Wie Signalmoleküle die frühe Embryonalentwicklung von Zebrafischen steuern

Mit Fluoreszenzfarbstoffen versehene Signalmoleküle

Während der Embryonalentwicklung müssen Zellen ihren Bestimmungsort und ihre Aufgabe genau kennen, damit ein Lebewesen seine Form annimmt und Körperteile sowie Organe entstehen. Für die Entwicklung der Körperachse ist dabei entscheidend, in welchem Verhältnis die beiden Signalmoleküle Nodal und bone morphogenetic protein (BMP) vorhanden sind. Während der Achsenentwicklung entsteht ein Gradient aus den beiden Molekülen. Bislang war jedoch unklar, wie dieser Gradient entsteht, und durch welche Mechanismen die Zellen des Embryos in der Lage sind, auf ihn zu reagieren. Ein interdisziplinäres Team um Prof. Dr. Patrick Müller am Friedrich-Miescher-Laboratorium der Max-Planck-Gesellschaft (Tübingen) hat nun herausgefunden, wie sich die beiden Signalmoleküle so im heranreifenden Embryo verteilen, dass letztlich ein Code entsteht, der jeder Zelle ihren Platz und ihre Eigenschaften zuweist. Hierfür haben die Wissenschaftler Nodal und BMP mit Fluoreszenzfarbstoffen versehen und dann in durchsichtigen Zebrafisch-Embryonen beobachtet, wie sich beide im Embryo verteilen. Dabei wurde festgestellt, dass Nodal und BMP eine weitere Familie an Signalmolekülen in unterschiedlicher Ausprägung aktivieren, was letztendlich zur Beeinflussung der eingeschlagenen Zellentwicklung führt. Die Forscher haben damit einen grundlegenden Mechanismus der frühen Embryonalentwicklung aufgeklärt. Langfristig könnte dieses Wissen dazu beitragen, für die regenerative Medizin gezielt Stammzellen zu Geweben mit bestimmten Eigenschaften heranreifen zu lassen – als möglichen Ersatz für kranke oder abgestorbene Körpergewebe. Bild: Mit Fluoreszenzfarbstoffen versehene Signalmoleküle (Quelle: Friedrich-Miescher-Laboratorium, Tübingen)