Lichtgesteuerte Synchronisation der zirkadianen Uhr und DNA-Reparatur. Entschlüsselung der Transkriptionsregulation durch den D-box Enhancer

• Antragsteller: Professor Dr. Nicholas S. Foulkes
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Evolutionäre Zell- und Entwicklungsbiologie der Tiere
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 431505125

Das Hauptziel dieses gemeinsamen Projekts, an dem die Labore von Foulkes (Deutschland) und Wang (China) beteiligt sind, besteht darin, die wichtigsten Transkriptionsfaktorregulatoren der lichtinduzierten Genexpression im Zebrafisch zu identifizieren. Wir versuchen zu verstehen, wie diese auf Licht reagierenden Transkriptionsfaktoren wiederum dazu beitragen, die zirkadiane Uhr zurückzusetzen, DNA-Reparatursysteme zu kontrollieren, sowie andere physiologische Systeme zu beeinflussen. Darüber hinaus wollen wir erforschen, wie sich diese Mechanismen im Laufe der Evolution an die langfristigen Veränderungen der Lichtverhältnisse angepasst haben. Das Foulkes-Labor hat gezeigt, dass licht- und UV-regulierte Gene im Zebrafisch ein sogenanntes D-Box-Enhancer-Element in ihren Kontrollregionen besitzen. Eine Familie von 13 Transkriptionsfaktoren bindet an dieses Element, aber es bleibt unklar, warum so viele regulatorische Faktoren beteiligt sind. Um dieses Problem anzugehen, wird das Wang-Labor eine Reihe genetisch verändertern Zebrafischlinien erstellen, in denen D-Box-Regulatoren durch Hitzeschock entweder inaktiviert oder überexprimiert werden. Aus diesen transgenen Fischen wird das Foulkes-Labor Zellkulturen herstellten, die für weitere detaillierte Studien verwendet werden. In diesem Projekt wird dann ausführlich charakterisiert, wie die zirkadiane Uhr und die DNA-Reparaturmechanismen auf Licht in Zebrafischlinien und Zellkulturen reagieren. Damit wird es möglich sein, die hauptsächlichen D-box-Regulation- Faktoren zu identifizieren, die das Licht-abhängige System steuern. Zusätzlich wird in einem breiteren und umfassenderen Ansatz die Expression von den Licht-regulierten Gene in ausgewählten Linien charakterisiert. Dies dient dazu, einen allgemeineren Überblick darüber zu erhalten, welche lichtinduzierbaren Gene durch welche Schlüsselfaktoren reguliert werden. Schließlich werden wir die Rolle dieser lichtempfindlichen Faktoren in blinden Höhlenfischen untersuchen. Diese Fische unterlagen 3 Millionen Jahre Isolation in konstanter Dunkelheit, wodurch die Licht-induzierte Genexpression verloren ging. Dadurch sind die zirkadiane Uhr und DNA-Reparatur Systeme nicht mehr in der Lage, auf Licht zu reagieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: China
• Partnerorganisation: National Natural Science Foundation of China
• Kooperationspartner: Professor Dr. Han Wang, Ph.D.