Detailseite
Projekt
Die Bedeutung von CodeChi hinsichtlich physikochemischer Eigenschaften und 3D Organisation der peritrophischen Matrix des Modell-Schädlingskäfers Tribolium castaneum
Antragsteller
Professor Dr. Hans Merzendorfer
Fachliche Zuordnung
Biochemie und Physiologie der Tiere
Förderung
Förderung seit 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 525904968
Der Mitteldarm der meisten Insekten ist von einer semipermeablen, extrazellulären Pseudomembram ausgekleidet, die peritrophische Matrix (PM) genannt wird und wichtige Funktionen hat. Diese umfassen die Verbesserung der Darmleistung, den Schutz vor Darmpathogenen und Parasiten und die Vermeidung mechanischer und chemischer Schäden. In jüngerer Zeit konzentriert sich die Forschung auch auf die Rolle der PM bei der angeborenen Immunität und den Wechselwirkungen zwischen Wirt und Pathogenen. Das Verständnis dieser Funktionen erfordert tiefere Einblicke in die Zusammensetzung und Konstruktionsprinzipien ihrer 3D-Organisation. Die PM besteht aus unterschiedlichen Komponenten, die ihr die für die verschiedenen Funktionen erforderlichen Eigenschaften verleihen. Wichtige Strukturelemente sind neben Chitin, einem Polymer aus N-Acetylglucosamin (GlcNAc), das zu einem gewissen Grad deacetyliert vorzuliegen scheint, auch verschiedene Chitin-assoziierte PM-Proteine (PMPs), von denen einige massiv glykosyliert sind. Wie genau die verschiedenen Bestandteile der PM zusammenwirken und wie sie sich gegenseitig beeinflussen, ist weitgehend ungeklärt. Darüber hinaus ist die Bedeutung der Modifikation von Chitin durch Deacetylasen und Chitinasen in Hinblick auf Funktion und 3D-Organisation unverstanden. Wir gehen davon aus, dass der Grad an Deacetylierung und Polymerisation sowie Deacetylierungsmuster (von uns als CodeChi bezeichnet), geschrieben von Deacetylasen und Chitinasen und erkannt von PMPs, einen Einfluss auf die physikochemischen Eigenschaften und die 3D-Organisation der PM in verschiedenen Darmregionen haben und damit auf ihre Barrierefunktion. In diesem Projekt wollen wir die verschiedenen PM-Bestandteile in dem Käfer-Schädlingsmodell Tribolium castaneum untersuchen. Wir werden uns auf die Struktur-Funktions-Beziehungen von Chitinfibrillen und PMPs, die verschiedene Chitin-Bindungsdomänen (CBDs) in unterschiedlicher Anzahl haben, konzentrieren. Wir wollen verstehen wie die PMPs dazu beitragen das fibrilläre Netzwerk der PM zu organisieren, so dass eine Permeabilitätsbarriere mit von anterior nach posterior abnehmenden Ausschlussgrößen entsteht, so wie wir es bei Larven von T. castaneum zeigen konnten. Wir wollen ferner bestimmen, welcher isomorphe Chitin-Typ in verschiedenen Regionen der PM vorhanden ist, die Funktion von mitteldarmspezifischen Chitindeacetylasen und Chitinasen entschlüsseln und die Bindungsweise verschiedener PMPs und ihre Funktion bei der 3D-Organisation der Chitinfibrillen untersuchen. Abschließend wollen wir wahrscheinliche Unterschiede in den Bindungsaffinitäten und Selektivitäten der verschiedenen CBD-Typen untersuchen. Letztlich wollen wir erklären, wie die PMPs das 3D-Netzwerk in der PM organisieren und ihre unterschiedlichen Eigenschaften entlang des Mitteldarms kontrollieren. So können auch grundlegende Erkenntnisse für die Entwicklung von Wirkstoffen gewonnen werden, welche die PM als Zielort für die Schädlingsbekämpfung haben.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
