Die Rolle des Laminin B2 Gens und der extrazellulären Matrix während der Mesodermdifferenzierung von Drosophila melanogaster
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Muskulatur von Drosophila differenziert sich während der Embryonalentwicklung zur somatischen Bewegungsmuskulatur, Herzmuskulatur und zur viszeralen Darmmuskulatur, wobei letztere aus Ring- und Längsmuskeln besteht. Durch die Aktivität verschiedener Identitätsgene kommt es zur Festlegung dieser Gewebeschicksale. Die zu Darmmuskeln werdenden Zellen können ab diesem Zeitpunkt in Form von 11 Zellgruppen entlang der Körperachse von Embryonen sichtbar gemacht werden. Während der folgenden Differenzierungsprozesse verschmelzen diese Zellgruppen zunächst zu einem durchgehenden Band, das als Matrize für die auswachsenden Darmanlagen dient. Innerhalb des viszeralen Bandes werden die Zellen durch Signalmoleküle aus der angrenzenden Körpermuskulatur voneinander verschieden und bilden zwei Untergruppen von Zellen aus die reziprok miteinander zu zweikernigen Ringmuskeln verschmelzen. Im Anschluss an diesen Fusionsprozess strecken sich die Ringmuskeln sehr stark und nehmen eine spindelförmige Gestalt an. Die weitere Differenzierung erfolgt durch umwachsen der Mitteldarmanlage und verweben mit der Längsmuskulatur, so dass am Ende der Embryonalentwicklung ein feines Netz viszeraler Muskeln den Mitteldarm umhüllt und dabei auch für dessen regionale Untergliederung gesorgt hat. Wir haben in den hier zusammengefassten Analysen Mutanten identifiziert und teilweise detailliert charakterisiert, die zeigen in welche Einzelschritte die Ausbildung der Darmmuskulatur genetisch unterteilt werden kann. Nach der schon durch andere Arbeitsgruppen gut untersuchten Festlegung der Gewebeidentität und Ausbildung der 11 Zellgruppen bestätigen die von uns identifizierten Cluster-Phänotypen die durch verschiedene Segmentierungsgene gebildeten Zellanteile in den 10 Zellgruppen. Bei Verlust der jeweiligen Zellen werden die Cluster zu klein und es kann mangels Masse nicht zu einem Verschmelzen dieser Zellgruppen zu einem durchgängigen Band kommen. Nach der Ausbildung der verschiedenen Zellidentitäten innerhalb des Bandes kommt es zur anschließenden Myoblastenfusion, die von allgemeinen Fusionsgenen und nach Identifizierung einer ausschließlich viszeralen Fusionsmutante jetzt möglicherweise auch von einem gewebespezifischen Fusionsgen gesteuert wird. Die gestreckten zweikernigen Ringmuskeln müssen offensichtlich mit den Zellen der Entoderm Anlage in Kontakt treten, weil sich nur dadurch die Ringmuskeln weiter strecken können wie unsere gurt-Mutanten zeigen, bei denen die Zellen des viszeralen Bandes verharren und der eigentliche Defekt auf Seiten der fehlenden entodermalen Zellen liegt. Später müssen die sich weiter streckenden Muskelzellen weitere durch die extrazelluläre Matrix vermittelte Positionsinformationen vom sich bildenden Darm bekommen um diesen komplett umwachsen zu können, weil sie sonst wie im Fall der knödel-Mutanten den Darm nur teilweise umwachsen können. Offensichtlich kann auch dieser Streckungsprozess noch weiter unterteilt werden wie unsere neuen Mutanten mit unterschiedlichen Umwachsungsdefekten zeigen. Untersuchungen unserer Mutanten mit defekter extrazellulärer Matrix haben außerdem deren Bedeutung für die Differenzierung und/oder den Zusammenhalt der weiteren mesodermalen Gewebe wie Fettkörper, Körpermuskulatur und Herz gezeigt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2009). Fusion of circular and longitudinal muscles in Drosophila is independent of the endoderm but further visceral muscle differentiation requires a close contact between mesoderm and endoderm. Mech Dev 126(8-9), 721-736
Wolfstetter G, Shirinian M, Stute C, Grabbe C, Hummel T, Baumgartner S, Palmer RH and Holz A
- (2012). The role of LamininB2 (LanB2) during mesoderm differentiation in Drosophila. Cell Mol Life Sci 69(2), 267-282
Wolfstetter G and Holz A
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/s00018-011-0652-3) - (2014). Distinct genetic programs guide Drosophila circular and longitudinal visceral myoblast fusion. BMC Cell Biol. 2014 Jul 8, 15(1): 27
Rudolf A, Buttgereit D, Jacobs M, Wolfstetter G, Kesper D, Pütz M, Berger S, Renkawitz- Pohl R, Holz A und Önel SF
(Siehe online unter https://doi.org/10.1186/1471-2121-15-27)
