Kontrolle von Schlaf-ähnlichem Verhalten durch eine Kinase und eine Ionenkanaluntereinheit

• Antragsteller: Professor Dr. Henrik Bringmann
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Biologie des Verhaltens und der Sinne
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 255318839

Schlaf ist ein komplexes Verhalten in Säugetieren und ist essentiell für ihr Überleben. Aber auch alle anderen Tierarten, die untersucht wurden, zeigen Ruhephasen in ihrem Verhalten. Oftmals erfüllen diese Ruhephasen die Verhaltenskriterien, die Schlaf in Säugetieren definieren. Zu diesen definierenden Kriterien gehört die Abwesenheit von willkürlicher Bewegung, Reversibilität, eine erhöhte Wahrnehmungsschwelle, die Einnahme einer spezifischen Körperhaltung, homöostatische Regulation und Veränderungen im Nervensystem. Diese Schlaf-ähnlichen Verhaltenszustände scheinen weniger komplex zu sein als Schlaf in Säugetieren, aber es ist wahrscheinlich, dass Schlaf und Schlaf-ähnliches Verhalten einen gemeinsamen evolutionären Ursprung haben. In keinem Modell-System ist viel über die molekulare Kontrolle von Schlaf bekannt. C. elegans erlaubt die Kombination von Verhaltensanalysen mit funktionalem neuronalem Imaging und Genetik und ist somit ein wertvolles System, um die molekularen Grundlagen Schlaf-ähnlichen Verhaltens zu untersuchen.Um Mutanten mit verändertem Schlaf-ähnlichen Verhalten zu identifizieren, hat mein Labor genetisches Screening durchgeführt. Dabei wurden zwei Gene identifiziert die für die Kontrolle des Schlaf-ähnlichen Zustandes wichtig sind, und die ich im Rahmen dieses Antrags untersuchen möchte. Eines dieser Gene codiert vermutlich eine Kinase, das andere eine Ionenkanal-Untereinheit. Das Ziel dieses Antrages ist zu verstehen, wie die Kinase und die Ionenkanal-Untereinheit Schlaf-ähnliches Verhalten kontrollieren. Dazu möchte ich folgende Fragen beantworten: Welche Neuronen zeigen Defekte in ihrer Aktivität während des Schlaf-ähnlichen Verhaltens in den Mutanten? Ist die Wahrnehmung von Stimuli während des Schlaf-ähnlichen Zustandes reduziert in den Mutanten? In welchen Zellen werden die Gene exprimiert und ändert sich ihre Expression mit dem Schlaf-Wach-Rhythmus? In welchen Zellen müssen die Gene exprimiert sein, um ihre Funktion zu erfüllen? Was ist die Rolle der Aktivität dieser Zellen? Ist die vermutete Kinase tatsächlich eine Kinase? Ist die Kinase Zyklin-abhängig? Kontrolliert die Ionenkanal-Untereinheit die Erregbarkeit von Neuronen? Ist die Expression oder die Lokalisation des Ionenkanal-Komplexes während des Schlaf-ähnlichen Zustandes reguliert? Die Antworten auf diese Fragen werden Einblicke in die molekulare Rolle der Gene geben, welches Schlaf-ähnliches Verhalten steuert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen