Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Schranken für die Entwicklung

02.12.2008
Protein verhindert das Ausbilden "falscher" Gewebe im späteren Kopfbereich des Embryos

Ein gut funktionierender Körper und eine straffe Organisation gehen Hand in Hand. Das gilt im Großen wie im Kleinen: Wie sonst könnte aus einer einzelnen Eizelle ein vollständiger Organismus entstehen?

Wie wichtig ein bestimmtes Protein bei der Zellorganisation im Embryo ist, zeigen nun Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Neurobiologie, des MPI für Biochemie, der LMU und des Helmholtz Zentrums München. Die Untersuchung gibt der Basalmembran, die später auch bei der Metastasenbildung bestimmter Krebsarten eine wichtige Rolle spielt, eine ganz neue Bedeutung. Genes Dev., 1.12.2008

Mit seinen 220 verschiedenen Zell- und Gewebetypen ist der Mensch ein Wunder an Komplexität. Fast unglaublich, dass all dies aus einer einzigen Eizelle entstehen kann. Auch die Vielfalt an Körperformen, ob Mensch, Maus, oder Elefant, beginnt jeweils mit einer Zelle. Wie ist es möglich, dass sich so komplizierte, verschiedenartige Strukturen aus so einheitlichen Vorläufern entwickeln? Diese Frage stellen sich Wissenschaftler schon seit langem. Die Antworten werden helfen, die Entwicklung eines Organismus zu verstehen und könnten langfristig auch als Grundlagen für neue Therapieansätze bei Entwicklungsstörungen dienen.

Der Ursprung der Struktur

Wie kommt also Struktur in einen Zellhaufen? Es überrascht nicht allzu sehr, dass es selbst in einem sehr frühen Stadium der Entwicklung jemanden gibt, der das Sagen hat. So entstehen aus einzelnen Zellen Kontroll- und Schaltzentren. Diese beeinflussen, wie sich andere Zellen weiterentwickeln und an welchen Bestimmungsort sie wandern. Ein wichtiges Kontrollzentrum in der frühen Entwicklungsphase ist eine Zellschicht, die man den Hypoblast oder das Vordere Viszerale Endoderm, AVE, nennt. Die Zellen dieser Region beeinflussen andere Zellen des Embryos und bewirken so die Bildung einer Längsachse, also den Unterschied zwischen vorne und hinten. Dass AVE-Zellen noch eine ganz andere Funktion haben, konnten Wissenschaftler der Max-Planck-Institute für Neurobiologie und Biochemie, des Helmholtz Zentrums München und der Ludwig-Maximilians Universität jetzt aufdecken.

Stützschicht mit großer Wirkung

Angrenzend an die AVE-Zellen befindet sich eine eiweißhaltige Stützschicht, die Basalmembran. Diese sorgt für Stabilität, lenkt aber auch wie eine Art Leitschiene Zellbewegungen und beeinflusst die Differenzierung von Zellen. Die Wissenschaftler fanden nun heraus, dass die Basalmembran ihre wichtigen Funktionen im Kopfbereich des Embryos nur dann erfüllen kann, wenn die benachbarten AVE-Zellen ein bestimmtes Protein, "FLRT3" genannt, auf ihrer Zelloberfläche tragen. Fehlte FLRT3, brach die Basalmembran auseinander. Zur Überraschung der Wissenschaftler verloren darauf die von der Basalmembran beeinflussten Zellen ihre Orientierung und entwickelten sich zu einem ganz anderen Zelltyp weiter, dem Mesoderm. Zwar ist die Bildung von Mesoderm ein natürlicher Prozess während der Entwicklung des Embryos. Normalerweise wird Mesoderm jedoch nur am hinteren Ende des Embryos gebildet.

Fehlentwicklungen am Kopf

"Dieses zusätzliche Verhindern der Mesoderm-Entwicklung durch die Basalmembran war völlig unerwartet", berichtet Rüdiger Klein, der Leiter der Studie. Bisher nahm man an, dass die AVE-Zellen durch die Ausschüttung von bestimmten Botenstoffen die Ausbildung des Mesoderms unterdrückten. Wie wichtig jedoch die Basalmembran, und damit die Funktion des FLRT3-Proteins ist zeigt sich, wenn dieser zweite Kontrollmechanismus nicht mehr funktioniert: Der Kopfbereich kann sich nicht mehr richtig entwickeln.

FLRT3 ist das erste zellgebundene Protein, das mit einer regulierenden Funktion der AVE-Zellen in Verbindung gebracht werden konnte. Diese Erkenntnis bietet einen ganz neuen Ansatzpunkt zum Verständnis grundlegender Vorgänge in der Embryonalentwicklung. "Diese neue Funktion der Basalmembran ist äußerst interessant, da Basalmembranen unter anderem später bei der Metastasenbildung bestimmter Krebsarten eine wichtige Rolle spielen", so Klein.

Originalveröffentlichung:
Joaquim Ega, Christian Erlacher, Eloi Montanez, Ingo Burtscher, Satoru Yamagishi, Martin Heß, Falko Hampel, Rodrigo Sanchez, Maria Teresa Rodrigues-Manzaneque, Michael R. Bösel, Reinhard Fässler, Heiko Lickert, Rüdiger Klein
Genetic ablation of FLRT3 reveals a novel morphogenetic function fort the anterior visceral endoderm in suppressing mesoderm differentiation

Genes & Development,1. Dezember 2008

Kontakt:
Dr. Stefanie Merker
Max-Planck-Institut für Neurobiologie, Martinsried
Tel.: +49 89 8578-3514
Fax: +49 89 89950-022
Email: merker@neuro.mpg.de
Prof. Dr. Rüdiger Klein
Max-Planck-Institut für Neurobiologie, Martinsried
Email: rklein@neuro.mpg.de

Dr. Stefanie Merker | idw
Weitere Informationen:
http://www.neuro.mpg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Pfeilgiftfrösche machen auf „Kommando“ Brutpflege für fremde Kaulquappen
20.09.2017 | Veterinärmedizinische Universität Wien

nachricht Molekulare Kraftmesser
20.09.2017 | Max-Planck-Institut für Biochemie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Im Focus: Ultrakurze Momentaufnahmen der Dynamik von Elektronen in Festkörpern

Mit Hilfe ultrakurzer Laser- und Röntgenblitze haben Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (Garching bei München) Schnappschüsse der bislang kürzesten Bewegung von Elektronen in Festkörpern gemacht. Die Bewegung hielt 750 Attosekunden lang an, bevor sie abklang. Damit stellten die Wissenschaftler einen neuen Rekord auf, ultrakurze Prozesse innerhalb von Festkörpern aufzuzeichnen.

Wenn Röntgenstrahlen auf Festkörpermaterialien oder große Moleküle treffen, wird ein Elektron von seinem angestammten Platz in der Nähe des Atomkerns...

Im Focus: Ultrafast snapshots of relaxing electrons in solids

Using ultrafast flashes of laser and x-ray radiation, scientists at the Max Planck Institute of Quantum Optics (Garching, Germany) took snapshots of the briefest electron motion inside a solid material to date. The electron motion lasted only 750 billionths of the billionth of a second before it fainted, setting a new record of human capability to capture ultrafast processes inside solids!

When x-rays shine onto solid materials or large molecules, an electron is pushed away from its original place near the nucleus of the atom, leaving a hole...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Höher - schneller - weiter: Der Faktor Mensch in der Luftfahrt

20.09.2017 | Veranstaltungen

Wälder unter Druck: Internationale Tagung zur Rolle von Wäldern in der Landschaft an der Uni Halle

20.09.2017 | Veranstaltungen

7000 Teilnehmer erwartet: 69. Urologen-Kongress startet heute in Dresden

20.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Drohnen sehen auch im Dunkeln

20.09.2017 | Informationstechnologie

Pfeilgiftfrösche machen auf „Kommando“ Brutpflege für fremde Kaulquappen

20.09.2017 | Biowissenschaften Chemie

Frühwarnsystem für gefährliche Gase: TUHH-Forscher erreichen Meilenstein

20.09.2017 | Energie und Elektrotechnik