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Projekt
Zeitlicher Aufbau der Chitin/Chitosan-Matrix bei Insekten
Antragsteller
Professor Dr. Stanislav N. Gorb; Professor Dr. Fritz-Olaf Lehmann; Privatdozent Dr. Bernard Moussian
Fachliche Zuordnung
Evolutionäre Zell- und Entwicklungsbiologie der Tiere
Förderung
Förderung seit 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 525893614
Das N-Acetyl-Glucosamin-Polysaccharid Chitin und sein deacetyliertes Derivat Chitosan sind wichtige extrazelluläre Gerüste in der Kutikula von Insekten. In verschiedenen Körperteilen und -stadien interagieren spezifische Sätze von Kutikula-Proteinen mit Chitin/Chitosan und bilden kristalline, amorphe oder zusammengesetzte Strukturen, die das regionsspezifische Material und die physikalischen Eigenschaften der Kutikula definieren. Der zeitliche und räumliche Aufbau der Chitin/Chitosan Matrix und den dazugehörigen Proteinen einschließlich ihrer Auswirkungen auf die mechanische und biologische Funktion ist unerforscht. In Übereinstimmung mit der CodeXi-Präambel gehen wir davon aus, dass das gewebespezifische Verhältnis zwischen Chitin und Chitosan (FA) und das Deacetylierungsmuster (PA) von Kutikula-Proteinen in Abhängigkeit von der Position im Körper interpretiert werden. In diesem Verbundprojekt adressieren wir diese Problematik anhand des Beins und optional des Flügels der Taufliege Drosophila melanogaster als Modell-Kutikulasystem. Auf genetischer und molekularer Ebene untersuchen wir die Funktionen der beiden Chitin/Chitosan-bindenden Proteine Pro-Resilin und Cpr56F mit Fokus auf den Trochanter (notwendig für die Fortbewegung) und den Tarsus (notwendig für die Adhäsion). Zunächst werden wir die zeitliche und räumliche Verteilung von fluoreszenzmarkierten Versionen von Pro-Resilin und Cpr56F bestimmen, die wir bereits mit per Crispr/Cas9 generiert haben. Parallel dazu untersuchen wir die Expression von markierten Versionen der Chitin-Deacetylasen Vermiform (Verm) und Serpentine (Serp) sowie des C-Typ-Lektins Schlaff (Slf), das für die korrekte Lokalisierung von Pro-Resilin benötigt wird. Unter Verwendung von Pilz-Chitosanasen und Chitosan-bindenden Proteinen kartieren wir die Chitosan-Verteilung in den Beinsegmenten. Die Genbearbeitung wird angewendet, um die jeweiligen Promotoren und Chitin/Chitosan-Bindungsdomänen auszutauschen, um die Untersuchung der zeitlichen und räumlichen Auswirkungen von Pro-Resilin und Cpr56F auf die Kutikulafunktion zu verfeinern. Die Cuticula-Eigenschaften der gentechnisch veränderten Fliegen werden anschließend in erweiterten histologischen, biomechanischen und verhaltenswissenschaftlichen Untersuchungen charakterisiert und schließlich mit dem spezifischen und lokalen Chitin/Chitosan-Code in der Insektencuticula verknüpft. Diese Arbeit wird als integrales Beispiel für die molekularen Mechanismen der Generierung, Interpretation und Verwendung einer Chitin/Chitosan-Matrix in der lebenden Welt dienen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
Internationaler Bezug
Frankreich
