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Artikelaktionen

Projekt 3: Männchen-Weibchen-Interaktion

Männchen-Weibchen-Interaktion in Schistosoma mansoni: Analyse von Kompetenzfaktoren des Männchens

 

Schistosomen besitzen eine außergewöhnliche Reproduktionsbiologie. Zum einen gehören sie zu den wenigen Vertretern der Trematoda, welche zwei getrennte Geschlechter entwickelt haben, zum anderen ist die sexuelle Reifung des Weibchens und damit die Eiproduktion von einem permanenten Paarungskontakt mit dem Männchen abhängig. Mit Hinblick auf die Bedeutung der Eier für die Pathogenität der Schistosomiasis wie auch für die Vermehrung des Parasiten ist ein detailliertes Verständnis dieser Prozesse ein wichtiger Ansatzpunkt auf der Suche nach alternativen Behandlungsstrategien zu gegenwärtig limitierten Therapieansätzen1.

Während ein Fokus der Forschung auf der paarungsinduzierten Entwicklung der weiblichen Reproduktionsorgane sowie beteiligter Gene und Signalprozesse lag, wurde der Einfluss der Paarung auf das Männchen bisher vernachlässigt. Obwohl die Morphologie des männlichen Wurms vom Paarungskontakt unbeeinflusst scheint, offenbarten aktuelle Transkriptom-Studien einen bedeutenden Einfluss der Paarung auf Ebene der Genregulation, einschließlich der Gonaden2,3,4

Ziel dieses Projekts ist die Charakterisierung paarungsabhängig regulierter Gene im Männchen. Hierbei liegt ein Schwerpunkt auf der Identifizierung sogenannter Kompetenzfaktoren. Damit sind Gene gemeint, deren Expression im Männchen für eine Induktion von Paarungs- und Reifungsprozessen im Weibchen essentiell sind.    

 

SH Micr_SupSage_jpg.jpg
Vergleichende Analysen von RNA aus paarungserfahrenen und paarungsunerfahrenen Würmern führten zur Identifikation paarungsabhängig transkribierter Gene in S. mansoni-Männchen. Insgesamt wurden durch Techniken wie SuperSAGE und Microarray Transkripte von 6326 Genen nachgewiesen (A, Schnittmenge), von denen nach statistischer Analyse beider Methoden 29 als signifikant und differentiell transkribiert definiert werden konnten (B, mittlere, dunkel-orange Schnittmenge)2.

 

SH qPCRs_jpg.jpg
Verifizierung der paarungsabhängigen Transkription von Genen mittels qRT-PCR (graue Balken entsprechen biologischen Replikaten, der Mittelwert ist schwarz dargestellt). Die Unterschiede in den Transkriptraten zwischen paarungserfahrenen und ‑unerfahrenen Männchen ist als log2ratio angegeben. Farbige Balken entsprechen den Ergebnissen der vormaligen Transkritpom-Analysen2,4. Positive Werte bedeuten eine erhöhte Transkription des jeweiligen Gens in S. mansoni-Männchen nach Paarungskontakt. Gene, deren Transkription in paarungserfahrenen Männchen reduziert ist (und damit in paarungsunerfahrenen Männchen erhöht), zeigen hingegen negative Werte. 

 

1Beckmann S, Quack T, Burmeister C, Buro C, Long T, Dissous C, Grevelding CG (2010). Schistosoma mansoni: Signal transduction processes during the development of the reproductive organs. Parasitology 137(3):497-20.

 

2Leutner S, Oliveira KC, Rotter B,  Beckmann S, Buro C, Hahnel S, Kitajima JP, Verjovski-Almeida S, Winter P, Grevelding CG (2013). Combinatory microarray and SuperSAGE analyses identify pairing-dependently transcribed genes in Schistosoma mansoni males, including follistatin. PLoS Negl Trop Dis. 7:e2532.

 

3Hahnel S, Quack T, Parker-Manuel SJ, Lu Z, Vanderstraete M, Morel M, Dissous C, Cailliau K, Grevelding CG (2014). Gonad RNA-specific qRT-PCR analyses identify genes with potential functions in schistosome reproduction such as SmFz1 and SmFGFRs. Front Genet. 5:170.

 

4Lu Z, Sessler F, Holroyd N, Hahnel S, Quack T, Berriman M, Grevelding CG (2016). Tissue-specific and pairing-dependent gene expression in the gonads of the blood fluke Schistosoma mansoni. Sci Rep. 6:31150.