Analyse des telotrophen Ovars von Tribolium durch Enhancertrap- und RNAi-Screens
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Neben der Taufliege Drosophila melanogaster hat sich der Mehlkäfer Tribolium castaneum als zweites genetisch zugängliches Modelsystem innerhalb der Insekten etabliert. In der Vergangenheit wurde vor allem die Embryonalentwicklung dieses Käfers untersucht, mit dem Ziel die Evolution früher Musterbildungs-Prozesse besser zu verstehen. Durch die Entdeckung, dass systemische RNAi in Tribolium sehr effizient funktioniert, eröffnete sich die Möglichkeit, auch in Larven, Puppen oder adulten Tieren Gene spezifisch zu inaktivieren. Damit ist es im Käfer besonders leicht möglich, späte Entwicklungsprozesse (Metamorphose, Oogenese, Spermatogenese) zu untersuchen. Diese Prozesse werden häufig von denselben Genen reguliert, die auch in der Embryonalentwicklung essentielle Rollen spielen. Tiere, die für solche Gene mutant sind sterben daher in der Regel schon als Embryo, so dass späte Funktionen des Gens nicht mehr untersucht werden können. In Tribolium kann man aber durch den Zeitpunkt der dsRNA-Injektion festlegen, ab wann eine bestimmte Genfunktion inaktiviert werden soll. So führt etwa die Inaktivierung des Jak/Stat-Signalwegs im Tribolium-Embryo zu letalen Segmentierungsstörungen. Wird der Signalweg aber durch Injektion von STAT-dsRNA im Puppenstadium inaktiviert, so weisen aus solchen Puppen hervorgegangene Adulte Störungen in Oogenese beziehungsweise Spermatogenese auf, was Hinweise auf die normale Funktion dieses Gens gibt. Außer für den Jak/Stat-Signalweg konnten wir auch für den TGFß-Signalweg zeigen, dass seine Funktion im Ovar mittels RNAi untersucht werden kann. Ferner konnten wir für eine Reihe von Genen, die in DrosophiSa für Keimbahn-Differenzierung und Stammzell-Regulation relevant sind zeigen, dass sie auch beim Mehlkäfer an der Regulation von Oogenese und Spermatogenese beteiligt sind. Die Oogenese von Tribolium zu untersuchen erscheint uns als besonders interessant, da Tribolium einen anderen Typus der Oogenese vertritt als Drosophila: im Käfer werden wachsende Oocyten über lange "Nährstränge" aus einem spezialisierten Organ, dem Tropharium, mit Proteinen und mRNA versorgt. Bei Fliegen dagegen wird jede Oozyte von 15 "Nährzellen" versorgt, die mit ihr zusammen einen Follikel bilden. Wie der telotrophe Oogenese-Typus von Tribolium genetisch gesteuert wird, und in welcher evolutionären Beziehung er zur gut untersuchten Oogenese von Drosophila steht, ist von großem wissenschaftlichen Interesse. In einem weiteren genetischen Ansatz haben wir ferner eine Prozedur etabliert, die uns erlauben wird, im großen Stil Transposon-lnsertionsmutagenese in Tribolium durchzuführen. Diese Technik soll es in Zukunft möglich machen, auch in diesem Modellsystem Entwicklungsmutanten, molekulare Marker (GFP) und neuartige Expression-Systeme zu generieren.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2006). Germ-cell cluster formation in the telotrophic meroistic ovary of Tribolium castaneum (Coleoptera, Polyphaga, Tenebrionidae) and its implication on insect phylogeny. Dev Genes Evol. 217:13-27
Trauner J, Büning J
- (2006). Ovariole Structure Supports Sistergroup Relationship of Neuropterida and Coieoptera. Arthropod Systematics & Phylogeny 64: 115-126
Büning J
