Mutantenlese zur Isolierung von Zellfokussierungsgenen in Caenorhabditis elegans

Luthe, Katharina

Eine der gro§en offenen Fragen der Entwicklungsbiologie ist die Entstehung der biologischen Form. In diesem Zusammenhang formulierte die Arbeitsgruppe von Ralf Schnabel die Zellfokussierungshypothese. Diese sagt, dass Zellen entsprechend ihrem Schicksal einen Positionswert entwickeln und diesen dazu nutzen in einem Sortierungsprozess spezifische Nachbarbeziehungen zu etablieren. Dadurch ergeben sich die Formen der Gewebe (Schnabel et al., 2006). In einer frŸheren Mutantenlese wurde die Zellfokussierungsmutante t3091 isoliert (Hintze, 2007). Sie hat einen Defekt in der Phosphomannomutase 2 (Memar, 2012), was in einer Verminderung der Glykoprotein-Synthese resultiert. Dies fŸhrte zu der Hypothese, dass Zellfokussierung Ÿber Glykoproteine vermittelt wird. Um weitere Komponenten des Systems zu identifizieren, wurden Mutantenlesen nach temperatursensitive Mutanten durchgefŸhrt (Memar, 2012 und Wiekenberg, 2012). Da hierbei alle 1736 isolierten Mutanten charakterisiert wurden, ist eine Mutantenkollektion mit einem weiten phŠnotypischen Spektrum fŸr die Worm Community entstanden. Als potentielle AdhŠsionsmutante wurde t2732 tiefergehend charakterisiert. Diese Mutante hat Defekte in der Zell-Zell-AdhŠsion, dem Zellzyklus, der Zellmigration und der AusprŠgung korrekter Zellschicksale. Trotz Whole-Genome-Sequencing und sorgfŠltiger Komplementationsversuche lie§ sich die temperatursensitive Mutation nicht bestimmen. Mit let-19(t3219) wurde eine zweite Zellfokussierungsmutante isoliert. Die Zellen haben im prŠmorphogenetischen Stadium ein korrektes Zellschicksal, wandern jedoch ziellos durch den Embryo. Dabei ist kein Muster zu erkennen. let-19 ist ein hochkonserviertes Gen, das fŸr eine Untereinheit der CDK-DomŠne des Mediatorkomplexes codiert. †ber diese DomŠne wird spezifisch die Transkription vieler Gene in der Entwicklung geregelt (Cassamassimi et al., 2007). Vermutlich werden ein oder mehrere Gene, die die Zellfokussierung steuern Ÿber LET-19 im Mediatorkomplex reguliert.

One of the big remaining questions in developmental biology is the establishment of form. The lab of Ralf Schnabel created the idea of cell focussing, which proposes that cells generate a value of position according to their fate and use this value to migrate and sort themselves throughout the embryo. This process leads to a correct establishment of all tissues (Schnabel, 2006). The cell focussing mutant t3091 was isolated in a former screen (Hintze, 2007) and Nadin Memar showed that this mutant has a defect in the phosphomannomutase 2 (Memar, 2012). This defect leads to a lower synthesis rate of glycoproteins. Therefore it was hypothesized that cell focussing is regulated by glycoproteins. Another huge screen was performed to achieve new mutants, so additional parts of the cell focussing system could be identified (Memar, 2012 and Wiekenberg, 2012). We achieved 1736 mutants and characterized those in great detail. This way we created an extensive mutant collection for all in the worm community to use. I analysed the potential adhesional mutant t2732. This mutant showed a variety of phenotypes like defects in cell-cell-adhesion, in the cell cycle, in cell migration and in the establishment of correct cell fates. The temperature-sensitive mutation in t2732 could not be identified, despite of whole genome sequencing and many attempts to complement the mutation in the mapped region. I was able to isolate let-19(t3219) - the second cell focussing mutant in our lab. The cells in this mutant establish the correct cell fate in the premorphogenic stage but wander aimlessly through the embryo. Apparently there is no pattern of wrongness: the cells in every analysed embryo migrate wrong in their own way. let-19 is a highly conserved gene, which codes for a subunit of the CDK-domain of the mediator. This domain regulates the transcription of many important genes in development(Cassamassimi et al., 2007). One or more genes affecting cell focussing are probably regulated by LET-19 in the mediator.

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Luthe, Katharina: Mutantenlese zur Isolierung von Zellfokussierungsgenen in Caenorhabditis elegans. 2012.

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