Molekulare Mechanismen während des Nahrungserwerbs und der gleitenden Lokomotion von viridiraptoriden Amöboflagellaten - Eine Transkriptomanalyse von Orciraptor agilis (Cercozoa, Rhizaria)

• Antragsteller: Professor Dr. Sebastian Hess
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen ; Evolutionäre Zell- und Entwicklungsbiologie der Tiere
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 283693520

Die kürzlich entdeckte Familie der Viridiraptoridae beinhaltet phagotrophe Süßwasserflagellaten, die Grünalgen penetrieren, um deren Zellinhalt als Nahrung zu erschließen. Eine Schlüsselfähigkeit dieser hochspezialisierten 'Protoplastenfresser' ist die lokale Zerstörung von Zellwandpolysacchariden wie Zellulose. Dieser Prozess verläuft in einer streng organisierten Weise ab und führt zu artspezifischen Zellwandperforationen. Während der darauffolgenden Nahrungsaufnahme ziehen Viridiraptoriden entweder den Algenplastiden heraus oder schlüpfen in die Algenzelle hinein. Mit diesen Prozessen geht eine massive, vermutlich funktionsabhängige Umstrukturierung des Zytoskeletts einher. Im Verbreitungsstadium gleiten die freibeweglichen viridiraptoriden Flagellaten auf der posterioren Geißel, welche der Länge nach dem Substrat aufliegt. Obwohl das Phänomen des geißelvermittelten Gleitens von zahlreichen Flagellaten aus verschiedenen Verwandtschaftsgruppen bekannt ist, ist das Wissen um die molekularen Hintergründe noch sehr begrenzt. Die Perforation von Algenzellwänden, das Eindringen in Beutezellen und die gleitende Fortbewegung stellen drei faszinierende und weitestgehend unerforschte zellbiologische Phänomene der Viridiraptoriden dar. Im Rahmen des vorgeschlagenen Projektes möchte ich mittels vergleichender Transkriptomik (quantitative Expressionsanalysen) und einer Auswahl biochemischer Methoden zellwandabbauende Enzyme, Aktin-bindende Proteine und Motorproteine, die mit Mikrotubuli interagieren, in dem viridiraptoriden Flagellaten Orciraptor agilis erforschen. Mein Ziel ist dabei, die zugrundeliegenden molekularen Mechanismen der oben genannten Prozesse, insbesondere der Zellwandauflösung, zu beleuchten. Ich erwarte, mit diesem Forschungsvorhaben einen experimentellen Nachweis über zellwandabbauende Enzyme in 'Protoplastenfressern' zu erbringen, eine Auswahl dieser Enzyme zu charakterisieren und das Repertoire strukturgebender und krafterzeugender Zytoskelettproteine, die an Nahrungsaufnahme und Lokomotion beteiligt sind, zu erfassen. Neben den speziellen Erkenntnissen zur Funktionsweise viridiraptorider Zellen, sollte diese Arbeit auch zur allgemeinen genomischen Kenntnis über die in diesem Bezug vernachlässigte, eukaryotische Supergruppe der Rhizaria beitragen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Kanada
• Gastgeber: Professor Dr. Alastair Simpson