Periphere zirkadiane Uhren im Zebrafisch: Funktion und Regulation

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Spezielle Schrittmacherstrukturen wie der suprachiasmatische Nukleus wurden ursprünglich als die alleinigen Sitze der sogenannten zirkadianen Uhr angesehen. Neuere Daten scheinen zu belegen, dass zirkadiane Rhythmen in peripheren Geweben sowohl von multiplen unabhängigen zirkadianen Oszillatoren als auch von externen Zeitgebersignalen gesteuert werden. Mithilfe von Zebrafisch-Herzexplantkulturen und transgenen Zebrafischlarven, die ein Luciferase-Reportergen tragen, wollen wir die Funktion und Regulation von peripheren Oszillatoren in diesem Wirbeltiermodellsystem untersuchen. Durch Analyse des oszillierenden Transkriptoms des Zebrafischherzens sowohl in Kultur als auch in vivo mittels Oligonukleotid-Microarrays wollen wir Effektorgene der endogenen Uhr sowie an der Regulation des peripheren Oszillators beteiligte Gene identifizieren. Der Effekt von Licht auf die zirkadianen Uhren im intakten Tier soll in transgenen Zebrafischlinien untersucht werden, die Luziferase-Reportergene unter der Kontrolle von Promotoren von Genen der zirkadianen Uhr tragen. Diese Fische sollen in Mutantenlinien eingekreuzt werden, die aufgrund struktureller oder funktionaler Augendefekte blind sind, um so den Beitrag photorezeptiver Strukturen zur lichtabhängigen Neueinstellung zirkadianer Rhythmen zu bestimmen. In diesen transgenen Linien soll auch eine mögliche regulatorische Rückkopplungsfunktion von in den Microarray-Experimenten isolierten Genen auf die zirkadianen Oszillatoren getestet werden, indem ihre Translation durch Injektion von Morpholino-Antisense-Oligonukleotiden inhibiert wird. Das Projekt wird viele einzigartige Vorteile des Zebrafischsystems für die Erforschung der Regulation und Funktion zirkadianer Rhythmen in peripheren Geweben eines Wirbeltiers nutzen.