Dorsal specific gene expression in early Xenopus development

Die befruchtete Eizelle erzeugt über Zellteilung und Differenzierung einen ganzen Organismus. Einer der ersten Schritte in diesem Prozeß ist die Festlegung der Körperachsen. Sie definieren, wo in der Zukunft oben/unten, links/rechts oder vorne/hinten sein soll. Ohne diese Information wüßte der Organismus z.B. nicht, wo der zukünftige Kopf gebildet werden muß. Deswegen ist es ein zentrales Problem der Entwicklungsbiologie, diese Mechanismen zu verstehen. Das hier vorgestellte Forschungsvorhaben beschäftigt sich mit der Etablierung einer dieser drei Achsen, nämlich der dorsal/ventralen Achse (vorne/hinten), im afrikanischen Krallenfrosch Xenopus laevis. Dieses Amphibium ist eines der Modellorganismen in der Entwicklungsbiologie. Durch die freie Zugänglichkeit seiner Eier während der ersten Stunden der Entwicklung bietet er sich für die Erforschung derselben an. Klassische entwicklungsbiologische Experimente haben schon 1920 gezeigt, daß die Entstehung von dorsalem Gewebe wie z.B. Rückenmark von dem sogenannten Spemann Organisator ausgeht. Doch die dorsal/ventrale Asymmetrie ist bereits vorher vorhanden. Sie wird durch das Verschmelzen zwischen Eizelle und Spermium induziert. Die diesem Prozeß, d. h. der Bildung des Spemann Organisators ausgehend von der Befruchtung, zugrundeliegenden, molekularen Mechanismen sind noch äußerst unerforscht. Mann nimmt an, daß Ein cytoplasmatische Bestandteile enthalten sind, die das Schicksal der Zellen bestimmen. Diese Determinanten sind die Thematik des hier vorgestellten Forschungsvorhabens. Konkret sollen Gene identifiziert werden, die zur Etablierung des Spemann Organisators führen. Diese Gene müssen, nachdem zu diesem Zeitpunkt der Entwicklung der Embryo noch keine eigene Gene transkribiert, von der Mutter stammen und in die Eizelle eingelagert worden sein. Außerdem verläuft dieser Prozeß nicht zellautonom ab, d. h. Informationen werden von einer Zelle an die andere weitergegeben. Daher muß es sich bei den gesuchten Genprodukten auch um Signalmoleküle handeln. Diese beiden Eigenschaften ermöglichen eine gezielte Suche. Die anschließende, funktionelle Charakterisierung soll dann klären, wie diese Genprodukte zur Etablierung des Spemann Organisators beitragen. Durch die vorgeschlagene Arbeit soll ein Beitrag geleistet werden, die bisher am schlechtesten verstandene Phase in der Entwicklung von Xenopus zu verstehen. Des weiteren können, nachdem die Frühphase der Embryonalentwicklung innerhalb der Organismen sehr konserviert ist, die erzielte Ergebnisse relativ einfach auf Säugetiere wie Mensch und Maus umgelegt werden.