Genetische Identifizierung und funktionelle Charakterisierung von Regulatoren der Epithelentwicklung in C. elegans

• Applicant: Professor Dr. Olaf Bossinger
• Subject Area: General Genetics and Functional Genome Biology
• Term: from 2008 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 71501527

Epithelzellen besitzen eine ausgeprägte apiko-basale Polarität. Ausgehend von genetischen Screens in Modellsystemen wie Drosophila und C. elegans und durch die Arbeit in Zellkultur konnte in den letzten Jahren die grundlegende Anordnung und Zusammensetzung verschiedener Proteinkomplexe entlang der apikalen und basolateralen Membrandomäne von Epithelzellen aufgeklärt werden. Die Ausschaltung oder gezielte Herunterregulierung der Funktion einzelner Proteine oder ganzer Komplexe erlaubte ihre detaillierte Analyse in Bezug auf die verschiedenen Prozesse während der Epithelbildung, wie z.B. die Etablierung und Aufrechterhaltung der Zellpolarität und die Ausbildung interzellulärer Kontaktstrukturen. Weiterhin konnte das Netzwerk genetischer Interaktionen zwischen verschiedenen Komplexen beschrieben werden. Jedoch ist der Mechanismus, wie beispielsweise das basolateral lokalisierte LET-413/Scribble Protein von C. elegans die Lokalisation des apikalen DLG- 1/Discs large Proteins steuert und dieses dann wiederum die korrekte Ausbildung der interzellulären Kontaktstruktur organisiert, nicht verstanden. Uns ist es nun erstmalig gelungen, in C. elegans zwei Gene zu identifizieren, ipp-5 und itr-1, die als Suppressoren eines Phänotyps fungieren, indem sie die let-413 und dlg-1 RNAi-induzierten Defekte in embryonalen und adulten Epithelien retten können. In der beantragten Förderperiode wollen wir daher die Funktion dieser Suppressoren, und die weiterer Komponenten des IP3/Ca2+ Signalweges im Detail analysieren. Da die Wirkweise von IPP-5 und ITR-1 eine minimale Menge des LET-413 und wahrscheinlich auch des DLG-1 Proteins benötigt, postulieren wir, dass in ipp-5 und itr-1 durch Ca2+ diejenigen Schlüsselprozesse stärker stimuliert werden, die normalerweise durch LET-413 bzw. DLG-1 kontrolliert werden und so deren fehlende Funktion kompensiert werden kann. In einem nicht sättigendem Pilot-Screen konnten wir bereits drei weitere Suppressoren isolieren, die den let-413 Phänotyp retten. Ziel dieses neuartigen Ansatzes in der Epithelbiologie ist es, durch die Identifizierung und Charakterisierung weiterer Suppressoren den generellen Wirkmechanismus von Schlüsselproteinen bei der Ausbildung interzellulärer Kontaktstrukturen aufzuklären. Wir gehen davon aus, dass die an C. elegans gewonnenen Erkenntnisse auch auf andere Systeme wie Drosophila und Vertebraten übertragbar sind und einen signifikanten Beitrag zum besseren Verständnis grundlegender Prozesse während der Epithelbildung leisten können.

• DFG Programme: Research Grants