Die molekuläre Evolution von Zelladhäsion und Zellpolarität

Die Bildung von geordneten Epithelien war ein entscheidender Schritt in der Evolution tierischer Baupläne. Es war die Vorraussetzung für eine enorm verbesserte Kontrolle morphogenetischer und physiologischer Prozesse im Körperinneren. Man geht davon aus, dass dies entscheidend zur nachfolgenden Radiation komplexerer tierischer Formen mit differenzierten Geweben wie Muskulatur und Nervensystem beitrug. Epithelbildung ist ein zentraler Mechanismus der Embryogenese. Die Destabilisierung von Epithelien in Tumoren trägt entscheidend zur deren Metastasierung bei. In den letzten Jahren wurde die Bildung und Stabilität von Epithelien in den Modellorganismen Caenorhabditis, Drosophila, Xenopus und Maus auf molekularer Ebene intensiv untersucht. Dabei wurden evolutiv konservierte membranständige Proteinkomplexe und Signalwege entdeckt, die Epithelbildung und Morphogenese steuern. Allerdings ist, trotz ihrer Bedeutung, der evolutive Ursprung dieser Mechanismen in der fühen Evolution vielzelliger Tiere nicht verstanden. In diesem Forschungsvorhaben sollen molekulare Aspekte der Epithelbildung im einfachen Vielzeller Hydra untersucht werden. Die Reaggregation von Hydra Polypen aus Einzelzellsuspensionen liefert ein in vitro System zur Analyse von Zelladhäsion, Zellpolarität und Zellkommunikation. Basierend auf unseren bisherigen Untersuchungen sollen drei spezifische Fragestellungen bearbeitet werden: (1) Systematische Analyse der Genexpression während des Aggregationsprozesses. (2) Analyse von Struktur und Funktion des Hydra Cadherin-Catenin Zelladhäsionskomplexes. (3) Charakterisierung von Genen, die die planare Zellpolarität bei Hydra steuern. Die systematische Analyse der Genexpression wird zu einem genaueren Verständnis der interzellulären Kommunikation in der frühen Aggregationsphase führen, in der kleine Zellverbände adhäsive Kontakte, Zellpolarität und ihr morphogenetisches Potential etablieren. Das Verständnis, wie der Hydra Cadherin-Catenin Zelladhäsionskomplex mit dem Cytoskelett verknüpft ist, und welche Gene die planare Zellpolarität bei Hydra regulieren, wird dazu beitragen, genauer zu verstehen, wie die ursprünglichsten organisierten Gewebe in der frühen Metazoenevolution entstanden.

Die Bildung von geordneten Epithelien war ein entscheidender Schritt in der Evolution tierischer Baupläne. Es war die Vorraussetzung für eine enorm verbesserte Kontrolle morphogenetischer und physiologischer Prozesse im Körperinneren. Man geht davon aus, dass dies entscheidend zur nachfolgenden Radiation komplexerer tierischer Formen mit differenzierten Geweben wie Muskulatur und Nervensystem beitrug. Epithelbildung ist ein zentraler Mechanismus der Embryogenese. Die Destabilisierung von Epithelien in Tumoren trägt entscheidend zur deren Metastasierung bei. In den letzten Jahren wurde die Bildung und Stabilität von Epithelien in den Modellorganismen Caenorhabditis, Drosophila, Xenopus und Maus auf molekularer Ebene intensiv untersucht. Dabei wurden evolutiv konservierte membranständige Proteinkomplexe und Signalwege entdeckt, die Epithelbildung und Morphogenese steuern. Allerdings ist, trotz ihrer Bedeutung, der evolutive Ursprung dieser Mechanismen in der fühen Evolution vielzelliger Tiere nicht verstanden. In diesem Forschungsvorhaben sollen molekulare Aspekte der Epithelbildung im einfachen Vielzeller Hydra untersucht werden. Die Reaggregation von Hydra Polypen aus Einzelzellsuspensionen liefert ein in vitro System zur Analyse von Zelladhäsion, Zellpolarität und Zellkommunikation. Basierend auf unseren bisherigen Untersuchungen sollen drei spezifische Fragestellungen bearbeitet werden: 1. Systematische Analyse der Genexpression während des Aggregationsprozesses. 2. Analyse von Struktur und Funktion des Hydra Cadherin-Catenin Zelladhäsionskomplexes. 3. Charakterisierung von Genen, die die planare Zellpolarität bei Hydra steuern. Die systematische Analyse der Genexpression wird zu einem genaueren Verständnis der interzellulären Kommunikation in der frühen Aggregationsphase führen, in der kleine Zellverbände adhäsive Kontakte, Zellpolarität und ihr morphogenetisches Potential etablieren. Das Verständnis, wie der Hydra Cadherin-Catenin Zelladhäsionskomplex mit dem Cytoskelett verknüpft ist, und welche Gene die planare Zellpolarität bei Hydra regulieren, wird dazu beitragen, genauer zu verstehen, wie die ursprünglichsten organisierten Gewebe in der frühen Metazoenevolution entstanden.