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pH regulatorische Systeme mariner Larvenstadien: Neue Modelle für die Gesundheit des gastro-intestinal Traktes und der Biomineralisation in einer sich wandelnden Umwelt

Antragsteller Dr. Marian Yong-An Hu
Fachliche Zuordnung Biochemie und Physiologie der Tiere
Förderung Förderung von 2018 bis 2024
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 403529967
 
Erstellungsjahr 2024

Zusammenfassung der Projektergebnisse

In diesem Projekt habe ich die Seeigellarve eingesetzt, um pH-Regulierungssysteme zu untersuchen, die für die Magen-Darm-Gesundheit und die Biomineralisierung des Larvenskeletts relevant sind. Die Seeigellarve ist ein äußerst kontrollierbares Modellsystem, das von der Ebene des gesamten Tieres bis hin zu spezifischen Manipulationen des genetischen Materials genutzt werden kann, Im Rahmen dieses fünfjährigen Projektes hat meine Gruppe in den verschiedenen Teilen dieses Projekts spannende neue Entdeckungen machen können. Die erste Zielsetzung befasste sich mit den epithelialen Transportmechanismen, die die Ionen- und pH-Homöostase des Mitteldarms regulieren. Wir konnten einige der wichtigsten Ionentransporter identifizieren, die für die Aufrechterhaltung dieser spezifischen Bedingungen im Mitteldarm der Larven verantwortlich sind. Die Exposition der Larven gegenüber versauerten Bedingungen, im Rahmen der Ozeanversauerung (OA), führte zu einer teilweisen Senkung des pH-Werts im Mitteldarm welcher jedoch durch eine erhöhte Ionentransportaktivität Aufrechterhalten wurde. Dadurch wurde erstmals ein physiologischer Prozess identifiziert, der eine Verschiebung des Energiehaushalts des Tieres hin zu kompensatorischen Prozessen erklärt. Interessanterweise war diese kompensatorische Reaktion besonders stark, wenn die Larven einem Meerespathogen in Kombination mit einem verringerten pH-Wert des Meerwassers ausgesetzt waren. Dieses Ergebnis der zweiten Zielsetzung, welche sich mit der Rolle des pH-Werts im Mitteldarm als eine Verteidigung gegen Umweltpathogene befasst, bestätigte unsere ursprüngliche Hypothese, dass alkalische Bedingungen zur Regulierung eines gesunden Darmmikrobioms beitragen. Die dritte Zielsetzung befasste sich mit den zellulären Mechanismen, die Meeresorganismen nutzen, um mineralisierte Schalen und Skelette zu bilden. Dieser Teil hat zu neuen grundlegenden Entdeckungen in der Zellphysiologie kalzifizierender Systeme geführt. Wir haben einen Protonenkanal identifiziert welcher von fundamentaler Wichtigkeit für den Kalzifizierungsprozess ist, gleichzeitig aber die Achillesferse mariner Organismen gegenüber der OA darstellt. Darüber hinaus identifizierte dieses Projekt einen Kohlenstoffkonzentrationsmechanismus in kalkbildenden Zellen der Seeigellarve, die metabolisches CO2 nutzen, um ihre Kalkskelette zu erzeugen. Dieses Projekt ermöglichte es mir, mein wissenschaftliches Profil im Laufe von fünf Jahren zu entwickeln und zu festigen. Basierend auf diesen Erkenntnissen, insbesondere den zellulären Mechanismen der Mineralisierung, konnte ich neue wissenschaftliche Themen für zukünftige Forschungsrichtungen generieren.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

 
 

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