Groucho Proteine in der Entwicklung des Mittelhirns

Bereits früh in der Gehirn-Entwicklung wird ein wichtiges Signalzentrum an der Grenze von Mittelhirn und Rhombenhirn gebildet, das in weiterer Folge die Entwicklung von Mittelhirn und Kleinhirn steuert. Durch gezielte Mutagenese konnte eine Reihe von Genen identifiziert werden denen eine Schlüsselrolle in diesem Prozess zukommt. Einige dieser Gene interagieren mit Groucho Proteinen, einer Familie von Corepressoren. In Vorversuchen konnten wir zwei weitere wichtige Gene identifizieren, die an Groucho binden: Otx2 und Gbx2. Damit wird die Mehrzahl an wichtigen Transkriptionsfaktoren in Mittelhirn von Groucho kontrolliert. Es ist jedoch unwahrscheinlich, daß all diese Bindungspartner durch den Corepressor Groucho zu transkriptionellen Repressoren umgewandelt werden. Eine Reihe von Hinweisen machen eine Regulation der Aktivität von Groucho sehr wahrscheinlich. In dem vorgestellten Projekt werden wir zuerst die Interaktionen von Groucho, Otx2 und Gbx2 analysieren, dann versuchen die Bedeutung dieser Wechselwirkungen für die Hirnentwicklung abzuschätzen und schließlich Signale zu identifizieren, die an diesen Regulationsprozessen beteiligt sind.

Groucho/Tle Proteine sind im Lauf der Evolution höchst konserviert geblieben. Während der Embryonalentwicklung und in adulten Tieren und Menschen haben sie eine Reihe wichtiger Funktionen. In diesem Projekt haben wir ihre Funktion während der Bildung des Mittelhirns untersucht. In der frühen Hirnentwicklung bildet sich an der Grenze zwischen Mittelhirn und Rhombenhirn ein Organisationszentrum, das in weiterer Folge die Entstehung der benachbarten Hirnregionen steuert. Solche Organisationszentren sind von großer Bedeutung für die Hirnentwicklung, es ist daher wichtig ihre Entstehung und genetische Steuerung zu verstehen. Groucho/Tle Proteine, wirken als so genannte Corepressoren, indem sie an andere Transkriptionsfaktoren binden. Wir konnten in diesem Projekt zeigen, dass Groucho/Tle Proteine an Otx und Gbx, zwei wichtige Faktoren in diesem Bereich binden und auf diese Weise die genetischen Regulation steuern. Die Experimente wurden an japanischen Medaka-Fischen durchgeführt, einem gut etablierten Modellsystem für Vertebraten. Um die Experimente zu ermöglichen wurde in diesem Projekt ein neuer induzierbarer Promotor entwickelt. Hitze induzierbare Promotoren sind schon länger bekennt, haben aber den Nachteil einer hohen Background-Aktivität, wodurch ihre Anwendung stark beeinträchtigt wird. Durch Konstruktion eines neuen artifiziellen Promotors konnte nun die Background-Aktivität komplett eliminiert werden. Diese Eigenschaften machen den Promotor auch für Anwendungen in der Gentherapie und Pflanzen Biotechnologie höchst interessant, ein Patent wurde eingereicht.