Definition des Mechanismus, der die multivalenten Strukturen von Zellkontakten während morphogenetischen Aktivitäten reguliert
Entwicklungsbiologie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Adherens junctions (AJ) sind für die Unversehrtheit von Geweben verantwortlich, da sie für ordnungsgemäße Zell-Zell-Verbindungen, aber auch für die Wahrnehmung von Kräften und die Kommunikation über das Zytoskelett sorgen. Eine Störung dieser Eigenschaften kann zur Metastasierung von Krebszellen, zu Krankheiten und zu Störungen in der Embryonalentwicklung führen. Aus diesem Grund ist das Verständnis der Bildung, Integrität und Funktion der AJ von entscheidender Bedeutung. Die Kernkomponenten der AJ bestehen aus E-Cadherin, das die Zellmembran überspannt und mit dem extrazellulären Teil von E- Cadherin benachbarter Zellen sowie mit dem Zytoskelett im inneren der Zelle verbunden ist. Mehrere Proteine sichern und verstärken diese Verbindung jedoch, wenn Zellen unter Spannung stehen, ihre Form verändern oder sich teilen. In meiner Arbeit schlage ich vor, dass diese Proteine nicht in einem einfachen Upstream-Downstream-Weg agieren, sondern als verstärkende Knotenpunkte eines Netzwerks, das sich zeitlich und räumlich verändert. Ich untersuchte die Rolle von Polycheatoid (Pyd) innerhalb dieses Netzwerks in Embryonen der Fruchtfliege Drosophila melanogaster, in der AJ-Proteine und -Struktur hoch konserviert sind. Das Ortholog von Pyd in Vertebraten, ZO-2, ist dafür bekannt, dass es die Spannung der AJ, die Lokalisierung anderer AJ-Proteine und den F-Aktin Turnover reguliert. In meiner Arbeit habe ich herausgefunden, dass Pyd in einer breiten und wolkenartigen Form an und um AJs lokalisiert ist. Diese Lokalisierung könnte ein Hinweis auf eine Phasentrennung sein, was auch durch die Sequenzinformationen des Proteins, das lange ungeordnete Regionen enthält, unterstrichen wird. Außerdem habe ich herausgefunden, dass Pyd die Dynamik der AJ während des Entwicklungsprozesses der Keimbandverlängerung unterstützt. Embryonen, die für pyd-mutant sind, haben eine verlangsamte AJ-Dynamik und eine geringere Spannung der AJ. Darüber hinaus habe ich festgestellt, dass die planar polarisierten Proteine in pyd-Mutanten hyperpolarisiert sind. Diese Befunde lassen vermuten, dass Pyd bei der Verstärkung der Verbindung zwischen AJ und Zytoskelett eine Rolle spielt. Interessanterweise ist die Funktion von Pyd für die Lokalisierung anderer AJ-assoziierter Proteine an AJs entbehrlich. Es ist jedoch möglich, dass Pyd aufgrund seiner Fähigkeit zur Phasentrennung zur Stabilisierung dieser Proteine an der AJ beiträgt. Interessanterweise führte die Überexpression von Pyd zu verschiedenen Phänotypen, darunter ektopische Furchen und Entwicklungsstörungen. Dies könnte auf eine ausgleichende Funktion von Pyd hindeuten, bei der ein Zuwenig oder Zuviel an Pyd zu einer Störung des Gleichgewichts zwischen AJ und Zytoskelett führen könnte. Insgesamt führte meine Arbeit zu einem besseren Verständnis der Verbindung zwischen AJ und Zytoskelett und der Rolle von Pyd in diesem System.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
-
Scribble and Dlg organize a protection racket to ensure apical–basal polarity. Proceedings of the National Academy of Sciences, 117(24), 13188-13190.
Schmidt, Anja & Peifer, Mark
-
Polychaetoid/ZO-1 strengthens cell junctions under tension while localizing differently than core adherens junction proteins. Molecular Biology of the Cell, 34(8).
Peifer, Mark; Schmidt, Anja; Finegan, Tara; Häring, Matthias; Kong, Deqing; Fletcher, Alexander G.; Alam, Zuhayr; Grosshans, Jörg & Wolf, Fred
