Circadian cell cycle progession in the zebrafish: Role of neuroendocrine signalling, direct light reception and peripheral circadian clocks

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Zebrafischlarven besitzen einen charakteristischen zirkadianen Zellzyklusrhythmus, der auch in Zebrafisch-Zellkulturzellen, die einem Licht - Dunkel-Zyklus ausgesetzt sind, beobachtet werden kann [1]. Sowohl zirkadiane Uhren als auch direkte Lichtrezeption in peripheren Geweben scheinen an der Regulation dieses Rhythmus beteiligt zu sein. Meine jüngsten Beobachtungen einer extremen Dämpfung dieses Rhythmus in zwei Zebrafisch-Mutanten, von denen eine augenlos ist und Defekte im Hypothalamus vorweist, während der anderen mehrere Hypophysen-Zelltypen fehlen, legen einen Einfluß der neuroendokrinen AchseHypothalamus-Hypophyse bei der Ausbildung des Zellzyklusrhythmus in vivo nahe. In diesem Projekt möchte ich, indem ich den Zellzyklus in bereits vorhandenen Zebrafisch-Hypophysenmutanten untersuche, den/die Hypophysenzelltyp(en) identifizieren, der das entsprechende Signal produziert. Die Rolle von Lichtrezeptoren des Auges und der Epiphyse sowie der Beitrag des Hypothalamus zur Ausbildung des Zellzyklusrhythmus sollen mittels weiterer vorhandener Mutanten charakterisiert werden. In einem nächsten Schritt wird dann pharmakologische Behandlung von Larven und Zellkulturzellen funktionelle Hypothesen hinsichtlich des Wirkungsmechanismus des identifizierten hormonalen Signalwegs auf den zirkadianen Zellzyklusrhythmus sowie seines eventuellen Effekts auf periphere zirkadiane Uhren testen. Um die Signalwege zu identifizieren, die direkte lichtinduzierte Genexpression in peripheren Geweben vermitteln, werde ich parallel dazu eine Bibliothek kleinmolekularer Verbindungen, die mit bekannten Signaltransduktionswegen interferieren, für ihre Wirkung auf Zebrafischzelllinien mit einem lichtinduzierbaren Luziferase-Reportergen- Konstrukt testen. Dies wird Werkzeuge für zukünftige Studien der Wechselwirkung von peripherer Lichtrezeption und neuroendokrinen Signalen in der zirkadianen Zellzyklusregulation bereitstellen.