgene identifiziert. Kombiniert mit mRNA-Sequenzierung von wildtypischen und yorki-mutanten Neuroblasten führt zur Identifikation direkter Yki Zielgene in Stammzellen. Nach bioinformatischer Analyse auf konservierte Gene, werden die Kandidaten mittels Gene-knockdown, ektopischer Expression und Immunhistoschemischer Analyse auf Ihre Rolle in neuralen Stammzellen hin untersucht. Da die SHW Kaskade einen extrem hohen Grad an Konserviertheit aufweist wird die Bedeutung der zu erwartenden Ergebnisse weit über das direkte Feld der Drosophila Neuroentwicklungsgenetik hinausgehen. Ich erwarte neue Kandidaten, die zum einen das Zellwachstum und -proliferation beim Austritt aus der zellulären Ruhephase regulieren und zum anderen neue Einblicke in den Zusammenhang zwischen Stammzellidentität, -proliferation, -wachstum und Tumorbildung geben werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Christian Berger, bis 4/2017