Tilbake til søkeresultatene

FRIBIO2-FRIPRO forskerprosjekt, biologi

Epigenetic mechanisms and cell-type specific gene expression during anoxia and re-oxygenation in crucian carp brain

Alternativ tittel: Epigenetiske mekanismer og celletypespesifikt genuttrykk under anoksi og re-oksygenering i hjernen til karuss

Tildelt: kr 12,0 mill.

Karussen (Carassius carassius) er en fisk som ulikt de fleste andre virveldyr kan overleve lenge uten oksygen (anoksi). Denne egenskap er nødvendig for at karussen kan overleve i Nord-Europa i små tjern, der oksygenet forsvinner når is og snø forhindrer tilførsel av nytt oksygen fra luften eller fotosyntese. Karussen overlever anoksien ved hjelp av en rekke fysiologiske tilpasninger. For eksempel omdanner den melkesyre fra glykolysen til etanol, som vaskes ut av blodet over gjellene. Hos andre virveldyr er spesielt hjernen svært følsom overfor mangel på oksygen. Selv om vi vet noe om hvordan karussen fysiologisk kan overleve uten oksygen, er det fortsatt mange spørsmål som gjenstår, spesielt for hjernen. Vi vet ikke hvordan ulike deler og celletyper i hjernen til karuss reagerer molekylært på den anoksiske tilstand. Vi vil bruke en moderne sekvenseringsteknikk, ‘single-cell sequencing’, til å se helt ned i en enkelt celle, hvor mye de ulike gener er uttrykt. Denne informasjon kan brukes til å identifisere ulike celletyper og hvordan de endrer ekspresjonen av gener når hjernen har blitt utsatt for anoksi. Det er også uklart om det molekylære maskineri og de nødvendige endringer i genekspresjon er påvirket av endringer i DNA metylering, en epigenetisk form for regulering. Dette vil vi undersøke med sekvenseringsteknikken ‘whole-genome bisulphite sequencing’. Vi vil også undersøke de enzymer som er involvert i DNA metylering, samt tilstedeværelse og endring i ‘long non-coding RNA’. Dette RNA påvirker ekspresjonen av andre gener, og er en annen form for epigenetisk regulering. Anoksitoleranse er spennende fra et evolusjonært perspektiv, men er også viktig fordi oksygenmangel er sentralt i mange biomedisinske problemstillinger. Som når man får hjerneslag, hjerteinfarkt, eller tar ut organer for å redde et annet menneske. Forskningen beskrevet her vil danne et nødvendig grunnlag for fremtidige prosjekter på tvers av biovitenskap og medisin.

The crucian carp (Carassius carassius) is a champion when it comes to surviving without oxygen, and much is known about the physiological mechanisms involved. However, molecular mechanisms regulating the physiological responses are unexplored. Preliminary research has indicated that many thousands of genes change their expression in the brain in response to anoxia and re-oxygenation. The magnitude of this transcriptional response has led us to hypothesise that the response may differ between cell types and brain areas, and may be orchestrated by epigenetic mechanisms such as differential DNA methylation. Furthermore, we hypothesise that specific long non-coding RNAs may also be differentially expressed and contribute to regulation of the response. Accordingly, the primary objectives are to investigate for the first time in crucian carp 1) differentially DNA methylated regions using whole-genome bisulphite sequencing, and 2) differentially expressed genes in different cell types and brain areas using single-cell RNA sequencing. We will also investigate the expression and activity of the DNA methylating enzymes and long non-coding RNAs, and we will examine genes and proteins resulting from the sequencing in further details using more standardised techniques. The proposed research itself addresses an important knowledge gap concerning the molecular mechanisms underlying the physiological mechanisms of anoxia tolerance. While the importance of epigenetic mechanisms in a variety of diseases as well as hypoxia are fairly well-established, there is no knowledge about their role in coordinating the physiological response to anoxia and re-oxygenation in crucian carp. Although it might be argued that anoxia is just an extreme form of hypoxia, it is important to bear in mind that there is a big difference between having a little bit of oxygen and having no oxygen, and knowledge from studies on hypoxia in other animals cannot be directly transferred.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Budsjettformål:

FRIBIO2-FRIPRO forskerprosjekt, biologi

Finansieringskilder