Towards the phenome of Caenorhabditis elegans
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Es war das Ziel, ergänzend zu anderen Strategien, wie z.B. RNAi oder Deletionsmutanten, die Basis für ein Phänom (Sammlung aller Phänotypen) mit temperatursensitiven (ts) Mutanten zu legen. C. elegans ist dafür besonders gut geeignet. Temperatursensitive Mutanten haben den Vorteil, dass alle Funktionen eines Gens über den gesamten Lebenszyklus aufgedeckt werden können. Damit können Prozesse auch im Embryo analysiert werden, die sonst auch in der Mutter letal, da aber schwer oder gar nicht analysiert werden können. Ein besonderer Schwerpunkt ist jetzt die Genese der biologischen Form – die bis zum Erwachsenen stattfindet – aber im Embryo besonders gut z.B. mit der 4D Mikroskopie und morphologischen bioinformatischen Methoden verfolgt und in Mutanten analysiert werden kann. C. elegans ist möglicherweise ein gutes System, um die Sortierung von Zellen zur Bildung der Form (Zellfokussierung) mit klassisch genetischen Methoden zu studieren. Es wurden unter Einsatz von Robotern, nach intensiven Optimierungen, 379.680 mutagenisierte Würmer analysiert und dabei 1669 penetrante ts Mutanten isoliert. Die Phänotypen wurden in sieben Kategorien und 24 Unterkategorien eingeteilt, die spezifische Aspekte der Entwicklung, Zellbiologie, Ernährungsphysiologie und Fertilität abdecken. Den Mutanten wurden im Durchschnitt 1,7 Phänotypen zugeordnet, was z.B. durch Pleiotropien zu erklären ist. Die Phänotypen von 588 Mutanten betreffen die larvale Entwicklung oder führen zur Sterilität. Damit konnten von 1081 embryonal letalen Mutanten 4D mikroskopische Aufnahmen analysiert werden. 528 Phänotypen wurden Aspekten der Zellteilung und des Zellzyklus zugeordnet, 121 dem programmierten Zelltod. Die entwicklungsbiologischen Phänotypen beginnen bei der frühen Gastrulation. In 266 Mutanten sind die großen Gewebe/Organe Haut, Schlund, Darm und Muskel betroffen. Die restlichen 562 Phänotypen beschreiben potentielle Schicksals-, morphogenetische, Zelladhäsions- und Zellmigrationsmutanten. Für die letzten beiden Gruppen wurden 214 Zellinienanalysen durchgeführt, davon 155 sehr sorgfältige von viel versprechenden Mutanten. Von diesen zeigen 71 Schicksalsveränderungen wie sie z.B. für Gene des Notch/Delta oder Wnt Pathway typisch sind, aber auch völlig neue Muster. Für 60 Mutanten mit potentiellen Sortierungs-/Migrationsdefekten wurden bioinformatische Analysen durchgeführt. Diese führten zur Identifizierung von zwei Mutanten mit Defekten in der Zellfokussierung. Eine macht es wahrscheinlich, dass Glykoproteine und die andere, dass homöotische Gene (HOXC) bei der Migration/Sortierung eine Funktion haben. Wie geplant stellen wir Mutanten, deren Phänotyp nicht im Zentrum der Interessen dieses Labors stehen, der internationalen Gemeinschaft zur Verfügung. Dies geschieht jetzt meistens sehr effizient, indem zunächst die 4D Aufnahmen für eine Auswahl zur Verfügung gestellt werden. Für 1016 Phänotypen wurden oder werden demnächst Stämme oder Aufnahmen in die USA, Kanada, Schweiz, und Deutschland verschickt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2005). Two pathways converge at CED-10 to mediate actin rearrangement and corpse removal in C. elegans. Nature, 434, 93-99
Jason M. Kinchen, Juan Cabello, Doris Klingele, Richard Feichtinger, Heinke Schnabel, Ralf Schnabel and Michael O. Hengartner
- (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
- (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
- (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
- (2007). High-Throughput In Vivo Analysis of Gene Expression in Caenorhabditis elegans. PloS Biology, 5: e237
Rebecca Hunt-Newbury et al.
- (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
- (2010). ccz-1 mediates apoptotic corpse digestion in C.elegans. J. Cell Science 123; 2001-2007
Cristina Nieto, Johann Almendinger, Stephan Gysi, Eva Gomez-Orte, Andres Kaech, Michael Hengartner, Ralf Schnabel, Sergio Moreno, and Juan Cabello
- (2010). The Wnt Pathway Controls Cell Death Engulfment, Spindle Orientation and Migration Through CED-10/Rac. Plos Biology 8(2):e1000297
Juan Cabello, Lukas Neukomm, Ufuk Günesdogan, Katharina Burkart, Steve J. Charette, Günter Lochnit, Michael O. Hengartner and Ralf Schnabel
