Evolution des Steroid Hormon Signalweges und der Größenregulation in Cnidaria und Xenacoelomorpha

• Antragsteller: Dr. Jan Taubenheim
• Fachliche Zuordnung: Evolutionäre Zell- und Entwicklungsbiologie der Tiere ; Entwicklungsbiologie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 448733429

Steroidhormone kontrollieren wichtige entwicklungsbiologische Entscheidungpunkte z. B. die Induktion der Geschlechtsreife und die Beendigung der Wachstumsphase in vielen Arten der Bilateria. Diese Entscheidungspunkte bestimmen Trade-offs zwischen Wachstum, Fertilität, Entwicklungszeit und Ressourcenverbrauch. Steroidhormone sind abhängig von intrinsischen Faktoren (Genetik) und extrinsischen, umweltbedingten Signalen. Dadurch sind sie Schlüsselkomponenten für entwicklungsbiologische Plastizität und Anpassung. Steroidhormone werden durch Zellkernrezeptoren (engl. Nuclear receptors – NR) erkannt, einer großen Rezeptorfamilie mit zahlreichen Funktionen in Entwicklung und Physiologie. Wann sich Steroidhormone und die entsprechenden NRs entwickelten ist nur unzureichend verstanden, Erkenntnisse in diesem Zusammenhang versprechen aber Einsichten in die anzestralen Funktionen der Steroide und ihrer Beteiligung an der Evolution von diversen Körperbauplänen und Lebensstilen. Phylogenetische und biochemische Prognosen datieren die Evolution der Steroidrezeptoren zu dem Split zwischen Cnidarien und Bilaterien, jedoch ohne funktionale Belege für die Beteiligung dieser an entwicklungsbiologischen Vorgängen in repräsentativen Spezies der früh entstandenen Bilaterien und Cnidarien. Ich werde die Evolution und Funktion der steroidbindenden NRs in Hydra vulgaris (Cnidaria) und Hofstenia miamia (Xenacoelomorpha, einer Schwestergruppe zu allen anderen Bilateria) studieren, um ihre anzestrale Funktion in der Körpergrößenregulation unter verschiedenen Umweltbedingungen zu verstehen. Ich werde einen phylogenetischen Ansatz gepaart mit Insitu-Hybridisierungen verwenden, um entwicklungsbiologisch und ökologisch reagierende NRs zu identifizieren. Zelluläre Veränderungen nach Umweltveränderung und Mutagenese der NRs werden mittels Zytometrie gemessen, während Steroidhormone in Zellextrakten der beiden Arten durch Chromatographie und Massenspektrometrie identifiziert werden. Das Projekt wird die prototypischen molekularen Mechanismen und die Evolution der umweltabhängigen entwicklungsbiologischen Entscheidungen (Phänotypische Plastizität) aller Bilateria aufklären.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Norwegen
• Gastgeber: Professor Dr. Andreas Hejnol