Proteininteraktionen in der Signalkaskade des Arylhydrokarbonrezeptors im Zebrabärbling (ESA)

Projektlaufzeit: 2013-2016

Leitung:

Prof. Dr. rer. nat. Henner Hollert
Dr. rer. nat. Steffen Keiter

Bearbeitung:

Dipl.-Biol. Henriette Meyer-Alert

Projektpartner:

DBU
 

Hintergrund:

In den vergangenen Jahren hat sich bezüglich Versuchen an Wirbeltieren zur Chemikalienbewertung aufgrund ethischer Bedenken ein deutlicher Wandel vollzogen. Dies spiegelt sich auch insbesondere in der europäischen Gesetzgebung wider. So wird in Artikel 4 der EU-Direktive 2010/63/EU zum Schutz von Versuchstieren gefordert, Tierversuche zu reduzieren, zu präzisieren und schließlich durch Alternativen zu ersetzen. Des Weiteren verlangt die aktuelle europäische Verordnung zur Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals (REACh) explizit die Entwicklung alternativer Testverfahren für die Bewertung der von Stoffen ausgehende Gefahren. In Deutschland ersetzt seit 2005 der Fischembryotest (FET; DIN 38415-T6) den akuten Toxizitätstest mit adulten Fischen in der Abwasserbewertung. Darüber hinaus wurde der FET in einer ISO verankert (ISO 18055, 2007). In verschiedenen Studien konnte außerdem gezeigt werden, dass eine hohe Korrelation zwischen dem akuten Fischtoxizitätstest und dem FET besteht, sodass im April dieses Jahres die Arbeitsgruppe der nationalen Koordinatoren des OECD-Prüfrichtlinienausschusses die Annahme des Fischembryotests als OECD Guideline No. 236 zur Testung von Chemikalien beschloss.
Im vom Institut für Umweltforschung der RWTH Aachen geleiteten und koordinierten BMBF Ver-bundprojekt DanTox wurden verschiedene, spezifische, eukaryotische Testverfahren entwickelt, um das ökotoxikologische Schädigungspotenzial belasteter Sedimente zu untersuchen sowie molekulares und physiologisches Grundlagenwissen über die Mechanismen der Schadwirkung in Embryonen des Zebrabärblings zu erlangen. Ein Schwerpunkt des Verbundprojekts war die Untersuchung des Fremdstoffmetabolismus mit Hilfe Arylhydrokarbon-Rezeptor-(AhR)vermittelter Effekte, sowie Veränderungen im Genexpressionsmuster, die durch Umweltproben und ausgewählte Chemikalien mit toxischer Wirkung verursacht werden. Einer der wichtigsten Befunde war, das nach Belastung mit Sedimenten und Schadstoffen eine zeitliche Diskrepanz der AhR-vermittelten Aktivität auf genetischer und enzymatischer Ebene vorliegt, die durch den gegenwärtigen, wissenschaftlichen Kenntnisstand nicht erklärt werden kann. Allerdings sind die Relevanz und Verlässlichkeit des FET nur dann gesichert, wenn über sichtbare, phänotypische Veränderungen hinaus die molekularen Signalwege im Detail verstanden sind. Daher ist das genaue Verständnis des Fremdstoffmetabolismus in den frühen Stadien des Embryos des Zebrabärblings, das im hier beantragten Dissertationsvorhaben untersucht werden soll, von höchster Bedeutung, um das wissenschaftliche Fundament der Chemikalientestung mittels Danio rerio zu stärken.
Dieses Ziel soll durch die Testung von fünf Klassen der Emerging Pollutants erreicht werden. Embryonen des Zebrabärbling sollen gegenüber Vertretern aus den Gruppen der Flammschutzmittel, polybromierten Biphenyle, polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe und Dioxine über verschiedene Zeitspannen exponiert werden. Ihr mode of action wird anschließend anhand der bekannten Moleküle, die an der Signalkaskade des Arylhydrokarbonrezeptors beteiligt sind, auf transkriptioneller und auf Proteinebene analysiert werden. Zusätzlich werden die Auswirkungen auf die Aktivität der Cytochrome P450, die am Schadstoffmetabolismus und u. U. an der Aktivierung vom Schadpotential einer Umweltchemikalie beteiligt sind, untersucht.
Darüber hinaus wird das beantragte Projekt durch Kooperationspartner an der Technischen Hoch-schule Wildau und der University of Saskatchewan mit Expertise und Analysen zu Transkriptom und Proteom unterstützt.
So kann ein wichtiger Beitrag zum Verständnis der Signalwege geschaffen werden, die durch Chemikalieneinwirkung hervorgerufen werden. Deshlab passt das hier vorgestellte Promotionsvorhaben besonders gut in den Stipendienschwerpunkt der integrierten Chemikalienbewertung.