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Projekt
Mechanotransduktion und koordinierte Dynamik bei Epithelzellen der Amnioserosa in Drosophila
Antragsteller
Professor Dr. Jörg Großhans; Professor Dr. Fred Wolf
Fachliche Zuordnung
Zellbiologie
Biophysik
Entwicklungsbiologie
Biophysik
Entwicklungsbiologie
Förderung
Förderung von 2015 bis 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 273725443
Epithelzellen erkennen und reagieren auf Kräfte und Bewegungen, die von ihren Nachbarzellen ausgehen. 'Dorsal closure' ist eine morphogenetische Bewegung während der Embryogenese von Drosophila, die durch die Dynamik des einschichtigen Plattenepithels der Amnioserosa (AS) bestimmt wird. Neuere Untersuchungen haben die epitheliale Dynamik der AS als ein vielversprechendes experimentelles System etabliert, mit dem Koordinationsmechanismen der mechanischen Aktivität der Epithelzellen aufgeklärt werden können. AS Zellen (i) zeigen mechanisches Verhalten, das vom Gewebezustand abhängt und das zwischen den Zellen koordiniert wird, (ii) erlauben genetische Experimente und quantitative Lebendmikroskopie, und (iii) zeigen koordiniertes Verhalten, das über lange Zeiträume statistisch invariant bleibt. Diese Invarianz ist eine grundlegende mathematische Voraussetzung, um Identifikationsmethoden für stochastische Systeme anzuwenden. Unsere Vorarbeiten zeigen, dass die Koordination zwischen den Zellen in xit Mutanten deutlich gestört ist, in denen E-Cadherincluster eine abnormale Mobilität aufweisen. Diese Befunde deuten darauf hin, dass E-Cadherin vermittelte Mechanotransduktion für die interzelluläre Koordination wichtig ist. Von diesen Befunden ausgehend sollen in dem geplanten Projekt Mechanismen der Mechanotransduktion identifiziert und quantitativ modelliert werden, die an den Zell-Zellverbindungen der AS agieren, indem Methoden der Entwicklungsgenetik und Lebendmikroskopie (JG) mit Methoden der mathematischen Theorie stochastisch-dynamischer Systeme und Hochdurchsatz-Bildanalyse (FW) kombiniert werden. Insbesondere planen wir (1) den molekularen Mechanismus der Mechanotransduktion zu identifizieren, der die mechanische Aktivität und den Status der Nachbarzellen in ein intrazelluläres chemisches Signal umwandelt, (2) mit Hochdurchsatz-Lebendmikroskopie quantitative Modelle für die Kodierung der mechanischen Signale durch intrazelluläre chemische Signale zu bestimmen, und (3) die Funktion der Mechanotransduktion in AS Zellen experimentell zu untersuchen, in dem die Zelldynamik und Zell-Zellverbindungen durch genetische und optische Methoden verändert werden. Wir erwarten, dass unsere Arbeiten molekulare Schlüsselkomponenten der Mechanotransduktion in Epithelzellen identifizieren und Prinzipien aufklären, nach denen die Zell-Zellverbindungskomplexe das aktive mechanische Verhalten von Epithelzellen bestimmen. Desweiteren soll das Projekt einen breit einsetzbaren Ansatz demonstrieren und optimieren, mit dem aus lebendmikroskopischen Daten von intakten Geweben quantitative Modelle der zellulären Mechanotransduktion gewonnen werden können.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
