Entschlüsselung der Funktion von der Histonacetyltransferase CHM beim Überleben des Hungerns unter wechselnden Temperaturbedingungen

• Antragsteller: Dr. Shahaf Peleg
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Biochemie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 458246576

Anpassung ist für Organismen in einem sich ständig verändernden Umfeld von entscheidender Bedeutung. Eine ökologische Herausforderung, der sie sich stellen müssen ist die Nahrungsmittelknappheit. Die Identifizierung molekularer Mechanismen, die das Überleben während Hungerperioden ermöglichen, könnte aufschlussreiche Einblicke bieten, um eine bessere Nahrungsressourcennutzung verschiedener Tiere zu fördern.Ein molekularer Mechanismus, der es Organismen ermöglicht, sich an anstrengende Begebenheiten anzupassen, ist die epigenetische Regulation, welche die Gentranskription moduliert. Eine epigenetische Modifikation, die Histonacetylierung (H-ac) ermöglicht so die strangabwärts Transkription von Zielgenen verschiedenster biologischer Signalwege. So ist die H-ac unteranderem mit der Induktion von entscheidenden metabolischen Prozessen in Verbindung zu bringen, die es Organismen erlauben mit Hunger zurecht zu kommen. Wie der Grad der H-ac und die Überlebensrate während Hungerperioden zusammenhängen ist allerdings wenig untersucht. Unsere früheren Arbeiten mit der Drosophila -Mutante für die Lysineacetyltransferase chm weisen darauf hin, dass die Histon 4/Lysin 12-Acetylierung (H4K12ac) das Hauptziel für chm darstellt. Interessanterweise deuten unsere vorläufigen Daten daraufhin, dass chm-Mutanten bei Hunger eine verminderte Überlebensrate bei 23°C, aber nicht bei 25°C, haben. Fliegen, die während der Hungerperiode bei 23°C gehalten wurden, verfügen über eine reduzierte H-ac. Bemerkenswerterweise ist die Expression von Gnmt, die an der Reaktion auf Nahrungsknappheit beteiligt ist, in chm- Mutanten unter Hunger bei 23°C reduziert. H-ac reaktionen hängen von der Verfügbarkeit von Acetyl-CoA ab, dass aus der metabolischen Aktivität stammt. Es wird angenommen, dass die Rate des Acetyl-CoA-Metabolismuses bei kälteren Temperaturen abnimmt. Daher vermuten wir, dass das niedrigere Acetyl-CoA-Level bei 23°C eine verringerte H-ac in chm-Mutanten und die Herunterregulierung von Gnmt hervorruft. In diesem Projekt sollen sowohl die Mechanismen präzisiert werden, welche der niedrigeren, temperaturspezifischen Überlebensrate von chm-Mutanten bei Hunger zugrunde liegen. Zunächst wollen wir feststellen, ob ein heruntergesetzter Acetyl-CoA-Metabolismus in Fliegen bei 23°C, die reduzierten H-ac level in hungernden chm-Mutanten erklärt. Im Weiteren planen wir die Gene zu identifizieren, die unter Hunger bei 23°C vs. 25°C in der chm-Mutante unterschiedlich reguliert werden und die H4K12ac dieser Gene, als auch das des Gnmt-Genes zu charakterisieren. Zusätzlich wollen wir den möglichen Zusammenhang zwischen GNMT-Level und die Antwort auf Hunger untersuchen. Unsere Ergebnisse werden einen Einblick in die Regulierung der Hungerreaktion durch eine stoffwechsel-epigenetische Konnektivität liefern. Darüber hinaus können die Erkenntnisse dieser Arbeit zu neuen Ansätzen zur Verbesserung der Energienutzung durch Tiere führen was in Zeiten des Klimawandels von Nutzen ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen