Functional characterization of Carotenoid-Dioxygenases and their role in embryonic development

• Applicant: Dr. Johannes von Lintig
• Subject Area: Evolutionary Cell and Developmental Biology (Zoology)
• Term: from 2001 to 2007
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5354360

Vitamin A und seine Derivate, Retinoide, besitzen wichtige Funktionen bei Tieren: Vitamin A-Aldehyde bilden im gesamten Tierreich den Chromophor der Sehpigmente. Vitamin A-Säure (Retinsäure) dient bei Vertebraten und somit auch beim Menschen als Signalmolekül und übt bei diesen einen entscheidenden Einfluss auf viele Entwicklungs- und Differenzierungsprozesse aus. Vitamin A wird durch Carotin-Dioxygenasen enzymatisch aus dem Provitamin synthetisiert. Unsere Vorarbeiten führten erstmals zu molekularen Identifizierung und biochemischen Charakterisierung unterschiedlicher Carotin-Dioxygenasen bei Invertebraten und Vertebraten. Durch die Analyse der blinden Drosophila Mutante ninaB konnten wir den Beweis erbringen, dass diese Enzymklasse tatsächlich den entscheidenden Schritt bei der Vitamin A-Synthese katalysiert. Als logische Fortführung unserer Arbeiten dehnten wir unsere Analysen zur Vitamin A-Synthese auf Vertebraten aus. Wir konnten bereits zeigen, dass in Vertebraten im Gegensatz zu Invertebraten zwei unterschiedliche Carotin-Dioxygenasen (Typ I und II) vorhanden sind. Dieser Sachverhalt könnte ursächlich mit der Doppelfunktion von Retinoiden in Vertebraten in Verbindung stehen. Um die physiologische Bedeutung dieser Enzyme bei der Bildung von bioaktiven Retinoiden zu untersuchen, wählten wir den Zebrafisch als Modellsystem. Im geplanten Projekt wollen wir mittels entwicklungsbiologischer und biochemischer Methoden die Bedeutung der Vitamin A-Synthese für die Embryogenese untersuchen. Im Mittelpunkt dieser Untersuchungen soll die Frage stehen, ob alle Vitamin A-abhängigen physiologischen Prozesse während der Entwicklung über maternal gebildetes Vitamin A aufrechterhalten werden können, oder ob, wie erste Untersuchungen nahelegen, eine lokale Vitamin A-Synthese in bestimmten embryonalen Zellen oder Geweben wichtig ist.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Professor Dr. Klaus Vogt