Metabolomische Analyse der oxidativen Stressantwort in Chlamydomonas reinhardtii

Eine Vielzahl von Chemikalien führen zur Bildung von reaktiven Sauerstoff Spezies oder oxidativem Stress. Oxidativer Stress ist von grosser Bedeutung für photosynthetisierende Organismen wie die Grünalge Chlamydomonas reinhardtii die für die Kohlenstofffixierung auf Licht angewiesen sind. Wenn das Gleichgewicht zwischen Lichteinstrahlung und Energievergrauch gestört ist, kann es zu einem Überschuss an reaktiven Sauerstoffspezies kommen die zu Schäden an DNS, RNS, Proteinen und Lipiden führen.

Trotz einer riesigen Datenmenge zu chemischen, physikalischen und biologischen Stressoren, zu toxikologischen Wirkmechanismen und Dosis-Wirkungsbeziehungen, fehlt das Wissen über die Wirkmechanismen, die oxidativen Stress mit Kurz- oder Langzeitschäden verbinden.

Metabolomische Profile und gezielte Metabolitenanalyse bietet die Möglichkeit die zelluläre Antwort auf oxidativen Stress besser zu verstehen und molekulare Wirkmechanismen mit physiologischen Endpunkten zu verbinden. Der grosse Vorteil von Metabolomics, ist dass das Metabolom rasch reagiert im Vergleich zu physiologischen Enpunkten. Dadurch erlauben diagnostische Biomarker eine Vorhersage zu phenotypischen Veränderungen, lange bevor diese manifest werden. Mit diesem Projekt haben wir begonnen

• globales und zielgerichtetes metabolomisches Profiling an der Eawag zu etablieren
• die integrale metabolomische Antwort von C reinhardtii auf oxidativen Stress abzubilden und die Schlüsselmechanismen zu identifizieren
• metabolomische Profile nach Kurz- und Langzeitexposition an sublethalen Konzentrationen von oxidativen Stressoren (Paraquat, Norflurazon, Ag, Pb) zu vergleichen. Uns interessieren insbesondere Unterschied in den Profilen welche Hinweise auf biochemische Pfade erbringe die spezifisch bei Kurz- oder Langzeitexposition aktiviert werden.

Die Datenanalyse zielt darauf hin durch oxidativen Stress aktivierte biochemische Pfade und Netzwerke zu identifizieren und diese mit physiologischen Endpunkten wie Wachstum und photosynthetischer Aktivität in Verbindung zu bringen.

Finanzierung

Eawag discretionary funds