Koordination und Kommunikation zwischen Keimbahn und Soma während der Spermatogenese von Drosophila: Die Bedeutung der kortikalen Polaritätsproteine Dlg, Lgl und Scrib für die Homöostase der Hoden

• Antragstellerin: Dr. Fani Papagiannouli
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsbiologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 290468141

Die Kommunikation zwischen Zellen als auch Signale, die über kurze Distanzen wirken, sind wichtige Komponenten um funktionale Gewebe aufzubauen. In jedem adulten Gewebe, das Stammzellen beherbergt, beruhen Homöostase und Reparatur des Gewebes auf dem Informationsaustausch der Stammzellen mit der lokalen Mikroumgebung. Am exzellenten System des Drosophila-Hodens kann in vivo untersucht werden, auf welche Weise eng benachbarte Zelltypen zur Koordination ihrer Ko-Differenzierung wechselseitig kommunizieren, da die somatischen Zyst-Stammzellen und die somatischen Zystzellen -zusammen als Zystzellen (ZZ) bezeichnet-, die Keimzellen einkapseln und so eine Zysten-Mikroumgebung herstellen. Wie diese fest verpackten ZZ kortikale Polarität und Veränderungen der Zellform mit Hinzufügen von Membranen, zellulären Transport und Signalübermittlungen an den Kontaktstellen koordinieren können ist nicht aufgeklärt, noch wurde ein Mechanismus beschrieben, wie die ZZ sich verlängern und die Keimzellen in den verschiedenen Differenzierungsstadien umhüllen. Meine Daten deuten darauf hin, dass die ZZ von entscheidender Bedeutung für die Integrität der Soma-Keimzell-Zysten sind, und dass eine funktionale Mikroumgebung die Voraussetzung für die Zell-Keimbahn-Koordination der Zysten hinsichtlich Signalaustausch und Ko-Differenzierung ist. Erstklassige Kandidaten für diese Interaktion sind Dlg, Scrib und Lgl, hochkonservierte Polaritäts- und Strukturproteine, die im kortikalen Bereich der ZZ des Hoden lokalisiert sind und die Integrität der testikulären Zysten kontrollieren. Die unmittelbaren Herausforderungen sind: (1) die Aufklärung von Polarität und Architektur der ZZ, (2) die Untersuchung der Rolle von Dlg für die Funktion der ZZ und für die Zystzell-Keimzell-Koordination, und zwar durch die Charakterisierung des Dlg-Phänotyps und der Proteindynamik sowie durch die Entschlüsselung der funktionalen Rolle der Proteindomänen von Dlg, und (3) die Untersuchung, wie und in welchem Ausmaß Dlg mit Lgl und Scrib zusammenarbeitet, um die Polarität und Funktion der ZZ zu fördern. Die systematische Analyse der Funktion von Dlg, Scrib und Lgl wird nicht nur die Architektur der ZZ aufklären, sondern auch entscheidende Mechanismen und deren Komponenten, die an der lokalen Zystzell-Keimbahn-Kommunikation beteiligt sind, ermitteln. Durch die Anwendung etablierter genetischer Werkzeuge, zelltyp-spezifischer Marker und hochauflösender bildgebender Techniken können wir die Zellfunktion innerhalb der Soma-Keimbahn Mikroumgebung räumlich-zeitlich kontrolliert manipulieren um so zu entschlüsseln, wie Signalübertragung, Membrantransport, morphologische Zellveränderungen und Polarität etabliert, beibehalten und koordiniert werden. Die Aufklärung der Mechanismen und Faktoren, welche die Polarität und die Kommunikation zwischen Soma und Keimbahn regulieren, wird molekulare Modelle für regulatorische Strategien identifizieren, die auch für andere Gewebe und Stammzellsysteme relevant sind.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeberin: Professorin Dr. Margaret T. Fuller