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• W1942101111 abstract "Signale durch Bone Morphogenetic Proteins (BMPs) spielen im Zebrafish und Frosch Embryo eine entscheidende Rolle bei der Musterbildung entlang der dorsoventralen Achse, dabei bestimmen sie sowohl unterschiedliche Zellschicksale als auch die gerichtete Zellbewegung entlang der D/V-Achse wahrend der Gastrulation. Mehrere soegannte forward genetic Screens mit ENU-mutagenisierten Zebrafischen haben die unentbehrliche Funktion von mehreren Komponenten des BMP-Signal-Wegs aufgezeigt, darunter die BMP-Liganden selbst, die Rezeptoren von BMPs, der durch BMPs regulierte Transkriptionsfaktor Smad5 und der extrazellulare BMP-Inhibitor Chordin. Der BMP-Signalweg interagiert mit denen anderer Signalwege, wie Fibroblast Growth Factors oder Wnts. Jedoch gibt es immer noch neue Gene zu entdecken, die in Prozessen der fruhen Musterbildung beteiligt sind; weiterhin ist die genaue Rolle des BMP Gradienten in der Festlegung von Zellschicksalen entlang der D-V Achse eines gastrulierenden Zebrafisch Embryos nicht vollkommen geklart. Als Ausgangspunkt meiner Doktorarbeit habe ich an einem ruckwarts gerichteten genetischen Screen, basierend auf Antisense Morpholino Oligonukleotiden fur spezifischen Knock-Down von Genen im Zebrafisch, teilgenommen. Als Teil eines Konsortiums mehrerer Arbeitsgruppen habe ich eine Kollektion von Morpholinos erstellt und auf Phanotypen in der Fruhentwicklung, Entwicklung der Hypophyse und der Haut untersucht. Ein Morpholino, gerichtet gegen das Gen acyl-CoA Synthetase longchain family member 4a (acsl4a), dessen Produkt im Metabolismus der langkettigen Fettsaure Arachidonsaure beteiligt ist, verursachte Defekte in der D-V Musterbildung. Im ersten Teil dieser Arbeit beschreibe ich den Phanotyp von Embryonen nach dem Knock-down von acsl4a, der auf eine essentielle Rolle von Acsl4a in der Aufrechterhaltung des Gradienten des BMP Signals wahrend der Gastrulation hindeutet. Jedoch konnte der Phanotyp nur mit einem von mehreren untersuchten Morpholinos erreicht werden. Ebenfalls ist es mir missgluckt die Defekte durch gleichzeitige Uberexpression von acsl4a, welches nicht von dem Morpholino erkannt wird, zu retten. Ausserdem habe ich weitere Komponenten des Archidonsaure Metabolismus untersucht, jedoch keine der getesteten Komponenten interferierte mit der Fruhentwicklung des Zebrafisch Embryos. Zusammengefasst bleibt die Rolle von acsl4a und seine Verbindung zum BMP-Signalweg wahrend der D-V Musterbildung des Zebrafisch Embryos ungeklart. Im zweiten Teil dieser Arbeit befasse ich mit der Frage der Festlegung von Zellschicksalen, genauer der zeitlichen Folge der zellularen Bestimmung, entlang der D-V Achse und ihrer Abhangigkeit von BMP Signalen. Entsprechen dem Konzept von Morphogenen bestimmt der stufenweise von dorsal nach ventral ansteigende BMP Gradient die verschiedenen Zellschicksale entlang der D-V Achse. Im Ektoderm wird angenommen, dass ein hoher Grad von BMP Signal epidermale Schicksale induziert, bei gleichzeitigem blockieren der neuralen Entwicklung, so dass ventrale Zellen zu Haut werden, wahrend Neuronen sich aus dem dorsalen Ektoderm, wo der Grad der BMP Signale am niedrigsten ist, entstehen. In anderen Zusammenhangen wurden BMPs als Faktoren beschrieben die die Pluripotenz von Stammzellen aufrechterhalten, dabei arbeiten sie als prinzipieller Inhibitor von Zellspezifikationsprozessen. Interessanterweise ist der Gradient von BMPs sehr dynamisch uber die Zeit, mit einer sehr breiten Expression zu einem fruhen Zeitpunkt, die wahrend der Gastrulation schrittweise auf die ventrale Seite des Embryos beschrankt wird. Deswegen habe ich mich gefragt, ob BMPs das ventrale Ektoderm in einem mehr pluripotenten Zustand halten, wahrend dorsale Zellen zu einem wesentlich fruheren Zeitpunkt spezifiziert und auf ihr endgultiges Zellschicksal festgelegt werden, passend zu dem fruheren Verlust der Expression von BMPs. Um diesen Gedanken zu uberprufen habe ich Studien zur zellularen Festlegung mit heterotopischen und heterochronischen Transplantationen von dorsalen gegen ventralen ektodermalen Zellen des Zebrafisch Embryos wahrend verschiedener Zeitpunkte der Gastrulation durchgefuhrt. Uberraschenderweise, konnte ich weder fur ventrale noch dorsale Zellen zeigen, dass sie auf ihr ursprungliches Schicksal festgelegt sind, da sie die Expression ihrer entsprechenden Markergene nach der Transplantation in eine ektopische Umgebung verlieren. Jedoch, nur ventrale Zellen waren fahig das Schicksal ihrer neuen Umgebung (dorsal) anzunehmen, wobei dorsalen Zellen in einer ektopischen ventralen Umgebung sowohl die Expression dorsaler als auch ventraler Markergene fehlt. Dies zeigt, dass ventrale ektodermale Zellen tatsachlich ihre Pluripotenz langer als dorsale Zellen behalten. Weitere Experimente mit mutanten Embryonen haben zu zeigen ob dieser Effekt Signale durch BMPs benotigt." @default.
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