Etablierung mechanischer Heterogenität der Extrazellulären Matrix durch AdamTS Proteasen in der Eikammer von Drosophila

• Antragsteller: Dr. Uwe Töpfer
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsbiologie ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Biophysik ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 512432663

Die Gestaltung von Geweben und Organen in Ihre finale Form benötigt die dynamische Interaktion der Extrazellulären Matrix (ECM) und den darunter liegenden Zellen. Die mechanischen Fähigkeiten der ECM werden durch Zellen erkannt und in Signale übertragen, mit denen die Zellen sich durch intrazelluläre Veränderung an die mechanische Umgebung adaptieren. Dabei ist nur wenig darüber bekannt, wie die ECM im sich entwickelnden Organ lokal verändert wird, um mechanische Heterogenität herbei zu führen und wie diese Unterschiede die Zelldynamik und Morphogenese steuern. Die Eikammer von Drosophila ist ein exzellentes Modellsytem um zu untersuchen wie Heterogenität in der ECM etabliert wird und wie dadurch die Form von Geweben und Organen beeinflusst werden. Eikammern sind ursprünglich rund und elongieren entlang Ihrer anterior-posterioren Achse. Die mechanische Heterogenität der ECM ist durch eine geringere Steifigkeit an den terminalen Regionen und einer höheren Steifigkeit in der zentralen Region charakterisiert und ist entscheidend für die Formgebung des Gewebes. Wie dieser mechanische Gradient entsteht und wie die unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften der ECM das Zellverhalten lenken, ist weitestgehend unbekannt. Um diese Fragen zu adressieren, beinhaltet dieses Projekt zwei Ziele. Im ersten Teil möchte ich die voraussichtliche Rolle von Adam-TS Proteasen für die lokale Remodellierung der ECM charakterisieren und mit Messungen der biophysikalischen Eigenschaften der ECM vergleichen. Dabei ist noch unklar welche strukturellen Parameter und welche Materialeigenschaften die Morphogenese beeinflussen und wie diese zusammenhängen. Diese vergleichende Analyse der strukturellen und mechanischen Veränderungen soll einen Überblick liefern, der fundamentale Einblicke in die Rolle der ECM für die Morphogenese bereitstellt. Im zweiten Teil möchte ich der Frage nachgehen, wie regional unterschiedliche mechanische Eigenschaften der ECM das Zellverhalten beeinflussen um die Elongation der Eikammer zu steuern. Dabei möchte ich die Verbindung zwischen Musterbildung entlang der anterior-postioren Achse und ECM Mechanik erforschen. Um zu verstehen wie die mechanische Heterogenität der ECM zu unterschiedlichen Zellverhalten führt, möchte ich die Mechanotransduktion und die für mechanische Kräfte sensitive Dynamik von Zellkontakten analysieren sowie den Einfluss von ECM Remodellierung durch AdamTS Proteasen auf diese Prozesse.Dieses Projekt soll Einblicke in die gezielte Remodellierung der ECM und der Rolle einer heterogenen ECM für die Gestaltung von Geweben und Organen verschaffen.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Kanada
• Gastgeber: Professor Dr. Guy Tanentzapf