Entwicklung und Funktion von Herzklappenzellen bei Drosophila melanogaster

• Antragsteller: Professor Dr. Achim Paululat
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsbiologie ; Biochemie und Physiologie der Tiere ; Evolutionäre Zell- und Entwicklungsbiologie der Tiere
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 394626537

Der Hämolymphfluss im Herzen von Drosophila wird durch Herzklappen gesteuert. In der Larve trennt eine einzige Herzklappe die hintere Herzkammer von der vorderen Aorta. Die Herzklappe wird von nur zwei einzelnen Zellen gebildet, die beide eine einzigartige Histologie mit riesigen vakuolären Kompartimenten aufweisen, die wir Valvosomen genannt haben. Valvosomen sind ein charakteristisches Merkmal der larvalen und adulten Drosophila-Herzklappen und werden in keiner Herzzelle gebildet. In diesem Projekt verfolgen wir zwei übergreifende Ziele. Zum einen wollen wir analysieren, wie genau auf molekularer und zellulärer Ebene Recycling-Endosomen, die für die Bildung von Valvosomen essentiell sind, zu Valvosomen rekrutiert werden. Rab11 steht hier im Mittelpunkt des Interesses, da wir in der ersten Antragsperiode Rab11-REs als essentiell für die Valvosomenbildung identifiziert haben. Unser zweites Ziel ist es, die Bedeutung der Herzklappenzellen für die Pumpfunktion des Herzens zu analysieren. Dazu untersuchen wir Mutanten mit fehlenden oder defekten Herzklappen und messen den Hämolymphfluss mit Lebend-Markern im lebenden Tier. Wir betrachten die Herzklappenzellen in Fliegen als ein evolutionäre Neuheit, bei dem uralte, grundlegende endosomale Wege modifiziert wurden, um spezifische histologische und physiologische Anforderungen zu erfüllen. Der kanonische Weg für das Recycling von Proteinen (RE-Weg) wird in Herzklappen-Zellen "gekapert", um eine neue und einzigartige Organelle, das Valvosom, zu erzeugen. Aus unseren Studien werden wir lernen, wie histologische und schließlich anatomische Neuerungen im Laufe der Evolution durch die Verwendung von Modulen aus einem bestehenden "Baukasten" entstehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen