Transcriptome analysis of 'normal' and hypobiotic stages of the bovine lungworm Dictyocaulus viviparus
Final Report Abstract
Die subtraktive Hybridisierung zur Anreicherung differentieller, nämlich aufregulierter oder spezifischer Gentranskripte mit anschließendem Differential Screening und Bestätigung über einen Virtual Northern Blot konnte erfolgreich für die zu vergleichenden Populationen LI vs. L3, L3 vs. L5, hypobiotische L5 vs. L5 und L5 vs. adulte Lungenwürmer durchgeführt werden. Die erhaltenen Transkripte bzw. deren Proteinprodukte fügen sich bei allen Stadien weitestgehend in den jeweils bestehenden biologischen Kontext ein. So wurden bei dem hoch motilen, sich sehr schnell häutenden ersten Larvenstadium (LI) vorrangig Muskel- und Kutikulakomponenten als aufreguliert gegenüber dem L3-Stadium identifiziert. Die „Wartestellung" des letztgenannten Stadiums, nämlich das in der Regel bewegungslose Verharren ohne morphologisch erkennbare Weiterentwicklung, spiegelt sich auch im differentiellen Transkriptionsmuster gegen die LI und L5 als transkriptionell aktive Stadien wieder. Die gegenüber diesen Populationen aufregulierten Gene stellen ribosomale RNA und mRNA-modifizierende Genprodukte dar. Ob dies möglicherweise eine Vorbereitung der L3 auf ihr zukünftiges parasitisches Leben mit sehr aktiver Gentranskription ist, kann nur spekuliert werden. Gegenüber dieser Art „Wartestadium" zeigen die parasitischen L5 sich wieder in einem breiten Spektrum transkriptionell aktiv. Die sequenzierten ESTs reflektieren den Wechsel von der frei lebenden zur parasitischen Phase mit einhergehender Stoffwechseländerung, erforderlicher Gewebsmigration und Interaktion mit dem Wirt, wie beispielsweise die Beeinflussung von dessen Immunantwort bzw. mögliche Immunevasionsstrategien. Zudem finden sich bei diesem Stadium, das innerhalb von 4-6 Tagen eine Längenzunahme von 2-7 cm erfahrt, solche Transkripte als aufreguliert, die in die Regulation der Entwicklung involviert sind. Der Befund, dass ein Großteil der beim Vergleich L3 vs. LS identifizierten differentiellen Transkripte nicht mehr beim Vergleich L5 vs. Adulte in Erscheinung tritt, legt die Vermutung nahe, dass die entsprechenden Genprodukte auch von adulten Lungenwürmem benötigt werden. Da nicht von einer emeuten Änderung des Stoffwechsels beim Übergang der L5 zu Adulten auszugehen ist und sich der Parasit nach wie vor mit dem Immunsystem des Wirtes auseinander setzen muss, erscheint dies nur folgerichtig. Da zwischen L5 und Adulten neben der Größe die Geschlechtsreife ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal ist, war vorhersagbar, dass bei den adulten Lungenwürmem für die Reproduktion essentielle Gene aufreguliert sind und konsequenterweise Transkripte, die in Sperma- und Dotterproteine translatiert werden, das Gros der differentiellen Sequenzen ausmachen. Abschließend kann gesagt werden, dass mit diesem Projekt ein Grundstein bezüglich der Kenntnisse zur stadienspezifischen Transkription beim bovinen Lungenwurm gelegt und darüber hinaus das Spektrum der verfügbaren D. viviparus-Sequenzen wesentlich erweitert wurde. Inwieweit die aus den Ergebnissen dieser Arbeiten ableitbaren wissenschaftlichen Hypothesen zutreffend sind und sich Möglichkeiten ergeben, biologische Prozesse bei D. viviparus aufzuklären und, auch unter Aspekten effizienter Bekämpfungsstrategien, in diese einzugreifen, müssen weitere Untersuchungen zeigen. Hierbei sind neben Gencharakterisierungen und quantitativer real-time PCR zur genauen Ermittlung der Transkriptionsrate auch rekombinante Expression mit nachfolgendem Funktionsnachweis des entsprechenden Lungenwurmproteins mittels in vitro Tests und C. elegans-rescue-Experimenten geplant.
