Genregulatorische Schalter

Die Steuereinheiten von Entwicklungsepisoden sind Transkriptionsfaktoren und ihre cis-regulierenden Elemente, die Entwicklungssignale integrieren können. Sie bilden evolutionär konservierte Bausteine für die Entwicklung von Tieren und sind, wenn sie fehlreguliert sind, häufig an menschlichen Krankheiten einschließlich verschiedener Krebsarten beteiligt.

Besonders interessant sind Transkriptionsfaktoren, die in der Lage sind, zwischen Transkriptionsaktivierung und -unterdrückung zu wechseln, was eine binäre Wahl des Zellschicksals bei der Zellteilung ermöglicht. Insbesondere die repressive Funktion könnte zusätzliche regulative Möglichkeiten bieten, wie z. B. Repressionskontrollpunkte oder Entwicklungspausen zur Diversifizierung des Zellschicksals.

Wir haben bei den drei Transkriptionsfaktor-Familien (ETS, GATA und TCF), die entscheidend an der frühen Ektoderm-Musterung in Asziden beteiligt sind, ein Schaltverhalten beobachtet.

Das pluripotente Ektoderm der Asziden ist besonders geeignet, um transkriptionelle Umschaltmechanismen in vivo zu untersuchen, da binäre Ereignisse für die Bildung von Vorläufern von Mesendoderm vs. Ektoderm oder epidermalen vs. neuralen und/oder neurosensorischen Zellen mit zellulärer Auflösung bekannt sind. Darüber hinaus bietet die zeitlich genau abgestufte Aktivierung direkter Zielgene der genannten Transkriptionsfaktoren und die Kenntnis der entsprechenden regulatorischen Regionen einen Ansatzpunkt für die Entschlüsselung des regulatorischen Schaltverhaltens als Aktivator oder Repressor.

Wir nutzen die Einfachheit von Ciona intestinalis (genomische Nicht-Redundanz, fixe Abstammung und Elektroporationstechnik), um die Funktionen dieser evolutionär konservierten Moleküle in vivo und insbesondere ihre wenig untersuchte, teilweise neuartige Rolle als Zellschicksalsschalter zu erforschen.

Dieses Thema ist Gegenstand einer Dissertation für Willi Kari (ÖAW, TWF und UIBK Finanzierung) und einer Masterarbeit für Johannes Will. Die Projekte wurden teilweise im Labor von Patrick Lemaire am IBDM, Marseille, Frankreich (jetzt CRBM, Montpellier) begonnen, auch in Zusammenarbeit mit Mike Gilchrist, Crick Institute London, UK.

Wir arbeiten mit Vincent Bertrand , IBDM, Frankreich, und Yutaka Satou , Kyoto, Japan, an neuen Aspekten der TCF-Funktion. Im Rahmen der UIBK-Doktorandenschule AgeReg ist eine Zusammenarbeit mit den Labors von Hobmayer, Edenhofer, Jansen-Dürr und Zwerschke zu diesem Thema geplant.

Ascidian Bioadhesion

Freischwimmende Ascidienlarven produzieren Klebstoffe, wenn sie sich zu Beginn der Metamorphose zu sessilen Erwachsenen entwickeln. Infolgedessen sind Aszidien wichtige Biofouler, die die Schifffahrt und die Lebensmittelindustrie bedrohen.

Um ihre adhäsiven Eigenschaften zu definieren, beschreiben wir die larvalen Adhäsionsorgane der Aszidien und integrieren das Wissen über ihren schrittweisen Aufbau aus dem Neurektoderm in molekularer Hinsicht. Wir isolieren Kandidatengene durch Transkriptomik, Proteomik und funktionelle Genomik und testen ihre Rolle bei der Bildung der Adhäsionsorgane und der Adhäsionsproduktion. Unsere Forschung kann zur Entwicklung von industriellen Antifouling-Reagenzien und medizinisch relevanten gewebeverträglichen Klebstoffen beitragen. Wir sind Mitglieder der EU-COSTActionsTD0906 und CA15216 zum Thema Bioadhäsion und seit 2017 im EU Management Committee für Österreich.

Dieses Thema ist Gegenstand einer Dissertation von Fan Zeng (Finanzierung durch UIBK und ÖAW, UIBK-Doktoratskolleg AgeReg).

Zusammenarbeit mit Peter Ladurner, UIBK: Co-Betreuung der Doktorandin Julia Wunderer (Finanzierung Südtiroler Stipendium, TWF, UIBK), MASS-Spec und NGS (Markus Lindner, MUI und ETH Zürich) und Willi Salvenmoser , UIBK. Weitere Kooperationen mit Daniel Sobral , Gulbenkian Institut, Portugal (differentielle Transkriptomik) und Roberta Pennati , Universität Mailand, Italien. Zusätzliche Finanzierung: EU-COST-AktionenTD0906 und CA15216 Biologische Klebstoffe. Eine COST-Aktion Training school wurde von uns am UIBK im September 2017 durchgeführt.

Mitglieder dieser Arbeitsgruppe

Ute Rothbächer(head)