Die olfaktorische Rezeptorfamilie OR262: Signalsysteme der Expressionskontrolle und der rezeptorspezifischen Projektion
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Aufklärung der molekularen Mechanismen der Transkriptions-Kontrolle von Odorantrezeptor-Genen, der Ausprägung distinkter topographischer Muster der Rezeptorexpression und der daraus resultierenden axonalen Projektion olfaktorischer Sinneszellen, sind ein entscheidender Schritt zum Verständnis des Geruchssinns. Anhand von Reportergen-Studien in transgenen Mauslinien konnte in diesem Projekt gezeigt werden, dass die von uns in bioinformatischen Analysen identifizierten hochkonservierten Regionen vor dem Transkriptionsstart der OR262 Gene Promotoren darstellen, die ausreichen, das für diese Gene typische Expressionsmuster im olfaktorischen Epithel zu induzieren. Vergleichende bioinformatische Analysen der genomischen Umgebung des OR262 Genclusters von phylogenetisch entfernten Säugerspezies führten zur Identifizierung eines weiteren hochkonservierten DNA-Elements. Das Element liegt deutlich weiter entfernt, als die typischen OR Gen Promotoren, enthält aber ebenso Sequenzmotive, die mögliche Bindungsstellen für Transkriptionsfaktoren darstellen. Damit wurden Evidenzen für eine weitere genregulative DNA-Region, die in die Kontrolle der Expression von OR262 Gene involviert sein könnte, gefunden. Mit Hilfe eines „lineage tracing“ Ansatzes in einer neu generierten transgenen Mauslinie konnte gezeigt werden, das Sinneszellen in der OR262-typischen Region des olfaktorischen Epithels nicht nur eines dieser Gene einschalten, sondern weitere OR Gene aus dem OR262 Cluster und auch aus anderen Genclustern von anderen Chromosomen zur Expression aktivieren. Gene, die in einer Zelle aus dem OR262 Gencluster aktiviert werden, stammen alle entweder vom maternalen oder vom paternalen Chromosom. Durch die permanente Markierung der Sinneszellen, die ein distinktes OR262 Gen aktivieren, konnte gezeigt werden, dass dessen Auswahl auch in Sinneszellen erfolgt, die außerhalb des typischen Epithelbereichs liegen. Diese ektopisch positionierten Sinneszellen regulieren jedoch alle die Expression des OR262 Gens wieder herunter und exprimieren final ein für ihre Position im Epithel adäquates OR Gen. Für die erfolgreiche Realisierung dieses Prozesses ist eine funktionelle Signaltransduktionskaskade erforderlich. Für weitergehende Analysen der molekularen Mechanismen, die der Auswahl und Aufrechterhaltung der OR Gen Expression und der daraus resultierenden Projektion der olfaktorischen Sinneszellen zugrunde liegen, wurde ein in vitro Analysesystem aus Explantat-Kulturen des olfaktorischen Epithels und Bulbus etabliert.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2007). Promotor elements governing the clustered expression pattern of odorant receptor genes. Mol. Cell. Neurosci. 36, 95-107
Zhang,Y.Q., Breer,H., and Strotmann,J.
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(2008). Differential reaction of outgrowing olfactory neurites monitored in explant culture. J. Comp. Neurol. 509, 580-593
Luxenhofer,G., Breer,H., and Strotmann,J.
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(2009). Mammalian olfactory receptors. Front. Cell. Neurosci. 3, 9
Fleischer,J., Breer,H., and Strotmann,J.
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(2009). The patchlike pattern of OR37 receptors is formed by turning off gene expression in nonappropriate areas. Mol. Cell. Neurosci. 41, 474-485
Strotmann,J., Bader,A., Luche,H., Fehling,H.J., and Breer,H.
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(2010). Gene switching and odor induced activity shape expression of the OR37 family of olfactory receptor genes. Eur. J. Neurosci. 32, 1813-1824
Bader,A., Bautze,V., Haid,D., Breer,H., and Strotmann,J.
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(2012). Olfactory discrimination largely persists in mice with defects in odorant receptor expression and axon guidance. Neural Dev. 7, 17
Knott,T.K., Madany,P.A., Faden,A.A., Xu,M., Strotmann,J., Henion,T.R., and Schwarting,G.A.
