Dokument: Untersuchungen zur Regulation des Epithel-Mesenchym-Übergangs (EMT) während der Mesoderm-Morphogenese von Drosophila melanogaster

Titel:	Untersuchungen zur Regulation des Epithel-Mesenchym-Übergangs (EMT) während der Mesoderm-Morphogenese von Drosophila melanogaster
Weiterer Titel:	Epithelial-Mesenchymal-Transition (EMT) in Early Mesoderm Morphogenesis during Drosophila Gastrulation
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=6669
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20080115-144537-3
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Otte, Sirin [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 12,17 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 04.01.2008 / geändert 04.01.2008
Beitragende:	PD Dr. Müller, Arno [Gutachter] Prof. Dr. Simon, Rüdiger [Gutachter]
Stichwörter:	Drosophila melanogaster, Mesoderm, Epithel-Mesenchym-Übergang (EMT), FGF
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Der Epithel-Mesenchym-Übergang ist ein wichtiger Prozess für die normale Entwicklung eines Organismus. Dieser Prozess muss während der Entwicklung präzise reguliert sein, um die Differenzierung zu Zellen und Geweben mit bestimmter Funktion zu ermöglichen. Die Mesodermwanderung in Drosophila melanogaster wird durch die Aktivität des FGF-Rezeptors Heartless (Htl) und des Guanyl-Austausch-Faktors Pebble (Pbl) kontrolliert. Im Rahmen dieser Arbeit wurde untersucht, ob diese beiden Faktoren auch im Epithel-Mesenchym-Übergang während der frühen Mesoderm-Morphogenese eine zentrale Rolle spielen. Die Identifizierung von Entwicklungsprozessen beteiligten Genen kann in Drosophila durch unterschiedliche Ansätze erfolgen. Bei genetischen Ansätzen werden Genfunktionen durch Mutationen ausgeschaltet und auf der Basis des entstandenen Phänotyps Rückschlüsse auf die normale Funktion des Gens in der Entwicklung gezogen. In Drosophila bildet sich das Mesoderm aus einer ventralen Population von Zellen im einzelschichtigen Blastodermepithel. Der Prozess der Mesoderm-Morphogenese beinhaltet komplexe morphologische Abläufe, wie Zellkoordination, den Wandel von epithelialen zum mesenchymalen Zellcharakter und die Zellmigration. Gleichzeitig kommt es dabei auch zu ersten mitotischen Zellteilung nach der Gastrulation. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass die Mitose allein den Verlauf der EMT während der Mesoderm-Morphogenese nicht beeinflusst. Daraus lässt sich schließen, dass weitere Faktoren für den Verlust der epithelialen Charakteristika und zur Erlangung des mesenchymalen Charakters notwendig sein müssen. Anhand der durchgeführten Experimente konnte gezeigt werden, dass Htl, vorausgehend zur mesodermalen Zellmigration, eine wichtige Funktion während der EMT einnimmt. Die durchgeführten Untersuchungen auf zellulärer Ebene weisen darauf hin, dass sowohl der FGF vermittelte Signalweg, als auch Mitosen die Cadherin Lokalisation während der Mesoderm-Morphogenese regulieren. Die vorliegende Arbeit zeigt Evidenzen dafür, dass zwei Signalwege Schlüsselfunktionen bei der Regulation von DE-Cadherin während der EMT spielen: Zum einen die transkriptionelle Regulation von DE-Cadherin durch den Transkriptionsfaktor Snail, zum anderen die Regulation der Zellpolarität in Abhängigkeit von der FGF-Signalkaskade und des mitotischen Programms. Desweiteren konnte gezeigt werden, dass die Aktivität von Pbl nicht für den Verlust des epithelialen Zellcharakters während der EMT erforderlich ist. Außerdem wurde festgestellt, dass Pbl, anders als Htl, nicht mit dem mitotischen Programm interagiert, um die EMT zu steuern. Somit präsentiert diese Arbeit eine Htl vermittelnde intrazelluläre Signalkaskade, die in den Mesodermzellen während des Übergangs vom epithelialen zur mesenchymalen Morphologie agiert. Im Rahmen dieser Arbeit wurde auch ein Überexpressions-Screen durchgeführt, der neue Regulatoren identifizierte, die an der Mesoderm-Morphogenese beteiligt sind und potentielle Faktoren in der Signaltransduktionskette zur Regulation der EMT darstellen. Die Ergebnisse dieser Arbeit helfen dabei, die Vorgänge während der EMT-Regulation im Modellsystem Drosophila melanogaster und, übergreifend betrachtet, auch in anderen Organismen besser zu verstehen. Epithelial to mesenchymal transition (EMT) is extremely important for normal embryonic development. In addition, these transitions are also important in wound healing, and tumor cells that develop from epithelial cells must transform into motile cells in order to metastasize. In this PhD thesis, the Drosophila embryo was used as a simple model system to investigate the genetic control of EMT during gastrulation. After internalization through the ventral furrow, the embryonic mesoderm cells loose their epithelial junctions, undergo mitosis, adhere and migrate on the basal surface of the ectodermal cells until they form a monolayer. Although the loss of epithelial characteristics might be a consequence of mitosis, embryos homozygously mutant for string (stg,) in which mitosis is blocked, undergo normal EMT. Therefore, a second mechanism independent of the mitotic program has to be responsible for the loss of epithelial characteristics. This work shows that embryos doubly mutant for the heartless (htl)-FGF-(fibroblast-growth-factor) receptor and stg fail to undergo normal EMT. In htl stg double mutant embryos, the mesoderm cells maintain their epithelial monolayer configuration long after internalization. Thus, Htl is required for EMT prior to its previously described function for mesodermal cell migration. To analyze EMT on the cellular level, the distribution of the epithial adherens junction marker DE-Cadherin was studied. This work shows that the FGF pathway and the mitotic program redundantly regulate DE-Cadherin localization during EMT. To investigate how altered DE-Cadherin localization in htl stg mutants affects regulation of the Zonula Adherence (ZA), electron microscopy was performed. These studies reveal that the ZA is still present in late stages of htl stg mutants further supporting the model that Htl and the mitotic program is necessary for downregulation of epithelial characteristics during wildtype EMT. Further more, this work presents two pathways which might regulate DE-Cadherin downstream of the FGF-pathway and the mitotic program: 1) the transcriptional regulation of DE-Cadherin by snail and 2) the regulation of cell polarity. The Drosophila Rho-guanine-nucleotide exchange factor GEF Pebble (Pbl) is required for Htl dependent mesoderm migration. However, this work shows that Pbl is not required in combination with mitosis to regulate epithelial characteristics during EMT. These findings suggest that Htl regulates EMT via other downstream players. To identify such novel genes required for EMT and/or mesoderm morphogenesis in general, a gain-of-function screen was performed and the results are presented in this work. Several candidate fly lines were identified in the screen that might regulate mesoderm morphogenesis. The phenotypes of 4 candidate lines that affect early mesoderm morphogenesis were further analyzed. The genetic analysis of these lines and the networks controlling EMT will help to elucidate mechanisms of embryonic mesoderm formation.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Genetik
Dokument erstellt am:	04.01.2008
Dateien geändert am:	04.01.2008
Promotionsantrag am:	05.11.2007
Datum der Promotion:	14.12.2007