Die Rolle des atypischen Cadherins Fat2 bei der Etablierung der planaren Zellpolarität im Drosophila Follikelepithel

• Antragsteller: Professor Dr. Christian Dahmann
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsbiologie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 265818698

Die Streckung von Geweben oder der Körperachse ist ein fundamentaler Vorgang während der Entwicklung von Tieren. Die Achse der Gewebestreckung wird oftmals durch die Etablierung einer planaren Polarität im Gewebe bestimmt. Die Gewebestreckung wird dann bewerkstelligt durch bestimmtes Zellverhalten wie gerichtete Zellformveränderungen, orientierte Zellteilung oder die räumliche Neuordnung von Zellen. Es ist jedoch unklar, wie planare Polaritätsinformation genutzt wird, um das Zellverhalten zu bestimmen. Ein gebräuchliches Modellsystem zur Analyse der Gewebestreckung ist das Ovar der Taufliege Drosophila, in dem sich das Ei als Teil einer Eikammer entwickelt. Eikammern sind anfänglich kugelförmig, strecken sich dann aber, um ihre charakteristische längliche Form anzunehmen. Ist die Streckung defekt, so entstehen kugelförmige Eier und die weiblichen Fliegen sind steril. Jede Eikammer besteht aus Keimbahnzellen und einem einschichtigen Follikelepithel, das die Keimbahnzellen umgibt. Wir hatten vormals gezeigt, dass das atypische Cadherin Fat2 in Follikelzellen gebraucht wird, um eine planare Polarität des Cytoskeletts und der extrazellulären Matrix zu etablieren. Diese planare Polarität des Cytoskeletts und der Fibrillen trägt zur Streckung der Eikammer bei. Es ist jedoch unbekannt, wie Fat2 diese planare Polarität bestimmt und wie die Streckung der Eikammer auf der Ebene individuellen Zellverhaltens ausgeführt wird.Das vorgeschlagene Projekt hat zwei Ziele. Erstens, es sollen die molekularen Mechanismen aufgeklärt werden mittels derer Fat2 die planare Polarität des Follikelepithels bestimmt. Zweitens, das Verhalten und die Dynamik der Follikelzellen während der Streckung der Eikammer soll analysiert werden. Das erste Ziel soll durch eine Struktur-Funktions-Analyse des Fat2 Proteins erreicht werden. Hierbei sollen die Regionen des Fat2 Proteins, die für die Ausbildung der planaren Polarität und für die Streckung der Eikammer kritisch sind, identifiziert werden. Das zweite Ziel soll durch Echtzeitmikroskopie von lebenden Eikammern mittels ‚Single Plane Illumination Microscopy’ erreicht werden. Hierbei wird das Verhalten und die Dynamik von Follikelzellen visualisiert und anschließend quantifiziert. Das Ausmaß, zu dem Zellen ihre Form gerichtet verändern, sich orientiert teilen oder sich räumlich neu ordnen wird bestimmt. Der Beitrag dieser einzelnen Formen des individuellen Zellverhaltens zu der Streckung der Eikammer wird dann analysiert. Schließlich, um die zellulären Mechanismen mittels derer Fat2 die Streckung der Eikammer bestimmt zu analysieren, werden wir das Verhalten der Epithelzellen in fat2 mutanten und wildtypischen Eikammern vergleichen. Wir erwarten, dass dieses Projekt neue Einsichten in die Mechanismen geben wird, die planare Polaritätsinformation mit dem Verhalten von individuellen Zellen und der Gestaltbildung auf der Ebene des Gewebes verbindet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen