Die Rolle mitotischer Asymmetrien für Wnt- und Bmp-Signaling

• Antragsteller: Dr. Philipp Vick
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsbiologie
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2012
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 189220577

Der Wnt-Signalweg ist in embryonalen Stammzellen aktiv und außerdem wichtig für die Ausbildung der anterior-posterioren (vorne-hinten) Achse während der Embryogenese. Der Bmp-Signalweg reguliert die dorso-ventrale (bauchseitig-rückenseitige) Achse, so dass durch beide zusammen ein Kartesisches Koordinatensystem im Embryo gebildet wird. Eine Vernetzung beider Signale wurde auf Ebene des Bmp-Transkriptionsfaktors Smad1 gezeigt, dessen Abbau durch Wnt-Signale verhindert wird. Interessanterweise akkumulieren in sich teilenden embryonalen und somatischen Zellen Smad1 und andere durch Phosphorylierung zum Abbau markierte Proteine ungleichmäßig neben dem Zellkern. Dadurch erbt eine der Tochterzellen mehr dieser Proteine, was die Frage nach der Regulation dieses Mechanismus und seiner Funktion für Zellteilungen und Embryonalentwicklung aufwirft. In ersten Zellkultur-Experimenten konnten wir sehen, dass der Prozess des asymmetrischen Sortierens durch Wnt-Aktivierung verstärkt wird. Von großer Bedeutung war, dass dies außerdem zu einer asymmetrischen Ansammlung von aktiven Signalweg-Komponenten im Zellkern führte.In diesem Projekt werde ich zuerst die Natur des Einflusses von Wnt auf zelluläre Asymmetrien untersuchen. Als zweiten Teil werde ich mit verschiedenen Ansätzen analysieren, ob diese Asymmetrien Unterschiede in der Signalaktivität der Tochterzellen reflektieren. Es wäre bedeutend aufzuzeigen, ob Wnt- und Bmp-Aktivität ebenfalls asymmetrisch sind, was unterschiedliche Zellschicksale implizieren würde. Schließlich werden solche Analysen auf Embryonen ausgeweitet um aufzudecken, ob dies ein generelles Polaritäts-Phänomen von sich teilenden Zellen ist und um dies mit der Regulierung der Achsenentstehung durch Wnt und Bmp zu verknüpfen.Zusammengenommen soll dieses Projekt zur Klärung beitragen, wie grundlegende binäre Entscheidungen während Zellteilungen mit der Achsenentstehung in komplexen Embryonen in Verbindung stehen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Edward M. de Robertis, Ph.D.