Funktionelle Analyse intrazellulärer Globine von Zebrafischen

• Antragsteller: Professor Dr. Thorsten Burmester; Dr. Andrej Fabrizius
• Fachliche Zuordnung: Evolutionäre Zell- und Entwicklungsbiologie der Tiere ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Biochemie und Physiologie der Tiere
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 395557094

(Hämo-)Globine gehören zu den am besten untersuchten Proteinen in den Biowissenschaften, bieten aber immer noch Überraschungen. Unsere Studien führten zur Entdeckung von sechs neuartigen Globinen bei Gnathostamata (Kiefermünder), deren Funktionen meist noch nicht gut aufgeklärt sind. In diesem Antrag möchten wir die Funktionen von Cytoglobin (Cygb1 und Cygb2), Neuroglobin (Ngb) und Globin X (GbX) im Zebrafisch Danio rerio untersuchen. Wir werden die CRISPR/Cas9-Methode verwenden, um Knockouts der verschiedenen Globin-Gene zu erzeugen. Zur Etablierung der Methode wurde von uns bereits eine Cygb1-Knockout-Zebrafisch-Linie erzeugt. Die Globin-Knockouts werden auf Entwicklungsdefekte, Veränderungen im O2-Verbrauch, Hypoxietoleranz und -Antwort, Schutz vor reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) und Stickstoffmonoxid, sowie bezüglich des Schutz' von Membranlipiden getestet. Weiterhin soll eine vergleichende RNA-Seq-Analyse (Knockout vs. Wildtyp) dazu dienen, die entsprechenden Stoffwechselwege zu identifizieren, in denen die Globine beteiligt sind. Ngb könnte nach unserer Vermutung an der O2-Versorgung oder am ROS-Abbau beteiligt sein, während GbX möglicherweise die Zellmembran schützt. In diesem Antrag fokussieren wir uns speziell auf Cygb1 und Cygb2. Im Gegensatz zu anderen Wirbeltieren besitzen Knochenfische zwei verschiedene Cygb-Gene. Wir vermuten, dass sie durch Subfunktionalisierung nach der Genduplikation divergierten. Die duplizierten Cygb-Gene könnten eine Rolle bei der Bereitstellung von O2 für die Kollagensynthese, beim Schutz vor ROS oder im NO-Stoffwechsel spielen. Es wird erwartet, dass die Ergebnisse die physiologischen Rollen von Ngb, Cygb1, Cygb2 und GbX insbesondere in Zebrafisch aufklären, und zudem helfen, die funktionelle Vielfalt der Globine bei Wirbeltieren im Allgemeinen besser zu verstehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen