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Projekt
Die Bedeutung der Protein Glykosylierung innerhalb des ER für die Neuronalentwicklung von Wirbeltieren
Antragsteller
Dr. Thomas Thumberger; Professor Dr. Joachim Wittbrodt
Fachliche Zuordnung
Entwicklungsbiologie
Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung
Zellbiologie
Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung
Zellbiologie
Förderung
Förderung seit 2017
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 289991887
Die Wahrnehmung der extrazellulären Umgebung ist insbesondere für die Entwicklung des Nervensystems von herausragender Bedeutung. Schlüsselereignisse in der Neuralentwicklung, wie die Musterbildung in der Neuralplatte, die Differenzierung und Wanderung der Neuroblasten oder das Auswachsen von Axonen hängen maßgeblich von Interaktionen an Zelloberflächen ab und vermitteln so extrazelluläre Signale sowie die Verankerung in der extrazellulären Matrix. Extrazelluläre Oberflächenproteine sind durch N-Glycosylierung sowie C- und O-Mannosylierung oder Kombinationen daraus essentiell modifiziert. Als Konsequenz daraus resultieren Fehler in der Glycosylierung in Patienten (und Säugermodellen) unter anderem in schweren defekten der Neuralentwicklung und neuronalen Funktionalität.Fisch Modelle bieten alternative Wege um die genaue Rolle der Glycosylierung während der Neuralentwicklung zu adressieren. Die Entwicklung der Eier außerhalb der Mutter erlaubt es Phänotypen bereits in den frühesten Stadien der Embryonalentwicklung zu erkennen und zu analysieren. Darüber hinaus erlauben experimentell embryologische und genetische Verfahren mutante Zellen durch klonale Analyse in einem ansonsten wildtypischen Wirt zu untersuchen. Hierdurch ist es möglich die Rolle der Glycosylierung in der Neuralentwicklung auch dann zu studieren, wenn die Mutante bereits währende der Gastrulation lethale Phänotypen zeigt. Unter Ausnutzung der Möglichkeiten des CRISPR/Cas9 vermittelten Genommodifiaktion können so Fisch Modelle etabliert werden, die die detaillierte molekulare Analyse von menschlichen Syndromen erlauben. Wir werden uns auf klare Effekte in Auge als Modell für komplexe neurale Strukturen fokussieren. Das lebenslange Wachstum des Fisch Auges erlaubt die kontinuierliche Analyse der Rolle von Glyco-Modifikationen während der lebenslangen Neurogenese in der Retina. Im Labor etablierte Ansätze nutzen die klonale Analyse und das stereotype Muster der Differenzierung in der wachsenden Retina, welche zu einer Verstärkung eines selbst minimalen Effekts in der retinalen Differenzierung führen. Wir werden zudem unsere Erfahrung in der Genomeditierung nutzen, um die Schlüsselfaktoren durch GFP Integration zu inaktivieren, welche im Kontext der Forschergruppe von breitem Interesse sind. Wir werden die Rolle aller drei Glykosylierungswege während der Neuralentwicklung durch die gezielte Inaktivierung oder Modifikation der jeweiligen Schlüsselenzyme adressieren. Die gezielte Inaktivierung durch die Integration von GFP bietet dabei gleichzeitig die Möglichkeit für eine detaillierte Expressionsanalyse um das räumlich-zeitliche Expressionsmuster mit der Rolle in Musterbildung und Neuralentwicklung, insbesondere im Auge, zu korrelieren.Die von uns etablierten Modelle liefern den organismischen Kontext für die strukturbiologischen, biochemischen, molekularen und zellbiologischen Untersuchungen, die von den Partnern in der Forschergruppe in enger Abstimmung durchgeführt werden.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
