Molekulare Anpassungen des Gehirns von tauchenden Säugetieren an Sauerstoffmangel

• Antragsteller: Professor Dr. Thorsten Burmester
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Physiologie der Tiere
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 414168225

Eine ausreichende Versorgung mit Sauerstoff ist lebensnotwendig. Tauchende Säugetiere wie Robben und Wale tolerieren wiederholten und anhaltenden Sauerstoffmangel. Ihre Gehirne überleben Sauerstoffwerte, die für die meisten Säugetiere, einschließlich des Menschen, tödlich wären. In vitro überleben Neuronen der Klappmützenrobbe mehrere Stunden ohne Sauerstoff, sowie niedrige Glukose- und hohe Laktatwerte. Das Gehirn der Klappmützenrobbe zeigt zudem eine ungewöhnliche Lokalisation des oxidativen Metabolismus in Astrozyten. Tauchende Säugetiere bieten die einzigartige Möglichkeit, die molekularen Anpassungen des Säugerhirns an Hypoxie und Reoxygenierung zu untersuchen. Wir werden vergleichende Transkriptom-Ansätze mit ausgewählten Robben- und Walarten zusammen mit ihren terrestrischen Verwandten anwenden. Wir werden Kandidatengene identifizieren, indem wir auf positive Selektion, Genamplifikation und differentielle Expression von hirnspezifischen Genen testen. Vergleichende RNAseq-Studien wird auch Informationen über Anpassungen bei Geninteraktionen und -netzwerken liefern. Mittels Metabolomics wollen wir den Energiestoffwechsel im Gehirn von tauchenden und nicht-tauchenden Säugetieren untersuchen. Analysen von Kandidatengenen in Zellkultur soll Informationen über ihre spezifische Funktion liefern. Wir werden die Aufgabenverteilung von Neuronen und Gliazellen von tauchenden und nicht-tauchenden Säugern vergleichen. Die Ergebnisse sollen dazu beitragen zu verstehen, wie das Gehirn Hypoxie und Reoxygenierung überlebt, und werden das Verständnis des Energiestoffwechsels im Gehirn verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen