Entwicklungsgenetische Analyse der Differenzierungsprozesse im viszeralen Mesoderm von Drosophila melanogaster

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Der larvale Mitteldarm der Taufliege Drosophila melanogaster wird während derEmbryonalentwicklung gebildet und besteht aus dem entodermalen Darmepithel, der viszeralen Muskulatur sowie der dazwischen liegenden extrazellulären Matrix (ECM). Bisherige Studien zur Mitteldarmentwicklung konzentrierten sich vor allem auf die Rolle der viszeralen Muskulatur, mögliche Einflüsse des Entoderms und der ECM wurden dagegen kaum untersucht.Mit Hilfe des Allels 3B1-038, das aufgrund eines charakteristischen viszeralen Phänotyps identifiziert wurde (Stute et al., 2004), konnten diese Aspekte nun erstmals analysiert werden. Die Komplementationsanalyse von 3B1-038 offenbart zwei unabhängige Mutationen auf dem betroffenen Chromosom, die sich beide auf die viszerale Muskeldifferenzierung auswirken. In Anlehnung an die charakteristischen viszeralen Phänotypen wurden die entsprechenden Allele gürtelchen (gurt) und knödel (knod) genannt.Die morphologische Analyse von gurt enthüllt weder Defekte während der Frühentwicklung des viszeralen Mesoderms noch während der Myoblastenfusion. Allerdings unterbleibt die Streckung der viszeralen Myotuben während der späteren Myogenese. Weitere Analysen decken den Verlust der Mitteldarmzellen in mutanten Embryonen auf, was schließlich zur Identifikation von gurt alsAllel der entodermalen Determinante huckebein (hkb) führt. Interessanterweise werden charakteristische Streckungsdefekte in der viszeralen Muskulatur auch durch Mutationen in anderen entodermalen Selektorgenen hervorgerufen, was einen bislang unbekannten Einfluss des Entoderms auf die viszerale Muskeldifferenzierung aufdeckt.Durch die Identifizierung des viszeralen Allels knödel als neues Null-Allel des LamininB2 (LanB2)-Gens, konnte darüber hinaus der Einfluss der ECM auf die Mitteldarmentwicklung untersucht werden. Der Verlust von LanB2 beeinträchtigt die extrazelluläre Verteilung von anderen ECM-Komponenten und verhindert die Bildung einer Basallamina (BM). In mutanten Embryonen kommt es außerdem zur Fehlentwicklung des Mitteldarms, des Herzens, des Nervensystems, der Tracheen, der Körpermuskulatur und des Fettkörpers. Im Zuge der Mitteldarmentwicklung beeinflusst Laminin die gerichtete Migration von Entoderm und longitudinalen Muskelgründerzellen. In späteren Stadien kommt es zum Verlust der epithelialenPolarität in den Entodermzellen, zu Streckungsdefekten in den viszeralen Myotuben und zur abnormalen Entwicklung der Magenblindsäcke und der Cardia. Das Drosophila-Genom kodiert für vier Lamininuntereinheiten, die sich zu zwei unterschiedlichen Heterotrimeren zusammenlagern. Die hier durchgeführten Experimente legen nahe, dass beide Trimere während der Mitteldarmentwicklung wirken und unterschiedliche Rollen während des Zusammenbaus derBasallamina und der Gewebeadhäsion übernehmen. Weitere Analysen decken eine genetische Interaktion zwischen LanB2 und dem NG2/CSPG4-verwandten kon-tiki (kon) sowie Thrombospondin TSP) in der somatischen Muskulatur auf, was auf eine Funktion von Laminin während der Muskelanheftung und dem Erhalt der Muskulatur hindeutet.

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