Myotom Segmentation während der Axolotlschwanz-Regeneration

Für die Regeneration voll funktionsfähiger Gliedmaßen und Organe ist die Musterbildung in Geweben, also die Entstehung klar abgegrenzter Gewebsstrukturen, von grundlegender Bedeutung. Während die Musterbildung bei der Embryonalentwicklung im Detail bekannt ist, ist dies bei der Regeneration nicht der Fall. Für meine Forschung verwende ich den Axolotl, eine Salamanderart. Axolotl haben die Fähigkeit, einen Schwanz ein grundlegendes Element der primären Körperachse - vollständig strukturiert zu regenerieren. Ich werde Mechanismen untersuchen, die zu jener Musterbildung führen, die der primären Körperachse zugrunde liegt und zwar sowohl bei der Embryonalentwicklung als auch bei der Regeneration. Die Musterbildung der primären Körperachse erfolgt ursprünglich während der frühen Embryonalentwicklung durch die Ausbildung von abgegrenzten Gewebsblöcken entlang der entstehenden Achse, sogenannter Somiten. Somiten sind für Bildung des Muskelgewebes und der Wirbelkörper verantwortlich. Bemerkenswerterweise entsteht die primäre Körperachse bei der Regeneration des Axolotlschwanzes ohne die Bildung von Somiten. Die ersten Strukturen, die bei der Schwanzregeneration eine Musterbildung aufweisen, sind Muskeln, gefolgt von Wirbeln und anderen Strukturen. Ich werde die Segmentierung und Musterbildung von Muskelgewebe während der Axololotlschwanzregeneration untersuchen und als Grundlage für die Musterbildung der primären Körperachse bei der Regeneration studieren. Die Bildung von Somiten ist von einer oszillierenden Aktivität bestimmter Gene abhängig. Ich werde die Aktivitätsmuster solcher Gene erfassen um herauszufinden, ob bei der Schwanzregeneration eine ähnliche Oszillation vorkommt. Ich werde die relevanten Gene mit Leuchtstoffen markieren, um so eine Oszillation in ihrer Aktivität nachzuweisen. Ich werde die oszillierenden Gene durch Mutationen gezielt verändern, um ihre Bedeutung für die Musterbildung in der Schwanzregeneration aufzuzeigen. Für diese Arbeiten werde ich Computersimulationen und neue Methoden der Genexpressionsanalyse einsetzen, um oszillierende Gene vorherzusagen und zu identifizieren. Diese Analysen werden durch jüngste Erkenntnisse aus dem Tanaka-Labor ermöglicht, etwa die umfassende Beschreibung des Axolotlgenoms. Diese Arbeit wird unser Verständnis davon verbessern, wie Musterbildung in Muskeln in der Regeneration bei ausgewachsenen Tieren erfolgt. Dies kann der Ausgangspunkt für weitere Studien zur Musterbildung in der Axolotlschwanzregeneration sein zum Beispiel der Musterbildung bei entstehenden Wirbelknochen. Schließlich könnte meine Arbeit auch Einblicke in die Grundlagen der Musterbildung bei der Entwicklung vielzelliger Tiere ermöglichen.