Wie sich Gewebe bewegt

Zebrafische laichen Eier ab, aus jedem einzelnen entwickelt sich in nur fünf Tagen ein fertiger Fisch. Ein wichtiger Schritt während dieser Entwicklung ist die so genannte Gastrulation:

Bei dieser Wachstumsbewegung stülpt sich das entstehende Gewebe über das nährende Dotter – wie eine Mütze, die über den Kopf gestülpt wird. Bisher erklärte man sich die auslösende Kraft für diese komplexe Gewebebewegung damit, dass die Mütze sich an ihrer Krampe zusammenzieht.

Forscher aus Dresden und Wien haben nun gezeigt, dass es etwas komplizierter abläuft: Ein Ring aus den Proteinen Aktin und Myosin zieht sich zwar tatsächlich rundum am unteren Ende des Gewebes zusammen, gleichzeitig sorgen Aktin und Myosin aber auch dafür, dass Material von der Unterseite des Dottersacks in den Ring strömt. Die Kombination aus diesen beiden Mechanismen lässt die Zellschicht nach unten wandern. „Wir haben also dem bisherigen Erklärungsmodell eine weitere Dimension hinzugefügt“, so Stephan Grill, einer der beiden Hauptautoren des Artikels, der die Ergebnisse zusammenfasst.

Experimente haben gezeigt, dass das alleinige Einschnüren der Gewebeschicht nicht ausreicht, um das Gewebe über die Dotterkugel zu stülpen. Der Materialstrom vom unteren Pol hingegen kann die Wachstumsbewegung auch alleine auslösen. Die Erkenntnisse haben weitreichende Bedeutung, wie Stephan Grill erklärt: „Ringgebilde aus Aktin und Myosin, die sich zusammenziehen, sind auch in andere Prozesse involviert, etwa in Wundheilung oder Zellteilung.“

Die Arbeiten kombinieren biologische Experimente und physikalische Modelle. Angeführt wurde das deutsch-österreichische Team gemeinsam von Stephan Grill, der an den beiden Dresdner Max-Planck-Instituten für Molekulare Zellbiologie und Genetik sowie für Physik Komplexer Systeme arbeitet, und von Carl-Philipp Heisenberg, der 2010 von Dresden weiterzog in die Nähe von Wien und nun am Institute of Science and Technology Austria tätig ist. Die Ergebnisse veröffentlichten sie in der Zeitschrift Science.

Originalveröffentlichung:
Martin Behrndt, Guillaume Salbreux, Pedro Campinho, Robert Hauschild, Felix Oswald, Julia Rönsch,
Stephan Grill and Carl‐Philipp Heisenberg:
Forces driving epithelial spreading in zebrafish gastrulation
Science, 12. Oktober 2012
weitere Informationen:
Stephan Grill
Max-Planck-Institut für
Molekulare Zellbiologie und Genetik
Pfotenhauerstrasse 108
D – 01307-Dresden
Tel. +49 (351) 210 2590
eMail: grill@mpi-cbg.de
Carl-Philipp Heisenberg
Institute of Science and Technology Austria (IST Austria)
Am Campus 1
A – 3400 Klosterneuburg

Tel. +43 (0)2243 9000-3901
eMail: heisenberg@ist.ac.at