Function of Hox4 paralogous genes in cell lineage specification and neuronal migration in the developing zebrafish hindbrain

• Applicant: Professor Dr. Karl-Wilhelm Koch, since 11/2006
• Subject Area: Evolutionary Cell and Developmental Biology (Zoology)
• Term: from 2004 to 2009
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5428486

Hox Gene definieren nicht nur die Identitäten von Rhombomeren im sich entwickelnden Hinterhirn, sie erfüllen vermutlich sehr spezifische Aufgaben bei der Entwicklung neuronaler Schaltkreise und im adulten Gehirn. Unsere Analysen haben gezeigt, daß hoxb3a und hoxb4a über das Rhombomerenstadium hinaus in definierten Zellpopulationen im differenzierenden Hinterhirn exprimiert werden und hoxb4a zusätzlich auch im adulten Gehirn in zwei okulomotorischen Hirnnervenkernen aktiv ist (Abb. 4). Mit diesem Projekt wollen wir untersuchen, welche Funktion hoxb3a und hoxb4a für die Entwicklung des posterioren Hinterhirns haben, welche neuronalen Zelltypen sie spezifizieren und wie diese zu einem neuronalen Schaltkreis verknüpft werden. Wir werden als Modellsystem das okulomotorische Verhalten fokussieren, da die okulomotorischen Verschaltungen bekannt sind und ein Verhaltensassay für Zebrafischlarven entwickelt wurde (Abb. 1, 2). GFP-Reporterkonstrukte sollen für beide Gene generiert werden, um hoxb3a, hoxb4a exprimierende Neurone in transgenen Zebrafischen, welche für funktionelle Studien genutzt werden sollen, sichtbar zu machen (Abb. 5). Morphologische und genetische Manipulationen an GFP exprimierenden Zebrafischlarven sollen physiologisch und mittels eines okulomotorischen Verhaltensassays ausgewertet werden, um herauszufinden, ob hoxb3a und hoxb4a exprimierende Zellpopulationen mit okulomotorischen Neuronen korrelliert werden können. Weiterhin wollen wir in Microarray-Analysen Zielgene von hoxb3a und hoxb4a, welche Zelltypspezifizierung und die Formation okulomotorischer Schaltkreise vermitteln könnten, identifizieren. Unsere Analyse wird von allgemeinem wissenschaftlichen Interesse sein zu verstehen, wie ein sensorimotorisches Verhalten genetisch spezifiziert wird. Darüber hinaus wollen wir den hoxb4a exprimierenden Zelltyp im adulten Gehirn des Zebrafisch analysieren und zum Vergleich die Proteinverteilung bestimmen, da bekannt wurde, daß Hox-Gene auf mehreren Ebenen reguliert werden. Ob die am Zebrafisch erhobenen Daten für Vertebraten representativ sind, werden wir durch die Analyse der Hoxb4-Transkriptverteilung im adulten Gehirn von Mäusen klären.

• DFG Programme: Research Grants
• Ehemalige Antragstellerin: Professorin Dr. Silke Rinkwitz, until 11/2006