Molekulare Uhr, die einigen Tieren hilft, sich zu häuten, identifiziert

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 (Bild: Pixabay CC0) (Bild: Pixabay CC0)

Garnelen, Fliegen und andere Tiere werfen ihre äußere Körperhülle zu bestimmten Zeiten des Jahres oder zu bestimmten Zeitpunkten in ihrem Lebenszyklus durch einen Prozess ab, der als Häutung bezeichnet wird. In Würmern identifizierten die FMI-Forscher die Mechanismen, die einer molekularen "Häutungsuhr" zugrunde liegen, sowie mehrere Komponenten dieser Uhr. Die Ergebnisse könnten dazu beitragen, die Hautentwicklung und -regeneration bei anderen Tieren, einschließlich Säugetieren, zu erhellen.

Caenorhabditis elegans, ein Fadenwurm und einer der am meisten untersuchten Organismen im Labor, durchläuft vier Larvenstadien. Die Wissenschaftler wissen, dass der Häutungszyklus von C. elegans an die rhythmische Expression von Tausenden von Genen gekoppelt ist, aber die Komponenten dieser molekularen Uhr waren bisher nicht zu erkennen.

Forscher im Labor von Helge Grosshans fanden heraus, dass die periodischen Muster der Genexpression während der Häutung von C. elegans auf der rhythmischen Transkription beruhen - dem Prozess des Kopierens eines DNA-Abschnitts in RNA. Die Forscher identifizierten auch mehrere Komponenten der Häutungsuhr. Das Team konzentrierte sich auf GRH-1, ein Protein, das die Transkription von Genen reguliert, und stellte fest, dass die Häutung länger als gewöhnlich dauert, wenn dieses Protein fehlt. Ein Mangel an GRH-1 führt auch zu Defekten bei der Bildung und Ablösung der äußeren Körperhülle der Larven, was zu ihrem Tod führen kann. Die Forscher fanden heraus, dass GRH-1 regelmäßig während bestimmter Zeitfenster benötigt wird, die dem Lethargiezustand vorausgehen - einem schlafähnlichen Zustand, der mit der Häutung einhergeht.

GRH-1 und andere in der Studie identifizierte Proteine haben Gegenstücke, die die Entwicklung und Reparatur von Epithelgeweben wie der Haut in anderen Tieren, einschließlich Säugetieren, regulieren. Aus diesem Grund könnten die Mechanismen, die der rhythmischen Häutung in C. elegans zugrunde liegen, auch außerhalb der Würmer Anwendung finden, so die Forscher.

Milou W.M. Meeuse, Yannick P. Hauser, Smita Nahar, A. Alexander T. Smith, Kathrin Braun, Chiara Azzi, Markus Rempfler, Helge Großhans Die Häutung von C. elegans erfordert eine rhythmische Akkumulation des Grainyhead/LSF-Transkriptionsfaktors GRH-1 EMBO Journal (2022) Advance online publication