A KLÍMVÁLTOZÁS POTENCIÁLIS HATÁSÁNAK MODELLEZÉSE ZEBRADÁNIÓN (DANIO RERIO) Ferincz Árpád, Csenki Zsolt, Gazsi Gyöngyi, Csepeli Andrea, Lefler Kinga Katalin, Kövesi Judit, Appl Ádám, Garai Edina, Czimmerer Zsolt, Kovács Róbert, Reining Márta, Ráth Szilvia, Bakos Katalin, Urbányi Béla

A klímaváltozásról…  Napjaink talán legfontosabb környezeti kihívása  Globális hatás első sorban a mezőgazdasági termelésen keresztül  Hazánk térségére:  időjárási szélsőségek  megjelenési gyakoriság, intenzitás  Új, eddig ismeretlen kihívások a halászati ágazat számára

A klímaváltozás pontenciális hatása a halakra szaporodás ívási időszakok eltolódása ivarérés nemek aránya táplálkozás felgyorsult anyagcsere → magasabb takarmányigény elvileg magasabb hozam (DE!) A molekuláris háttér nem tisztázott!

Célkitűzés Arra kerestük a választ, hogy egyes, az izomfejlődés szabályozásában szerepet játszó gének (myoD1 és myogenin) expressziója hogyan változik a hőmérséklet függvényében

Vizsgálataink felépítése 31±1°C 25±1°C Szaporodásbiológiai és növekedés vizsgálatok Etológiai vizsgálatok Molekuláris biológiai vizsgálatok P0P0 F4F4

Az izomfejlődésben szerepet játszó gének: az mrf géncsalád A mrf géncsalád tagjai: MyoD, Myf5, Mrf4, miogenin MyoD1: a miogenezis első lépései Mioblaszt diffenrenciálódása izomjetté Miogenin: konzervált az emlősök és a halak genomjában A differenciálódott izomsejtek fúziója A MyoD fehérje 3D-s grafikai modellje

A zebradánió (Danio rerio), mint modellállat pontyfélék (Cyprinidae) családja szubtrópusi teljes genomja ismert Előnyök: egyszerűen tartható és szaporítható fejlődésbiológiája ismert áttetsző ikrahéj, jól nyomon követhető fejlődés nem táplálkozó lárvaállapotig, a rajtuk végzett kutatások nem minősülnek állatkísérletnek

Anyag és módszer Zebradánió: vad típusú AB vonal. 25°C, 27°C, 29°C és 32°C hőmérsékleten. Mintavétel: 3, 5, 10 és 14 napos korban. Az elvégzett vizsgálatokról: 1.Homogenizálás, RNS tisztítás 2. Reverz transzkripció – cDNS írása 3. Primertervezés 4. PCR reakció optimalizálása - miogenin, myod1 géntermék kimutatása 5. Géntermékek vizsgálata (Real-time PCR)

Eredmények A miogenin és myoD1 génre tervezett PCR reakciók optimalizálása  Ne keletkezzenek: - áltermékek - primer dimerek  Választott hőmérséklet: 58°C

Különböző hőmérsékleteken tartott zebradánió lárvák miogenin és myoD1 gén kifejeződése A miogenin (A) és a myoD1 (B) géntermékeket kimutató real-time PCR-ek olvadáspont görbéi. Sikeres optimalizálás !

A 3 vizsgált gén (miogenin, myoD1 és elongációs faktor-1) egy mintából származó amplifikációs görbéi.

A myoD1 gén kifejeződésének vizsgálata Emelt hőmérsékleten (27, 29 és 32°C) tartott 3, 5, 10 és 14 napos (dpf) korú zebradánió lárvákban.

A miogenin gén kifejeződésének vizsgálata Emelt hőmérsékleten (27, 29 és 32°C) tartott 3, 5, 10 és 14 napos (dpf) korú zebradánió lárvákban.

A lárvák testalakulása A testhosszban nincs eltérés morfológiájában viszont igen: 25 és 27°C: normál testalakulás 29°C: aránytalanabb test 32°C: torzulások (tíz napos zebradánió lárvák)

A lárvák testalakulása (tizennégy napos zebradánió lárvák) 25, 27, 29°C: nincs jelentős eltérés 32°C: növekedés visszaesése, lárvák 80%-a elpusztult!

Következtetések Izomnövekedés–specifikus géntermékek: igazolható jelenléte  biomarkerként alkalmazható! 27°C: kontroll körülményekhez hasonló gén expressziós szint testalak: torzulások 29°C felett (lárvák nehéz alkalmazkodása) 29, 32 o C: 2 gén kifejeződése eltérő: - myod1: fokozódik - miogenin: csökken A halak fejlődésében megfigyelt torzulások: magyarázható a myoD1 – myogenin rendszer zavarával myoD1: elsődlegesen mioblaszt sejtek izomsejtté differenciálódásáért felel a myogenin az újonnan keletkezett izomsejt izomrostokhoz való fúziójáért a hőmérséklet-emelés hatására zavar az izomrostok épülésében: a keletkező nagyobb mennyiségű izomsejthez nem áll rendelkezésre megfelelő mennyiségű „izomrost-képző” faktor (myogenin)

Köszönöm a figyelmet!  Munkánkat az alábbi projektek keretében végeztük:  KTIA-AIK  KTIA-KMR  Kutató Kari Kiválósági Támogatás - Research Centre of Excellence-9878/2015/FEKUT