Genetische Analyse des epithelialen Transports im
Darm von Caenorhabditis elegans

Nachdem bisher die Grundlagen der Stoffwechselphysiologie von C. elegans im Mittelpunkt standen (Anaerobiose, umweltabhängige Veränderungen der Enzymaktivität, gewebsspezifische Enzymaktivitäten während der Entwicklung und unter dem Einfluss von Umweltfaktoren) wurde nun mit einer genetischen Analyse des epithelialen Transports begonnen. Auf struktureller Ebene ist die Differenzierung des Darmes von C. elegans gut charakterisiert. Über die Funktionen des Darmepithels ist dagegen bisher wenig bekannt. So ist z. B. noch unklar, welche Transportproteine (Pumpen, Transporter, Ionenkanäle) in den apikalen und basolateralen Membranen für den epithelialen Substrattransport von z. B. Aminosäuren oder Zuckern notwendig sind. In C. elegans kann die Genexpression mittels mikroinjizierter dsRNA (RNAi) oder durch gewebsspezifische Expression von antisense RNA (snap-back RNA) unterbunden werden. Auf diese Weise können essentielle Transportproteine selektiv ausgeschaltet werden. Der morphologische und funktionelle Vergleich von Phänotyp und Wildtyp gibt Aufschluss über die Bedeutung des einzelnen Transportproteins für die Darmfunktion. Methodisch wird die Existenz und Lokalisation der Transkripte und der entsprechenden Transportproteine mittels Northern-Blot und in-situ Hybridisierung bzw. mit Detektion durch Antikörper überprüft. Die funktionelle Charakterisierung erfolgt durch (i) Messung der epithelialen Substrataufnahmerate des Darmes mit Hilfe angebotener radioaktiver Substrate, (ii) elektrophysiologische Unteruchungen des Epithels des isolierten Darmes und (iii) fluorimetrische Ionenmessungen im transparenten Tier. Neben diesen drei Schwerpunktthemen werden im Rahmen von Doktorarbeiten folgende Themen bearbeitet:

1. Untersuchungen zur in vivo Biochemie des Einzellers Paramecium caudatum,
2. Untersuchungen zur Veränderung des Energiestoffwechsels bei Befruchtung und ersten Zellteilungen in der Seeigel-Entwicklung,
3. Analyse von Biopotentialen (graduierte Potentiale, "spikes") mit spannungsabhängigen Farbstoffen.

Beteiligte Wissenschaftler:

Prof. Dr. R. J. Paul (Leiter), Dr. B. Danker, Dr. R. Föll

Veröffentlichungen:

Föll RL, A Pleyers, GJ Lewandovski, C Wermter, V Hegemann, RJ Paul: Anaerobiosis in the Nematode Caenorhabditis elegans. Comp Biochem Physiol B 124, 269-280 (1999)

Paul RJ, J Gohla, R Föll, H Schneckenburger: H Metabolic adaptations to environmental changes in Caenorhabditis elegans. Comp Biochem Physiol B 127, 469-479 (2000)