Einfluss des Zelltyps auf mechanische Eigenschaften der Zelle: Koordination der Zellbewegungen während der Gastrulation bei Drosophila

• Antragstellerin: Professorin Dr. Maria Leptin, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Entwicklungsbiologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 452556219

Zellen müssen während der Entwicklung eines Organismus in vielfältiger Weise ihre Form verändern, um die Gewebe und Organe des Organismus zu bilden. Ein häufig vorkommender Prozess bei der Formgebung in Tieren ist die Faltung von zweidimensionalen Epithelien in dreidimensionale Strukturen. Dies ist besonders gut beim ersten morphogenetischen Schritt der Embryogenese bei Drosophila untersucht, der Bildung der Ventralfurche. Wir kennen die Gene und die Mechanismen, die in den Zellen der Ventralfurche eine Kontraktion auslösen, die zur Furchenbildung führt. Es ist aber weniger darüber bekannt, wie die Zellen ausserhalb der Furche an diesem Prozess teilnehmen und ihn dadurch ermöglichen. Wir haben herausgefunden, dass die mechanischen Eigenschaften der verschiedenen Zellpopulationen im Embryo sich unterscheiden, und dass diese Unterschiede eine Auswirkung auf die Bildung der Furche haben. Wir wissen jedoch nicht, was die molekulare und biochemische Grundlage dafür ist. Dies wollen wir nun herausfinden. Die mechanischen Eigenschaften der Zellen im Embryo werden in erster Linie von den in der Zelle enthaltenen Proteinen bestimmt. Dabei kommt es nicht nur darauf an, ob ein Protein vorhanden ist oder nicht (oder in welcher Menge es vorliegt), sondern auch auf den Aktivierungszustand des Proteins, der selber wiederum von anderen Proteinen bestimmt wird. Zwei Zellen, die sich einander in jeder Hinsicht ausser in ihren mechanischen Eigenschaften gleichen, sollten sich also auch nur, oder vor allem, in den Proteinen unterscheiden, die die mechanischen Eigenschaften bestimmen. Das ist die Annahme, die die Grundlage unseres Projekts bildet. Wir werden diese Proteine finden, indem wir jeweils die Gesamtheit der in den drei direkt oder indirekt an der Furchenbildung beteiligten Zellpopulationen vorkommenden Proteine bestimmen und miteinander vergleichen. Ebenfalls werden wir die Aktivierungszustände der Proteine in den Populationen vergleichen. Um diejenigen herauszufiltern, die für Zellmechanik verantwortlich sind, werden wir das Feld potentieller Kandidaten einengen, indem wir zusätzliche Annahmen heranziehen, zum Beispiel, dass das Zellskelett ein wesentlicher Faktor bei der Bestimmung der Zellmechanik ist. Wir werden unsere Hypothese dann schließlich prüfen, indem wir testen ob und in welcher Weise die so gefunden Proteine tatsächlich für die Beschaffenheit der Zellen verantwortlich sind. Dazu werden wir sie mit bereits etablierten und mit neu zu entwickelnden genetischen Methoden manipulieren und die Auswirkungen analysieren

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen