Genetische und molekulare Analyse circadianer Rhythmen in Drosophila melanogaster

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Das Verhalten von Lebewesen, sowie homeostatische Aktivitäten von Zellen, Geweben und Organismen durchlaufen Tagesrhythmen, die dem äußeren Zyklus von Tag und Nacht angepasst sind. Circadiane Rhythmen wurden in Einzellern, Pflanzen, Insekten (Drosophila), Mäusen und dem Menschen beschrieben. Auf zellulärer Ebene konstituiert ein autoregulatorisches System von Transkriptionsfaktoren (Clock-Proteine) eine frei laufende circadiane Uhr, die ihre eigene oszillierende Expressionsrate und die vieler anderer Gene, mit einer Periodizität von etwa 24 Stunden reguliert. In Drosophila melanogaster wurden vier Clock-Proteine identifiziert: PERIOD, TIMELESS, CLOCK und BMAL1. Die circadiane Uhr einer Zelle bleibt auch ohne äußeren Einfluss rhythmisch, sie wird aber über den Photorezeptor CRYPTOCHROM durch den Tag/Nacht-Rhythmus, wie auch durch Temperaturzyklen eingestellt. Die molekularen Grundlagen der Temperaturregulierung sind nicht bekannt und sollen im vorliegenden Arbeitsprogramm aufgeklärt werden. Sowohl die zelluläre Konzentration wie auch der Phosphorylierungsgrad von Clock-Proteinen durchläuft einen circadianen Rhythmus. Die Phosphorylierung der Clock-Proteine stellt eine essentielle Grundlage für Funktion und zeitliche Regulation der circadianen Uhr sowie ihrer raschen Antwort auf Licht- und Temperaturveränderungen dar. Daher sollen die Phosphorylierungsstellen von Clock-Proteinen identifiziert werden, um ihre Funktion für die circadiane Regulation durch Heterodimerisierung, nukleäre Lokalisation, Transkriptionsaktivität und Abbau von Clock-Proteinen zu analysieren.