Wissenschaftler identifizieren Komponenten der molekularen Uhr, die einigen Tieren hilft, sich zu häuten

Garnelen, Fliegen und andere Tiere werfen ihre äußere Körperhülle zu bestimmten Jahreszeiten oder zu bestimmten Zeitpunkten in ihrem Lebenszyklus durch einen Prozess ab, der als Häutung bezeichnet wird. Bei der Arbeit mit Würmern identifizierten FMI-Forscher die Mechanismen, die einer molekularen „Häutungsuhr“ zugrunde liegen – sowie mehrere der Komponenten der Uhr. Die Ergebnisse können helfen, die Hautentwicklung und -regeneration bei anderen Tieren, einschließlich Säugetieren, zu beleuchten.

Caenorhabditis elegans, ein Nematodenwurm und einer der am besten untersuchten Organismen im Labor, häutet sich, während er sich durch vier Larvenstadien bewegt. Wissenschaftler wussten, dass der Häutungszyklus von C. elegans an die rhythmische Expression von Tausenden von Genen gekoppelt ist, aber die Komponenten dieser molekularen Uhr blieben schwer fassbar.

Forscher im Labor von Helge Grosshans fanden heraus, dass die periodischen Muster der Genexpression während der Häutung von C. elegans auf rhythmischer Transkription beruhen – dem Prozess des Kopierens eines DNA-Segments in RNA. Die Forscher identifizierten auch mehrere Komponenten der Häutungsuhr.

Das Team konzentrierte sich auf GRH-1, ein Protein, das die Transkription von Genen reguliert, und stellte fest, dass die Häutung länger als gewöhnlich dauert, wenn dieses Protein fehlt. Ein Mangel an GRH-1 führt auch zu Defekten in der Bildung und Ablösung der äußeren Körperhülle der Larven, was zu ihrem Tod führen kann. GRH-1 wird regelmäßig während bestimmter Zeitfenster vor dem Lethargus benötigt – ein schlafähnlicher Zustand, der mit der Häutung verbunden ist, fanden die Forscher heraus.

GRH-1 und andere Proteine, die in der Studie identifiziert wurden, haben Gegenstücke, die die Entwicklung und Reparatur von Epithelgeweben wie der Haut bei anderen Tieren, einschließlich Säugetieren, regulieren. Aus diesem Grund könnten die Mechanismen, die der rhythmischen Häutung bei C. elegans zugrunde liegen, über Würmer hinaus gelten, sagen die Forscher.

Die Arbeit ist veröffentlicht in Das EMBO-Journal.