Sein oder Nichtsein: Konsensusfindung im Zellschicksal

Organismen treffen während ihrer Entwicklung Alles-oder-Nichts Entscheidungen, wobei alle Zellen im Körper eine Koordination in ihrem Schicksal finden müssen, auch wenn die als Entscheidungsgrundlage dienenden Umwelteinflüsse uneindeutig sind. Wie die Zellen eine solche Übereinstimmung finden ist in der Biologie von fundamentalem Interesse. Das Dauerstadium von Caenorhabditis elegans, ein alternatives ruhendes Larvenstadium das durch Überbevölkerung und Mangel an Nahrung herbeigeführt wird, stellt ein exzellentes Forschungsbeispiel für diese Frage dar. Starke Mutationen des daf-2 Gens, welches den Insulin/IGF Rezeptor enkodiert, arretieren vorbehaltlos im Dauerstadium. Fadenwürmer, die ein genetisches Mosaik für das daf-2 Gen darstellen, verhalten sich jedoch nicht phenotypisch als Mosaik. Stattdessen finden alle Zellen eine Übereinstimmung und entwickeln sich zu Dauerlarven oder bilden sich zu erwachsenen Tieren aus. Das bedeutet, dass ein Mechanismus existiert der sicherstellt, dass alle Zellen einen Konsensus in ihrem Schicksal finden. Unklar ist noch wie diverse Signalkaskaden integriert werden und zur Übereinstimmung führen. Teil meiner Forschungsarbeit wird sein, neue Gene zu identifizieren die an dem Konsensusprozess beteiligt sind. Nematoden, die schwache daf-2 Mutationen tragen, zeigen ein unbestimmtes Entwicklungsschicksal, denn zirka die Hälfte der Tiere entwickelt sich zu Dauerlarven aber die andere Hälfte setzt eine normale Entwicklung zum erwachsenen Tier fort. Ich werde mittels RNAi nach Mutanten suchen, in denen das Tier keine Übereinstimmung in der Entwicklung treffen kann, was zur Folge hat dass der Organismus aus einer Mischung von Dauer und Nicht- Dauer Zellen besteht. Um diese Zellen zu unterscheiden werde ich auf die Expression von GFP Reporter-Genen achten, die spezifisch im Dauerstadium angeschaltet sind. Weiters werde ich während der Entwicklung zur Dauerlarve die Expression der neu identifizierten Gene, aber auch die Expression von bereits bekannten Genen, die in der Dauerentscheidung eine Rolle spielen, untersuchen. Eine zusätzliche Rolle von DAF-2 ist die Regulierung der Lebenserwartung der Tiere. Daher werde ich die identifizierten Mutanten testen ob sie im Alterungsprozess ebenfalls keine Übereinstimmung finden können. Die gesammelten Daten werden behilflich sein in den Prozess der organismusweiten Konsensusfindung während der Entwicklung der Tiere neue Einblicke zu erhalten. Durch die evolutionäre Konservierung der Signalkaskaden ist es möglich neue Erkenntnisse über die komplexen endokrinen Vorgänge zu erlangen, die nicht nur während der Entwicklung des Organismus eine tragende Rolle spielen, aber auch in anderen Vorgängen beteiligt sind, wie zum Beispiel im Alterungsprozess und bei Krankheiten wie Diabetes und Krebs.