Kontrolle und Funktionen von verletzungsinduziertem Schlaf in C. elegans

• Antragsteller: Professor Dr. Henrik Bringmann
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 440875170

Schlaf ist ein fundamentaler Zustand, der essentiell für das Überleben ist. Schlafprobleme sind weit verbreitet und stellen ein massives ungelöstes medizinisches und ökonomisches Problem dar. Schlaf wurde in verschiedenen Arten, von Quallen bis zu Säugetieren beschrieben. Daher geht man davon aus, dass alle Tiere schlafen, die ein Nervensystem besitzen. Schlaf-aktive, Schlaf-induzierende Neurone depolarisieren spezifisch während des Schlafs und induzieren Schlaf indem sie Wach-Neurone inhibieren. Krankheit und Stress können zu einem erhöhten Schlaf-Bedürfnis führen und man nimmt an, dass Schlaf für die Genesung wichtig ist. Chronische Wunden und schlechte Wundheilung stellen ein großes Gesundheitsproblem dar. Trotz der bekannten Wichtigkeit des Schlafs ist nur sehr wenig darüber bekannt, wie Schlaf und Genesung nach einer Verwundung auf molekularer Ebene zusammenhängen. C. elegans vereinfacht molekulare Analysen durch einfach Handhabung, eine kurze Generationszeit, ein kompaktes Nervensystem, Transparenz, und geringe ethische Hürden. C. elegans ist ein etablierter Modellorganismus um Schlaf zu untersuchen und um epidermale Verletzung zu studieren. Bislang wurden diese zwei Phänomene in diesem System nur getrennt voneinander untersucht. In keinem System ist bislang bekannt, wie Verwundung Schlaf induziert und wie Schlaf die Genesung von Verwundung fördert. Es ist nicht bekannt, wie Verwundung zu der Aktivierung von Schlaf-aktiven Nervenzellen führt und wie die Aktivität von Schlaf-aktiven Nervenzellen zur Förderung der Genesung beiträgt. Wir konnten in unveröffentlichten Studien zeigen, dass epidermale Verletzung in C. elegans Schlaf induziert und dass Schlaf für das Überleben nach der Verletzung wichtig ist. Somit haben wir ein Modellsystem geschaffen, in dem der Zusammenhang zwischen Schlaf und Verwundung auf molekularer Ebene untersucht werden kann. Um zu verstehen wie Schlaf und Verwundung auf molekularer Ebene zusammenhängen, werden wir die folgenden vier spezifischen Ziele verfolgen. 1) Wir werden herausfinden wie bekannte Verwundungs-induzierte Signalwege Schlaf auslösen. 2) Wir werden die globalen Transkriptom-Änderungen untersuchen, die vom Schlaf abhängig sind, und so neuartige Signalwege identifizieren, die dem Zusammenspiel von Schlaf und Verletzung unterliegen. 3) Wir werden herausfinden wie Schlaf den Wundheilungsprozess beeinflusst. 4) Wir werden Signalwege identifizieren, über die Schlaf und Genesung genetisch interagieren. Zusammengenommen wird dieses Projekt ein umfassendes molekulares und zelluläres Bild davon zeichnen, wie Schlaf zur Depolarisation von Schlaf-aktiven Nervenzellen führt und wie die Aktivität von Schlaf-aktiven Nervenzellen die Genesung fördert. Da sowohl Schlaf als auch die Genesung von Verletzung evolutionär hochkonservierte Prozesse darstellen, kann diese Studie Lösungsstrategien für die Erforschung des Zusammenspiels von Verletzung und Schlaf in anderen Organismen inklusive des Menschen bieten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen