Konfokales Laser-Scanning Mikroskop
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Arbeitsgruppen am Institut für Genetik (Universität Mainz) befassen sich mit entwickungsgenetischen Forschungsthemen. Das verwendete Modellsystem, Drosophila nelanogaster, ist in idealer Weise geeignet, Untersuchungsansätze auf der genetischen, molekularen und zellulären Ebene zu vereinen. Entscheidend für die Forschungsprojekte aller Arbeitsgruppen sind daher die technischen Voraussetzungen für eine präzise Detektion von (Co-)Lokalisation, intrazellulärer Verteilung und Dynamik von Genprodukten und Strukturelementen in individuell identifizierbaren Zellen. Für solche Untersuchungen sind Doppel- und Mehrfachmarkierungen mit Fluoreszenzfarbstoffen notwendig, die nur mit einem hochauflösenden konfokalen Laser-Scanning Mikroskop (LSM) analysiert werden können. Das beschaffte LSM ermöglicht die simultane Anregung und exakte Lokalisation von bis zu fünf Fluoreszenzfarbstoffen auf der Ebene individueller Zellen und subzellulärer Strukturen sowie deren dreidimensionaler (3D) Darstellung. Darüber hinaus hat es sich als geeignet bewiesen, dynamische Prozesse (z.B. Zellwanderungen, Differenzierungsprozesse) in vivo über die Zeit (4D) zu verfolgen. Das LSM war somit im Berichtszeitraum als tägliches (und vollständig ausgelastetes) Arbeitsgerät an unserem Institut unverzichtbar und Voraussetzung für den erfolgreichen Verlauf aller Projekte. Diese sind im Folgenden kurz zusammengefasst: Die Arbeitsgruppe G. Technau befasst sich mit den Mechanismen der Entstehung von Zelldiversität und der Musterbildung im Zentralen Nervensystem (ZNS). Es konnten Aspekte der genetischen Kontrolle der Diversifizierung segmentaler Einheiten (Neuromere) des ZNS geklärt werden. Der Schwerpunkt der Analyse basiert auf der Rolle von Hox-Genen bei der segment-spezifischen Ausgestaltung von Zellstammbäumen identifizierter neuraler Stammzellen (Neuroblasten). Die Arbeitsgruppe A. Rogulja-Ortmann untersucht die Regulation und Funktion des Hox-Gens Ultrabithorax (Ubx) zu verschiedenen Zeitpunkten der Entwicklung, insbesondere bezüglich der Entstehung und der funktionellen Unterschiede der verschiedenen Varianten des Ubx-Proteins. In der Arbeitsgruppe G. Pflugfelder wurden Untersuchungen morphogenetischer Prozesse in der Entwicklung der Flügel- und Augenimaginalscheibe durchgeführt, insbesondere zur Funktion des Gens optomotor-blind (und seines menschlichen Orthologs TBX2) bei der Kontrolle von Zellmotilität. Die Arbeitsgruppe B. Altenhein hat den Ursprung aller embryonalen/larvalen Gliazellen des peripheren und zentralen Nervensystems klären können. Ferner wurden Kontrollfaktoren der Wanderung und Differenzierung spezifischer glialer Subpopulationen identifiziert und funktionell charakterisiert. In der Arbeitsgruppe R. Urbach wurde die präzise Kartierung sämtlicher Neuroblasten des ZNS und die Analyse ihrer spezifischen Expressionsmuster vervollständigt, der Ursprung und die Zellstammbäume einer wichtigen Struktur des Zentralhirns (Pilzkörper) geklärt und Mechanismen der dorso-ventralen Musterbildung im Gehirn analysiert. Die Arbeitsgruppe J. Urban hat die entwicklungsabhängige Veränderung der intranukleären Position verschiedener neuronal aktiver Genloci in Neuroblasten bestimmt und eine starke Korrelation zwischen Position und epigenetischer Expressionskontrolle festgestellt. Des Weiteren wird die Funktion verschiedener transient im Neuroblastenzellkern zurückgehaltener mRNAs analysiert. In der Arbeitsgruppe C. Berger werden neue Regulatoren der Zellteilung und Differenzierung neuraler Stammzellen untersucht. Ein weiterer Schwerpunkt ist die molekulare Beschreibung der zellulären Ruhephase und der Reaktivierung der neuralenStammzellen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2012). Origin of Drosophila mushroom body neuroblasts and generation of divergent embryonic lineages. Development 139(14), 2510-2522
Kunz T, Kraft KF, Technau GM and Urbach R
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(2012). The Dorsocross T-box transcription factors promote tissue morphogenesis in the Drosophila wing imaginal disc. Development 139, 2773-2782
Sui, L., Pflugfelder, G. O. and Shen, J.
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(2013). Abdominal-B and caudal inhibit the formation of specific neuroblasts in the Drosophila tail region. Development 140, 3552-3564
Bikholz O, Vef O, Rogulja-Ortmmann A, Berger C and Technau GM
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(2013). Dpp signaling inhibits proliferation in the Drosophila wing by Omb-dependent control of bantam in a region specific manner. Development 140, 2917-2922
Zhang, X., Luo, D., Pflugfelder, G.O. and Shen, J.
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(2013). Neuroblast pattern and identity in the Drosophila tail region and role of doublesex in the survival of sexspecific precursors. Development 140, 1830-1842
Birkholz O, Rickert C, Berger C, Urbach R, Technau GM
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(2013). Predetermined embrynic glial cells form the distinct glial sheaths of the Drosophila nervous system. Development 140, 3657-3668
von Hilchen, C, Bustos, A, Giangrande A, Technau GM, Altenhein, B
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(2013). The p21-activated kinase Mbt is a component of the apical protein complex in central brain neuroblasts and controls cell proliferation. Development 140(9): 1871-1881
Melzer, J., Kraft, K.F., Urbach, R., Raabe, T.
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(2014). The orthologous Tbx transcription factors Omb and TBX2 induce epithelial cell migration and extrusion in vivo without involvement of matrix metalloproteinases. Oncotarget 5(23): 11998-12015
Shen, J., Lu, J., Sui, L., Wang, D., Yin, M., Hoffmann, I., Legler, A. and Pflugfelder, G.
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(2014). The RNA binding protein ELAV regulates Hox RNA processing, expression and function within the Drosophila nervous system. Development 141, 2046-2056
Rogulja-Ortmann A, Picao-Osorio J, Villava C, Patraquim P, Lafuente E, Aspden J, Thomsen S, Technau GM and Alonso CR
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(2015). Bridging the gap between postembryonic cell lineages and identified embryonic neuroblasts in the ventral nerve cord of Drosophila melanogaster. Biology Open 4, 420-434
Birkholz O, Rickert C, Nowak J, Coban IC and Technau GM
