Forschung/ research

 Schmetterlinge wie Pieris napi (Grünader-Weißling) nutzen die Diapause (Winterstarre, eine Form der Dormanz), um die, für die gemäßigte Zone typischen, harten Winterbedingungen zu überleben.

Die Diapause bei P. napi findet im Puppenstadium statt und besteht aus drei verschiedenen Phasen: Induktion, Aufrechterhaltung und Terminierung. Während dieser Phasen entwickelt P. napi zunächst den Phänotyp der Diapause (Induktion), dann kommt es zu einem vollständigen Entwicklungsstillstand (Aufrechterhaltung). Bei Erhalt der richtigen Umweltsignale kommt es anschließend zur Termination und die Entwicklung, d. h. die Metamorphose kann fortgesetzt werden. Die molekularen Prozesse, die diese komplexen physiologischen Rekonstruktionen regulieren, sind noch weitgehend unbekannt. Daher untersuchen wir verschiedene Protein- und Signalwege wie FoxO und den vorgeschalteten PI3K/AKT-Signalweg. Der Transkriptionsfaktor FoxO (forkhead transcription factor) reguliert entwicklungs- und stressbedingte Reaktionen, einschließlich der Diapause bei anderen Insektenarten, und könnte auch bei P. napi ein Schlüsselregulator sein, der als wichtiger Entwicklungsschalter in der Diapause fungiert. Als Transkriptionsfaktor bindet FoxO an die DNA und aktiviert die Genexpression.

Für unsere Untersuchungen verwenden wir 1D-SDS-PAGE (Polyacrylamid-Gelelektrophorese), verschiedene Blotting-Methoden (semi-dry, wet) und Western-Blot-Analysen von löslichen Proteinen, die aus Kopf und Abdomen von diapausierenden und nicht-diapausierenden Puppen extrahiert werden, und weisen verschiedene Proteine über passende Antikörper nach. Darüber hinaus untersuchen wir, ob die Temperaturmanipulation einen Einfluss auf die Expressionsdynamik hat, da die Beendigung der Diapause von der Kältetemperatur abhängig ist.

Blutsaugende Tiere (z.B. der medizinische Blutegel, Hirudo verbana) geben während der Nahrungsaufnahme mit ihrem Speichel Substanzen in die Wunde des Wirtes ab, die Schmerz-lindernd, Gerinnungs-hemmend und anti-thrombotisch wirken. Wir untersuchen, wie sich die Speicheldrüsen während der Egelentwicklung ausdifferenzieren, wie Sekretion und Freisetzung des Speichels mechanistisch funktioniert und welche Inhaltsstoffe die Speicheldrüsenzellen bzw. der Speichel selbst enthält. Das ist auch deshalb interessant, weil einige Speichelinhaltsstoffe bereits als Therapeutika eingesetzt werden, allerdings bisher von den vermutlich über 100 Bestandteilen des Egelspeichels erst etwa 10 bekannt und funktionell charakterisiert sind.
Methodische Ansätze für diese Untersuchungen sind Proteinelektrophorese (1D und 2D), Western blot, HPLC, (konfokale) Immunfluoreszenzmikroskopie, Histologie, Elektronenmikrokopie, 3D-Rekonstruktion, Enzymassays etc.)

In diesem Projekt sollen die Salinitätstoleranzen limnischer oder Brackwasser-Populationen der Flussdeckelschnecke (Theodoxus fluviatilis) untersucht werden und festgestellt werden, inwieweit die Fähigkeiten zur Osmo- und Volumenregulation unter osmotischen Belastungssituationen der Tiere durch Akklimatisation (phänotypische Plastizität) oder genetische Anpassungen bedingt sind.
Methodische Ansätze für diese Untersuchungen sind common garden-Experimente mit Umsetzung der Tiere in Haltungsmedium unterschiedlicher Salinitäten, Züchtung der Tiere für die Bestimmung der Erblichkeit von Merkmalen, Analyse der Transkriptome, Proteinelektrophorese (1D und 2D), Aminosäure-Analysen in Gewebe und Körperflüssigkeiten, in situ-Hybridisierung etc.