Charakterisierung des ursprünglichen Photorezeptors RHODOPSIN 7 in Drosophila melanogaster

• Antragstellerin: Dr. Pingkalai Senthilan
• Fachliche Zuordnung: Biologie des Verhaltens und der Sinne
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 550267117

Drosophila melanogaster, ein Modellorganismus für visuelle Prozesse, besitzt 7 Rhodopsine, von denen sechs gut charakterisiert sind. Die Funktion des siebten Rhodopsins (RH7) ist umstritten, obwohl es seit 24 Jahren bekannt ist. Unsere jüngsten Erkenntnisse zeigen, dass RH7 nicht direkt an der Bildgebung beteiligt ist, sondern ähnlich wie Säugetier-Melanopsine grundlegende visuelle Aufgaben wie Kontrast- und Bewegungssehen sowie die Synchronisation der circadianen Uhr erfüllt. Wir fanden, dass Rh7[0]-Mutanten im Dunkeln weniger aktiv sind und Probleme haben, ihre Aktivität ins Dunkle zu verlagern (z. B. bei kurzen Tagen oder hohen Temperaturen). Außerdem haben Rh7[0]-Mutanten eine deutlich verringerte Reaktion auf ein plötzliches Ausschalten des Lichts, was sich in einem kurzen Aktivitätsanstieg äußert. TAPIN-seq-Profile zeigen, dass Rh7 nicht in der Retina, sondern in Zellen, die visuelle Informationen verarbeiten einschließlich Laminamonopolarzellen (LMZ), exprimiert wird. Elektroretinogramme (ERGs) bestätigen dies: Das retinale Rezeptorpotential ist bei Rh7[0] Mutanten unverändert, während das ON-transiente Potential der LMZs beeinträchtigt ist. Darüber hinaus konnten wir die Licht-aus-Reaktion der Rh7[0]-Mutanten durch die Wiedereinführung von Rh7 in die LMZs retten. Proteininteraktionsstudien deuten darauf hin, dass RH7 dort unabhängig vom Gαq-Protein über einen bisher unbekannten Signalweg wirkt. In diesem Projekt werden wir diese Hypothese testen. Zunächst werden wir verbesserte in situ Hybridisierungstechniken anwenden und T2A-Linien entwickeln, um zu testen wo genau RH7 exprimiert wird. Mit Hilfe von MultiColor FlipOut und Split-Gal4-Techniken werden wir RH7-exprimierenen LMZs identifizieren, und in ihnen RH7 durch gezielte RNAi ausschalten und die Auswirkungen auf das ERG und die Verhaltensreaktion auf Licht-aus testen. Rescue-Experimente in den relevanten LMZs werden zeigen, ob RH7 in der Lage ist, das Wildtyp-ERG und die Verhaltensreaktionen in Rh70-Mutanten wiederherzustellen. Um die Rolle von RH7 für das Kontrast- und Bewegungssehen zu verstehen, werden wir die neuronale Aktivität von Kontroll- und Rh70-Fliegen mittels Calcium-Imaging untersuchen. Außerdem werden wir die „Dunkelfliegen“ untersuchen, die seit 1400 Generationen in völliger Dunkelheit gehalten wurden und wahrscheinlich ein ständig aktives RH7 besitzen. Schließlich werden wir die Moleküle, die mit RH7 interagieren, mit Hilfe von Protein-Protein-Wechselwirkungs-Assays und Massenspektrometrie identifizieren, um den Signalweg aufzudecken, über den RH7 wirkt. Wir sind überzeugt, dass diese Studien nicht nur unser Verständnis von RH7 verbessern, sondern auch unser Verständnis von Rhodopsinen und ihrer Evolutionsgeschichte erweitern werden. Die offensichtliche Ähnlichkeit mit den Melanopsinen der Säugetiere, die visuelle Informationen in den Ganglienzellen der Retina verarbeiten, unterstreicht die Bedeutung dieser Forschung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen