Definition des Mechanismus, der die multivalenten Strukturen von Zellkontakten während morphogenetischen Aktivitäten reguliert

• Antragstellerin: Dr. Anja Schmidt
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Entwicklungsbiologie
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 459763940

In meinem Projekt werde ich weitere Erkenntnisse darüber gewinnen, wie Zellen während morphogenetischer Prozesse, bei denen die Adherens Junktions dynamisch auf Veränderungen der Zellform und mitotische Aktivität reagieren müssen, aneinander haften bleiben. Ein Scheitern dieses Prozesses kann zu Entwicklungsstörungen und Metastasierung von Krebszellen führen. Meine Hypothese lautet, dass diese dynamische Reaktion auf der Struktur der Junktion mit multivalenten Domänen beruht, die die Verbindung mit dem Zytoskelett regulieren. In dieser Studie werde ich die Rolle der Junktion-assoziierten Proteine Polycheatoid (Pyd)/ ZO-1 und Canoe (Cno)/ Afadin in embryonalen Geweben von Drosophila melanogaster untersuchen. Die Prozesse der Keimbandverlängerung und des dorsalen Verschlusses bieten ein nützliches Werkzeug, da sie durch hohe Gewebekräfte aufgrund von Zellinterkalation, Mitose und Gewebebewegung definiert sind. Bei cno und pyd mutanten Embryonen wurden Gewebsrisse und gestörte Zellformen besonders in Regionen mit erhöhtem Gewebestress beobachtet. Daher scheinen diese Proteine den Junktions Robustheit zu verleihen, indem sie den Junktionkomplex mit dem Zytoskelett zu verbinden. Ihre mechanistische Rolle in diesem Prozess blieb jedoch unklar. Ich werde den Einfluss von Pyd auf die Robustheit der Junktion durch detaillierte Untersuchung von mutanten Phänotypen analysieren und die Rolle bekannter Pyd-Interaktoren in diesem Prozess untersuchen. Vorläufige Daten konnten gestörte Zellformen in pyd-Mutanten während des Prozesses der Keimbahnverlängerung bestätigen. Diese könnten ein Ergebnis einer gestörten Junktion-Dynamik sein. Weitere Untersuchungen an fixierten und lebenden Embryonen werden eine detaillierte Beschreibung und Quantifizierung der Zellformen, der Zellinterkalation und der Junktion-Dynamik umfassen, was zum Verständnis der Funktion der Junktion-assoziierten Proteine beitragen wird. Die Tatsache, dass Zellen innerhalb eines Gewebes dynamisch sind, erfordert dynamische Junktions, die die Integrität des Gewebes während der Mitose, der Zellinterkalation und der Zellformveränderungen gewährleisten müssen. Daher sollte die stabile Junktion einerseits für Steifigkeit sorgen, andererseits aber auch flexibel auf Veränderungen reagieren. Ich stelle die Hypothese auf, dass der Junktionkomplex und seine Verbindung zum Zytoskelett eine Substruktur aus interagierenden Proteinen aufweist, die beide Anforderungen erfüllen. Indiz für eine potenzielle Substruktur ist die partielle Segregation der Junktion-assoziierten Proteine Arm, Cno und Baz in Drosophila-Epithelien. Ich werde die Substruktur der Junktions in Drosophila-Embryonen und Zellkultur mit Hilfe der hochauflösenden Mikroskopie weiter aufschlüsseln. In beiden Systemen werde ich die Dynamik der Zellübergänge während ihrer Reifung und Erhaltung untersuchen. Darüber hinaus werde ich die Substrukturen innerhalb eines Gewebes vergleichen, das unterschiedliche Kräfte aufweist.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Mark Peifer, Ph.D.