Beobachtung der Dynamik der Oogenese durch in vivo Lichtblatt-Mikroskopie

• Antragsteller: Professor Dr. Jan Huisken; Dr. Péter Lénárt
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Biophysik ; Entwicklungsbiologie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 505673695

Die Eizelle ist eine Zelle von große Bedeutung für alle sich sexuell fortpflanzenden Tiere, da sie ein haploides Genom, alle zellulären Bestandteile und den Grundplan für die embryonale Entwicklung liefert. Eine strenge Regulierung von zelluläre Komponenten während der Oogenese ist daher unerlässlich, um sowohl Unfruchtbarkeit als auch embryonalen Fehlbildungen zu vermeiden. Viele dieser Vorgänge sind noch nicht ausreichend erforscht, wobei der experimentelle Zugang zu Eizellen ein wesentlicher Faktor ist. Ein neuer Weg zur Überwindung dieser Beschränkungen wird derzeit durch alternative Modellorganismen eröffnet, insbesondere Meeresorganismen, die eine große natürliche Vielfalt bieten. Meeresorganismen eignen sich in der Regel gut für Mikroskopie, allerdings gekühltes Salzwasser als Medium schränkt derzeit die Anwendung vieler Bildgebungstechnologien ein. Unser interdisziplinäres Projekt zielt darauf ab, diese Beschränkungen zu überwinden, indem wir ein innovatives Lichtblattmikroskop entwickeln. Wir werden dies nutzen, um das Quallenmodell, Clytia hemisphaerica, zu verwenden, das ein großes, aber bisher ungenutztes Potenzial für die experimentelle Manipulation und Live-Imaging der Oogenese innerhalb des vollständig transparenten Tieres oder in autonom funktionierenden isolierten Ovarien hat. Unser Forschungsplan umfasst zwei Work Packages zur technischen Innovation und zwei, die sich mit der Etablierung der Animal-Vegetal-Polarität der Eizelle befassen, einem Schlüsselprozess, der den Körperplan der Larve vorgibt: Im WP1 werden wir modulare, auf Meeresorganismen zugeschnittene Lichtblattmikroskope mit integrierten Bildaufnahme- und Analyseabläufen entwickeln. In WP2 werden wir eine Reihe von molekularen Werkzeugen für die Expression von markierten Proteinen und mRNAs während der Clytia-Oogenese entwickeln, einschließlich transgener Linien. In WP3 werden wir diese Werkzeuge in lebenden Clytia-Ovarien einsetzen, um zu verstehen, wie das Mikrotubuli-Zytoskelett die Animal-Vegetal Polarität während der Oogenese etabliert, wobei wir uns auf die Lokalisierung des Zellkerns und der Fz1 mRNA konzentrieren, eine der drei Faktoren des Wnt-Pathways. In WP4 werden wir uns mit der Segregation der beiden anderen Wnt mRNAs, Fz3 und Wnt3, in entgegengesetzte kortikale Domänen während der meiotischen Reifung befassen. Für WP3 und 4 werden wir das Zytoskelett, mRNAs und andere zelluläre Komponenten live in 3D mit hoher Auflösung darstellen. Wir werden dies mit molekularen Perturbationen sowie mit Mikromanipulationen kombinieren. Unsere Ergebnisse werden wichtige konservierte Mechanismen aufdecken und auch ihre Evolutionsgeschichte beleuchten. Darüber hinaus wird dieses Projekt einen wichtigen Beitrag zur Erforschung der Oogenese leisten, indem es Clytia als Modellsystem etabliert, und maßgeschneiderte Lichtblattmikroskope bereitstellt, um das Potenzial von Meeresorganismen für mechanistische Studien in der biologischen Forschung zu nutzen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Großgeräte: Custom built Light Sheet Microscope
• Gerätegruppe: 5040 Spezielle Mikroskope (außer 500-503)
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Kooperationspartnerin: Professorin Dr. Evelyn Houliston