Funktion von Transkriptionsfaktoren in hormonell gesteuerten Prozessen: Der Einfluss eines neural exprimierten POU-Proteins auf die Fertilität weiblicher Insekten

• Antragstellerin: Dr. Vera Terblanche
• Fachliche Zuordnung: Evolutionäre Zell- und Entwicklungsbiologie der Tiere ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Entwicklungsbiologie
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 575582783

Die Fruchtbarkeit von Insekten ist entscheidend für den Erfolg einer Art und unterschiedliche Fortpflanzungsstrategien ermöglichen ökologische Anpassungsfähigkeit. Weibliche Insekten balancieren die nährstoffintensive Eiproduktion gegenüber ihrer eigenen Lebensfähigkeit. Dafür muss die richtige Eigröße um den Nachkommen ausreichend Nährstoffe zuzuführen beibehalten werden, und die Zahl der Eier muss begrenzt werden. Verschiedene Aspekte der weiblichen Fruchtbarkeit, wie die Oogenese, Eiablageverhalten und Paarungsbereitschaft stehen unter dem Einfluss genetischer Faktoren. Hormonsysteme der Insekten koordinieren die Eiproduktion, und genetische Faktoren, die die Fruchtbarkeit der Weibchen regulieren, beeinflussen diese Signalwegen möglicherweise. Außerhalb des Insektenmodelles Drosophila melanogaster wurden bisher nur wenige Gene identifiziert die Hormonsysteme oder andere Aspekte der Fertilität regulieren. In vorherigen Experimenten haben wir neu herausgefunden, dass der POU-Transkriptionsfaktor Pdm3, der im Nervensystem exprimiert wird, beim Käfer Tribolium castaneum limitierend auf die weibliche Fertilität wirkt, da nach RNAi die Zahl der gelegten Eier erhöht war. Interessanterweise haben wir festgestellt, dass einige Gene, die möglicherweise an hormonellen Signalwegen beteiligt sind, sowie insulin like peptide, durch Pdm3 reprimiert werden, zusätzlich zur Regulation weiterer Faktoren, die möglicherweise auf andere Aspekte der Fruchtbarkeit wirken. Demnach ist Pdm3 möglicherweise ein neuronaler Regulator der Fertilität welcher die Hormonsysteme zur korrekten Eiproduktion ausbalanciert. Aufgrund dieser interessanten vorläufigen Ergebnisse plane ich, die Funktion von Pdm3 in T. castaneum und in der Fliege D. melanogaster (im Rahmen einer Zusammenarbeit) mit einem vergleichend funktionell-genetischen und genomischen Ansatz näher zu untersuchen. Unter Verwendung neu etablierter CRISPR-Cas9-Methoden werden wir Mutanten- und Reporterlinien für pdm3 erstellen und analysieren, sowie eine Linie erstellen die für eine CUT & RUN-basierte genomweite Identifikation von Zielgenen verwendet werden kann. Der selbe Ansatz wird von meinem Kooperationspartner bei D. melanogaster durchgeführt, wodurch zwei Datensätze entstehen, die einen bisher nur selten durchgeführten evolutionären Vergleich des Bindungsprofils eines Transkriptionsfaktors zwischen zwei Arten ermöglichen. Wir werden die biologischen Prozesse auf welche Pdm3 durch seine Zielgene wirkt identifizieren, und es wird untersucht werden, ob die Funktion zwischen verschiedenen Insektenarten entsprechend biologischer Unterschiede in der Eiproduktion divergent ist. Die Lokalisierung der Expression von Pdm3 im Nervensystem und den assoziierten neuroendokrinen Organen wird die Möglichkeit eröffnen, die Rolle spezifischer Zellen bei der Steuerung der Fruchtbarkeit zu untersuchen und möglicherweise neue neurale Schaltkreise zu identifizieren, die an der Steuerung der Fruchtbarkeit von Insekten beteiligt sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen