Zellfokussierung in C. elegans: Mutagenese und Mutantenlese zur Isolierung neuer Kandidaten-Gene

Wiekenberg, Anne

Ziel dieser Arbeit war es die Entwicklung biologischer Form zu verstehen. Schnabel et al. (2006) haben die Hypothese der Zellfokussierung formuliert, die besagt, dass Zellen ihrer Identität entsprechend einen Positionswert haben, diesen nutzen sich relativ zu ihren Nachbarn zu orientieren, um an ihre Position zu migrieren. Ist dieser Prozess gestört sein, können Zellen nicht mehr an ihre korrekte Position wandern, behielten aber ihr natives Schicksal. Während dieser Arbeit konnten zwei Mutanten isoliert werden, die im Zusammenhang mit der Zellfokussierung stehen. 1. LET-19(t3205), ein Protein des Mediator-Komplexes. 2. SEM-4(t3206), das HOXC-Gene regulieren soll. Beide Mutanten zeigen neue Erkenntnisse über die Exekution der Zellposition im Zusammenhang mit der Zellidentität. Die drei Rätsel der Zellfokussierung sind: 1. Wie entsteht Zellidentität? 2. Wie sind Identität und Positionswert miteinander gekoppelt? 3. Wie erreicht eine Zelle ihre korrekte Position? Die Mutante let-19(t3205) zeigt zwar Schicksalstransformationen, jedoch nehmen die Zellen nahezu ihre normalen Positionen ein. Ich konnte zeigen, dass die Schicksalstransformationen und Fehlplatzierungen keinem Muster folgen. Dies zeigt, dass die Kopplung von Zellidentität und -position in let-19 getrennt sein muss. Dies ermöglicht die Spekulation, dass die Zellposition von der regionalen Zellidentität abhängig ist und hierarchisch strukturiert wird. In sem-4(t3206) ist der Ordnungsprozess auf der a-p-Achse gestört. Dies ist ein Hinweis darauf, dass Hox-Gene in den Prozess der Zellfokussierung involviert sein könnten. Da bisher nur die Rolle der Hox-Gene bei der homeotischen Segmentierung der Körperachse und des neuronalen Systems bekannt ist, ist es umso interessanter, da C. elegans nicht segmentiert ist. Es ist somit möglich, dass sem-4 die Zellanordnung auf der a-p-Achse über HOXC-Gene reguliert. Damit würde die frühe Funktion der Hox-Gene in C. elegans in Zusammenhang mit der Zellfokussierung stehen.

Aim of this thesis was to understand development of biological form. Schnabel et al. (2006) formulated the cellfocusing-hypothesis, which indicates that cells (corresponding to their identities) develop a positional value. Cells need this value to migrate to their position relatively to their neighborhood. If this process should be disturbed, cells are not capable to migrate to their correct position anymore, but keep their native cell fate/identity. Including this thesis, two cellfocusing mutants could be isolated. The first is a the new allel of let-19, a protein that belongs to the mediator-complex. The second allel encodes a mutation in sem-4, which should regulate HOXC genes. The three mysteries of cellfocusing are: 1. The emergence of cell identity? 2. The connection between identity and positional value? 3. How does a cell know where to go? Both mutations give new insight in the execution of cell position in connection with cell identity. let-19(t3205) has changes in cell fate, however cells are almost correctly positioned. I could show, that cell fate changes and wrong migration are randomly. This shows, that cell identity and positioning are disconnected in let-19. This phenotype allows to speculate about the establishment of cell positioning. It is possible that final cell positioning is dependent on regional cell identity and thereby hierarchic structured. For sem-4(t3206), I could show that the cell arrangement on the a-p axis is disturbed. sem-4 likely regulates HOXC genes. This is one of the first hints that hox genes could be involved in the process of cellfocusing. Up to now, the function of hox genes is to be known in the segmentation of bodyaxis and in the neuronal system. Therefore it is more interesting, as C. elegans has no segments. By this, it is possible that sem-4 regulates cell arrangement on the a-p axis by regulating HOXC genes. This would connect the primarly function of hox genes in C. elegans with cellfocusing.

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Wiekenberg, Anne: Zellfokussierung in C. elegans: Mutagenese und Mutantenlese zur Isolierung neuer Kandidaten-Gene. 2012.

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