Musterbildung in Caenorhabditis elegans : Zellfokussierung und embryonale Polarität

Diese Arbeit schlägt ein neues Szenario für die Musterbildung im C. elegans Embryo vor. Ein kleines "organisierendes Zentrum" im posterioren Teil des Embryos polarisiert den restlichen Embryo. Die dadurch koordinierten frühen Zellteilungsrichtungen begünstigen ein weitreichendes Sortieren der Zellen, das den Körperplan des Embryos etabliert. Während der Musterbildung werden die Zellen nicht nur durch Zellteilungen, sondern vor allem durch Zellbewegungen positioniert. Die hier vorgestellten Experimente zeigen, daß der Sortierungsprozeß nur auf lokalen Zell-Zell-Interaktionen basiert. Die Zellen verwenden keine zusätzliche Information, wie z.B. eine zelluläre Polarität. Somit sind die hier vorgestellten Ergebnisse mit dem vor kurzem formulierten "Zellfokussierungs"-Modell konsistent. Neben der Zellsortierung ist die Etablierung der embryonalen Polarität ein wichtiges ungelöstes Problem der Entwicklungsbiologie. In dieser Arbeit wird erstmals beschrieben, daß einige wenige Zellen das gesamte embryonale Feld polarisieren. Sie bilden ein "organisierendes Zentrum", an dem die Zellen ihre Polarität im Laufe der Entwicklung stetig ausrichten. Die Etablierung dieser Polarität erfolgt durch drei diskrete Prozesse. Erstens induzieren von P1 abgeleitete Blastomeren - abhängig vom Wnt-Homolog MOM-2 - eine Polarität in den berührten AB-Nachkommen. Zweitens übertragen polarisierte AB-Nachkommen die Polarisierung auf ihre unpolarisierten Nachbarn. Dabei wird ein MOM-2/Wnt abhängiges Signal saltatorisch von AB-Nachkomme zu AB-Nachkomme weitergegeben. Das Signal wird in jeder Blastomere neu produziert. Drittens können polarisierte AB-Blastomeren ihre Polarität über einen MOM-2/Wnt unabhängigen Prozeß an ihre Tochterzellen weitergeben. Auf diese Weise stellen drei Prozesse die Polarisierung aller Zellen des embryonalen Feldes sicher. Einer dieser Prozesse, die saltatorische Transduktion von MOM-2/Wnt, stellt einen bisher noch nicht beschriebenen Signaltransduktionsmechanismus dar.