Embryonale Zellmigrationen und Polarität in Caenorhabditis elegans
Final Report Abstract
Die Spezifizierung der biologischen Form – die Morphogenese – und deren genetische Grundlage ist eine weitgehend ungelöste Frage der modernen Biologie. Eine der möglichen Ursachen ist das Fehlen eines geeigneten experimentellen Systems. Überraschenderweise erlaubt der bisher als determiniert geltende Embryo von C. elegans Einblicke in diesen Prozess. Eine Kombination genetischer Methoden mit der relativ neuen 4D Mikroskopie, die eine Analyse des "Verhaltens" aller Zellen erlaubt, zeigt, dass sich die Zellen durch Sortierung in kohärenten Regionen anordnen und damit den Körperplan bilden. Neue quantitative bioinformatische Methoden zeigen, dass sich in bestimmten mutanten Embryonen die Anordnung und die Formen dieser Regionen ändern. Weiterführende Experimente, auch Manipulationen in vitro zeigen, dass sich die Zellen dabei nur lokal an ihren Nachbarn orientieren und dabei dem Prinzip folgen, dass das Schicksal der Zelle den Ort im Embryo definiert. Die Zelladhäsion wird bei dem Sortierungsprozess sehr schnell durch ein Adhäsionssystem, bestehend aus fünf Galectinen, die antagonistsch zu SUD-1 wirken, modelliert. Die für die Definition von Form absolut notwendige Polarität – zur Zuordnung der Schicksale und der Zellteilungsrichtungen – wird durch einen auf Wnt basierenden Staffellauf (relay) des Signals durch den Embryo getragen. Wir nennen das neue Phänomen der Musterbildung durch eine globale Sortierung von Zellen "Zellfokussierung". Damit läßt sich das Problem der Form auf die relative Anordnung von Zellen reduzieren. Die neuen Methoden erlauben es nun mit klassisch genetischen Methoden nach den genetischen und molekularen Grundlagen der Form zu suchen.
Publications
- "Musterbildung in Caenorhabditis elegans: Zellfokussierung und embryonale Polarität" (2005)
Marcus Bischoff
- "Charakterisierung der Musterbildung durch Zellwanderungen in Caenorhabditis elegans" (2006)
Arend Hintze
- "Funktionelle Modulation der Zelladhäsion durch sud-1 und Galectine im Caenorhabditis elegans Embryo" (2006)
Matthias Müller
- (2006) A Posterior Centre Establishes and Maintains Polarity of the Caenorhabditis elegans Embryo by a Wnt-dependent Relay Mechanism. PloS Biology, 4:e396
Marcus Bischoff and Ralf Schnabel
(See online at https://doi.org/10.1371/journal.pbio.0040396) - (2006) Fate dependent global cell sorting in the C. elegans embryo defines a new mechanism for pattern formation. Developmental Biology 294: 418-431
Ralf Schnabel, Marcus Bischoff, Arend Hintze, Anja-Kristina Schulz, Hans Meinhardt and Harald Hutter
(See online at https://doi.org/10.1016/j.ydbio.2006.03.004) - (2006) Global cell sorting is mediated by local cell-cell interactions in the C. elegans embryo. Developmental Biology, 294, 432-444
Marcus Bischoff and Ralf Schnabel
(See online at https://doi.org/10.1016/j.ydbio.2006.03.005) - (2009) Latrophilin Signaling Links Anterior-Posterior Tissue Polarity and Oriented Cell Divisions in the C. elegans Embryo.Developmental Cell 17, 494-504
Tobias Langenhan, Simone Prömel, Lamia Mestek, Behrooz Esmaeili, Helen Waller-Evans, Christian Hennig Yuji Kohara, Leon Avery, Ioannis Vakonakis, Ralf Schnabel and Andreas P. Russ
(See online at https://doi.org/10.1016/j.devcel.2009.08.008)
