Genetische Identifizierung und funktionelle Charakterisierung von Regulatoren der Epithelentwicklung in C. elegans
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die ausgeprägte Polarität von Epithelzellen (apikal versus basolateral) ist eine Grundvoraussetzung für ihre Funktion in Geweben und Organen. Aufgrund der einfachen Anatomie und der sehr guten genetischen Manipulierbarkeit ist der freilebende Nematode Caenorhabditis elegans ein exzellentes Modell, um Fragen der Etablierung und Aufrechterhaltung epithelialer Zellpolarität zu analysieren. So steuert beispielsweise das LET-413/Scribble Protein in C. elegans aber auch in der Fruchtfliege Drosophila melanogaster die korrekte Ausbildung apikaler Kontaktstrukturen während der Embryogenese, welche unerlässlich für den Zusammenhalt und die Dichtigkeit eines Epithels sind. Wir konnten nun in C. elegans zeigen, dass die LET-413 Funktion während der Postembryogenese zwar für die korrekte Ausbildung des Epithels der Spermatheka notwendig ist, sie jedoch anscheinend nicht mehr für bereits embryonal etablierte Epithelien (z.B. den Darm) erforderlich ist. Die Herunterregulierung des LET-413 Proteins in der Spermatheka beeinträchtigt, ähnlich wie im Embryo, die korrekte Ausbildung interzellulärer Kontaktstrukturen und des Zytoskeletts. So können Oozyten nicht mehr besamt werden und der Wurm bleibt steril. Wir konnten nun weiterhin zeigen, dass Mutationen im IP3/Ca2+ Signalweg, die wahrscheinlich zu einer Erhöhung der intrazellulären Ca2+ Konzentration führen, die let-413 RNAi induzierten Defekte im Epithel der Spermatheka und im Embryo retten. Im Falle der Ausschaltung von Na+/Ca2+ Austauschern und Plasmamembran Ca2+ ATPasen in C. elegans konnte bezüglich der Rettung des let-413 Phänotyps kein eindeutiges Ergebnis erzielt werden. In beiden Fällen hängt die Rettung aber von einer minimalen Menge des LET-413 Proteins ab, da eine Nullmutation nicht gerettet werden konnte. Die Klonierung eines Gens aus einer bereits durchgeführten Mutagenese in C. elegans identifizierte dann mit dus10 eine weitere Mutation im sid-3 Genlocus, die den embryonalen let-413 Phänotyp unterdrückt. sid-3 kodiert für Protein aus einer Subfamilie der zytoplasmatischen Tyrosinkinasen. Eine andere Arbeitsgruppe konnte SID-3 bereits ein Funktion bezüglich systemischer RNA Interferenz in C. elegans zuweisen und zwar durch den Import doppelsträngiger RNA in die tierische Zelle. Trotz dieser offensichtlichen Funktion in Bezug auf die Unterdrückung des let-413 Phänotyps bleibt zu prüfen, ob SID-3, ähnlich wie eine sehr nahe verwandte Tyrosinkinse, ARK-1, nicht auch eine Rolle im IP3/Ca2+ Signalweg von C. elegans spielt. Die größte Überraschung bei den Ergebnissen war die Identifikation eines neuen let-413 Suppressors, dessen Funktion von einer anderen Arbeitsgruppe bereits als essentiell für systemische RNA Interferenz in C. elegans beschrieben wurde.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2009). Increased IP3/Ca2+ signaling compensates depletion of LET-413/DLG-1 in C. elegans epithelial junction assembly. Dev Biol, 327, 34-47
Pilipiuk, J., Lefebvre, C., Wiesenfahrt, T., Legouis, R., & Bossinger, O.
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(2012) Development and cell polarity of the C. elegans intestine. In: Current Frontiers and Perspectives in Cell Biology, pp 335-360 (ed, Najman S.) InTech.
Bossinger O., Hoffmann M.
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(2012). Methods in cell biology: analysis of cell polarity in C. elegans embryos. Methods Cell Biol, 107, 207-38
Bossinger, O., & Cowan, C. R.
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(2015). Establishment and maintenance of cell polarity in the C. elegans intestine. In: Cell Polarity 2 (Role in Development and Disease), pp 33-65 (ed, Ebnet K.) Springer International Publishing AG Switzerland
Bossinger O., Wiesenfahrt T., Hoffmann M.
