MitoCycle: Testen von habitatabhängigen zirkadianen und zirkatidalen Rhythmen als mögliche metabolische Anpassungen an Umweltveränderungen bei marinen Muscheln

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Christian Bock; Professorin Dr. Inna M. Sokolova; Professorin Dr. Kristin Tessmar-Raible
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Physiologie der Tiere
• Förderung: Förderung seit 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 415984732

Sich verändernde Umweltbedingungen stellen marine Organismen vor Herausforderungen, bieten aber auch Potenziale für ihre Bioenergetik. Eine präzise Regulierung der ATP-Produktion, biosynthetischer Zwischenprodukte und Signalmoleküle ist essenziell. Mitochondrien spielen dabei eine Schlüsselrolle und ermöglichen die Anpassung des Energiestoffwechsels an schwankende Bedingungen. In unserem Vorgängerprojekt MitoBOX konnten wir zeigen, dass mitochondriale Anpassungen entscheidend für die Resilienz mariner Bivalven gegenüber Sauerstofffluktuationen sind. Rhythmische intertidale Sauerstoffänderungen beeinflussen metabolische Phänotypen und verknüpfen Mitochondrienfunktion, Organleistung und Umweltreaktionen. Die zugrundeliegenden molekularen Mechanismen dieser metabolischen Rhythmik sind jedoch noch wenig verstanden. Dieses Projekt untersucht die metabolischen Rhythmen von Mytilus edulis in Bezug auf Gezeiten- und Tageszyklen mit einem integrativen Ansatz über mehrere biologische Ebenen. Transkriptom-, Metabolom- und mitochondriale Analysen sollen klären, wie sich Gezeiten- und atidale Lebensräume auf die metabolische Rhythmik auswirken und welche Umweltreize diese Zyklen steuern. Unsere Hypothesen lauten: (1) Die metabolischen Phänotypen von M. edulis werden durch endogene zirkadiane und/oder zirkatidale Oszillationen geprägt. (2) Habitat-spezifische Rhythmen dominieren: zirkatidale in der Gezeitenzone, zirkadiane bei atidalen Miesmuscheln.(3) Gezeitenbedingte Umweltreize erzeugen bei atidalen Muscheln größeren metabolischen Stress als bei intertidalen Tieren. Wir testen, ob diese Rhythmen unter kontrollierten Bedingungen bestehen und wie Umweltfaktoren - Temperatur, Licht, Nahrungsverfügbarkeit und Luftexposition - als Entrainment-Reize wirken. Durch den Vergleich von Miesmuscheln aus Nord- (intertidal) und Ostsee (atidal) analysieren wir phänotypische Stoffwechselanpassungen und bewerten die Flexibilität metabolischer Rhythmen in Abhängigkeit von Umweltzyklen. Dieses Projekt wird unser Verständnis der metabolischen Flexibilität unter schwankenden Umweltbedingungen vertiefen und einen mechanistischen Rahmen zur Bewertung der Resilienz von Arten gegenüber Umweltveränderungen, insbesondere im Kontext des Klimawandels, liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen