Steuerung epithelialer Zellschichtausbreitung in Zebrafisch

Die Ausbreitung von Epithelen ist ein allgemeiner und grundsätzlicher Prozess in verschiedenen entwicklungsbiologischen und krankheitsrelevanten Abläufen, wie des dorsalen Epithelverschlusses im Drosophila Embryo und der Wundheilung. In der vergangenen Förderperiode haben wir die kraftgenerierenden Mechanismen aufgedeckt, die die Epithelausbreitung im gastrulierenden Zebrafisch Embryo steuern. Dabei konnten wir zeigen, dass die Kontraktion eines Akto-Myosin Bandes innerhalb der Yolk Syncitial Layer (YSL), einer dünnen Zytoplasmaschicht an der Oberfläche der Dotterzelle, die Ausbreitung der Enveloping Cell layer (EVL) über die Dotterzelle während der Gastrulation bewirkt. Diese Beobachtungen haben neue und wichtige Einsichten in die Mechanismen gegeben, durch die Akto-Myosin innerhalb der YSL die Ausbreitung der EVL steuert. Unbeantwortet bleibt jedoch, wie sich das Akto-Myosin Band innerhalb der YSL bildet, und wie dieses Band mechanisch an die EVL gekoppelt ist. Um diese Fragen zu beantworten, verfolgen wir eine interdisziplinäre Ansatz unter Eischluss von Methoden und Techniken aus der Entwicklungsbiologie, Zellbiologie, Biophysik und mathematischen Modellierung um die Prozesse zu untersuchen, durch die Mikrotubuli innerhalb der YSL die Bildung von Tight Junctions zwischen der YSL und EVL beeinflussen, und durch die Tight Junctions wiederum die Bildung des Akto-Myosin Bandes innerhalb der YSL bestimmen. Wir erwarten, dass diese Studien Einblicke in die Mechanismen geben, durch die Kräfte in der Epithelausbreitung generiert, übertragen und verarbeitet werden.

In diesem Projekt wurden die molekularen, zellulären und biophysikalischen Mechanismen, die der Ausbreitung epithelialer Gewebe unterliegen, untersucht. Epitheliale Gewebeausbreitung ist ein allgemeiner Prozess in verschiedenen entwicklungsbiologischen und krankheitsrelevanten Prozessen, wie der Wundheilung. Wie dieser Prozess jedoch auf verschiedenen Längenskalen - von den Interaktionen zwischen einzelnen Molekülen bis zum kollektiven Verhalten ganzer Zellverbände - umgesetzt wird, ist bisher nur unzureichend verstanden. Die Ergebnisse aus diesem Projekt haben drei wichtige Aspekte, die für das Gelingen der epithelialen Gewebeausbreitung notwendig sind, aufgedeckt: (1) die Fähigkeit von Oberflächenzellen sich aktive auszubreiten and damit die Gewebeoberflächenspannung zu verringern; (2) die Fähigkeit des sich ausbreitenden Gewebes seine Material- Eigenschaften (Gewebe Viskosität) zu ändern und damit die Ausbreitung zu erleichtern; und (3) die Fähigkeit von Kontakten zwischen dem sich ausbreitenden Gewebe und seinem Substrat sich in Antwort auf die mechanischen Kräfte, die auf diese Verbindungen wirken, zu verstärken.Diese Beobachtungen tragenerheblichzum Verständnisder mechanochemischen Prinzipien, die der Gewebeausbreitung zugrundeliegen, bei.