Charakterisierung des neuromodulatorischen Netzwerks, das die hungerabhängige Verhaltensplastizität, sowie die physiologische Plastizität in Drosophila steuert

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Meet Zandawala
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen ; Biochemie und Physiologie der Tiere
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 507904410

Neuropeptide und Peptidhormone (im Folgenden NPHs) sind die größte Klasse neuronaler Signalmoleküle, die es Tieren ermöglichen, ihr Verhalten und ihre Physiologie flexibel an unterschiedliche Umweltbedingungen und innere Zustände anzupassen. Funktionelle Studien zur NPH-Signalübertragung haben gezeigt, dass die meisten NPHs pleiotrop sind. Außerdem können mehrere NPHs ein bestimmtes Verhalten beeinflussen. Wie jedoch mehrere NPH-Signalwege zusammenwirken, um das Verhalten und die Physiologie des Organismus in einem bestimmten Kontext zu steuern, ist bisher kaum bekannt. Darüber hinaus ist es schwierig, die räumliche und zeitliche Dynamik der NPH-Signalübertragung zu klären (was sind die Ziele von NPHs, wann werden diese Ziele moduliert und wie lange?), da es an Instrumenten zur Beobachtung der neuromodulatorischen Aktivität in vivo fehlt. Ziel dieses Projekts ist es daher, das NPH- Signalnetzwerk und die Signaldynamik zu entschlüsseln, die die hungerabhängige verhaltensbezogene und physiologische Plastizität in Drosophila regulieren. Wir werden die Glukose-Homöostase und den damit verbundenen Ernährungszustand (niedrige Glukose = hungrig vs. hohe Glukose = gesättigt) als gut charakterisiertes experimentelles System verwenden, um dieses Ziel zu erreichen. Wir werden das Projekt hierzu in drei Arbeitspaketen gliedern. Dies ist ein ideales System, um die neuronalen Mechanismen der kontextabhängigen Plastizität zu entschlüsseln, denn (1) wir kennen die spezifischen nahrungs-sensitiven Neuronen, die an diesem Prozess beteiligt sind und haben genetischen Zugang zu ihnen (2) mehrere Signalwege und Mechanismen sind im gesamten Tierreich konserviert, und, was besonders wichtig ist, (3) es stehen robuste verhaltensbiologische und physiologische Assays als Indikatoren für die Überwachung des Glukoseungleichgewichts zur Verfügung. Darüber hinaus haben wir vor kurzem eine leistungsfähige genetische Methode, TANGO-Map, verfeinert und verbessert, um parakrine oder hormonelle Signalwege in vivo zu analysieren. Die Ergebnisse dieses Projekts werden entscheidend dazu beitragen, zu verstehen, wie die NPHs den Ernährungszustand des Tieres und die daraus resultierenden Verhaltensweisen miteinander in Verbindung bringen. Wir werden auch die komplexen modulatorischen Wechselwirkungen zwischen verschiedenen NPH- Signalwegen sowie die Bedeutung dieser Wechselwirkungen für die metabolische Homöostase und das allgemeine Wohlbefinden des Tieres klären. Darüber hinaus werden wir durch die Visualisierung der Dynamik der NPH-Signalübertragung mit Hilfe von TANGO-Map grundlegende Prinzipien der neuromodulatorischen Signalübertragung offenlegen, was ein wichtiger Schritt zur Entschlüsselung der Funktionsweise des Gehirns sein wird. Letztlich wird diese Technik die Grundlage für eine breit angelegte Untersuchung gestörter hormoneller Signalübertragung bilden, die ein Merkmal verschiedener menschlicher Erkrankungen wie Fettleibigkeit, Depression und Schlafstörungen ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen