Keratins in epithelial tissue spreading

The cell cytoskeleton is a critical determinant of cell shape and function. While the role of key cytoskeletal molecules, such as actin and microtubules, in cell and tissue formation and homeostasis has been extensively investigated over the past decades, comparably little is yet known about the role intermediate filaments play in these processes. We will address how intermediate filaments, and in particular keratins, function in tissue formation and morphogenesis during embryo development. To this end, we will take advantage of zebrafish embryos, a widely used vertebrate model organism, and analyze how the keratin cytoskeleton assembles in surface epithelial cells and how it facilitates the spreading of these cells during early embryo development. We will take an interdisciplinary approach at the interface between biology and physics using both experiments and theory. We expect that this approach will decisively advance our understanding of the molecular and cellular mechanisms by which intermediate filaments function in vertebrate development. Das Zellzytoskelett ist ein entscheidender Faktor für die Form und Funktion von Zellen. Während die Rolle der wichtigsten Zytoskelettmoleküle wie Aktin und Mikrotubuli bei der Zell- und Gewebebildung und -homöostase in den letzten Jahrzehnten umfassend untersucht wurde, ist über die Rolle der Intermediärfilamente bei diesen Prozessen noch vergleichsweise wenig bekannt. Wir werden untersuchen, wie Intermediärfilamente und insbesondere Keratine bei der Gewebebildung und Morphogenese während der Embryonalentwicklung funktionieren. Zu diesem Zweck werden wir Zebrafisch-Embryonen, einen weit verbreiteten Modellorganismus für Wirbeltiere, nutzen und analysieren, wie sich das Keratin-Zytoskelett in Oberflächenepithelzellen zusammensetzt und wie es die Ausbreitung dieser Zellen während der frühen Embryonalentwicklung erleichtert. Wir werden einen interdisziplinären Ansatz an der Schnittstelle zwischen Biologie und Physik verfolgen und dabei sowohl Experimente als auch Theorie einsetzen. Wir erwarten, dass dieser Ansatz unser Verständnis der molekularen und zellulären Mechanismen, durch die Intermediärfilamente in der Wirbeltierentwicklung funktionieren, entscheidend voranbringen wird.