Extrazelluläre Regulation von Chordin in einem Nesseltier

Der BMP (Engl. Bone Morphogenetic Protein) Signalweg ist kritischer Bestandteil der Zell- Zell-Kommunikation während der Embryonalentwicklung von Tieren. Die meisten Tierarten gehören zu den Bilateria und in klassischen Modellorganismen dieser Gruppe (Fruchtfliegen und Frösche) kontrolliert ein Zusammenspiel von sezernierten BMP-Signalen und dem sezernierten BMP-Regulator Chordin die korrekte Bildung von Geweben entlang der Rücken-Bauch Körperachse (auch genannt die zweite Körperachse). BMP und Chordin steuern aber auch die Bildung der zweiten Körperachse in manchen Nesseltieren: Anthozoa (Korallen und Seeanemonen) haben eine zweite, BMP/Chordin-abhängige zweite Körperachse, wohingegen Medusozoa (Quallen und Hydroide) diese nicht haben. Da Nesseltiere die evolutionäre Schwestergruppe der Bilateria sind, ist die Untersuchung des BMP-Signalwegs in Anthozoa wichtig um die Evolution der BMP-anhängigen zweiten Körperachse zu verstehen und über die mögliche Rolle jener im letzten gemeinsamen Vorfahren der Bilateria und Nesseltiere zu lernen. Dieses Projekt untersucht die Funktion des BMP Regulators Chordin in der Seeanemone Nematostella vectensis, einem Anthozoa Modellorganismus. Bisher wurde gezeigt, dass das Zusammenspiel von BMP und Chordin während der Achsenentwicklung in Nematostella erstaunlich ähnlich zu dem in Fruchtfliegen und Fröschen ist. Normalerweise inhibiert Chordin BMP-Signale, es kann die BMP- Signalübertragung aber auch fördern, wahrscheinlich indem es den BMP-Transport ermöglicht. Obwohl dieser shuttling Mechanismus kritisch für die Achsenausbildung ist, bleibt unklar wie Chordin extrazellulär transportiert wird. Außerdem ist nicht bekannt, ob die enzymatische Spaltung von Chordin durch sog. Metalloproteasen, ein kritischer regulatorischer Mechanismus in Bilateria, auch in Nematostella wichtig ist. Um ein besseres Verständnis der extrazellulären Regulation von Chordin in Nematostella zu ermöglichen sind drei Ziele dieses Projekts: 1. extrazelluläres Chordin zu visualisieren; 2. extrazelluläre Proteine welche den Transport von Chordin regulieren zu entdecken; 3. die Bedeutung von Metalloproteasen für die Spaltung von Chordin in Nematostella zu enthüllen. Diese Ziele sollen mithilfe modernster Technologien erreicht werden. Transgene Seeanemonen, die eine effiziente Markierung von Chordin ermöglichen, werden erzeugt um extrazelluläres Chordin sichtbar zu machen. Extrazelluläre Interaktionspartner von Chordin werden durch biochemische Experimente und Massenspektrometrie aufgedeckt, um dann regulatorische Mechanismen des Chordin-Transports zu charakterisieren. Außerdem soll eine gezielte Störung der Funktion von Metalloproteasen deren Rolle bei der Spaltung von Chordin in Nematostella aufzeigen. Das Projekt ist die erste detaillierte Analyse zur Regulation von Chordin außerhalb der Bilateria. Die Ergebnisse werden wichtige Einblicke in die Evolution der Chordin-Funktion sowie der BMP-abhängigen zweiten Körperachsen liefern.