Mechanische Kräfte treiben Embryonalentwicklung an
Unser Wissen über die Embryonalentwicklung stammt hauptsächlich aus Studien zur Zellsignalisierung in Reaktion auf chemische Signale. Allerdings wissen wir nur sehr wenig über den molekularen Mechanismus, mit dem Zellen mechanische Signale empfangen und in biochemische Signale transduzieren. Vor diesem Hintergrund bemühten sich die Wissenschaftler der EU finanzierten Studie BCATENIN_MECHANICS (Mechanical activation of beta-catenin signalling) um in vivo-Einblicke in diesen weitgehend unerforschten Mechanismus. Zu diesem Zweck untersuchten sie den Beta-Catenin-Signalweg, der an der mechanischen Induktion der Mesoderm-Differenzierung bei der Gastrulation beteiligt ist. Das Konsortium war daran interessiert, die mechanische Aktivierung zu verstehen. Mit der Drosophila als Modellorganismus und modernsten Techniken für die Abbildung lebender Zellen entdeckten die Wissenschaftler, dass die Belastung, die während der Gastrulation bei der Drosophila erzeugt wird, die Wechselwirkung von beta-Catenin mit anderen Proteinen schwächt. Darüber hinaus wird das Protein zugänglicher für die Phosphorylierung, eine Modifikation, die eine weitere intermolekulare Wechselwirkung von beta-Catenin verhindert. Diese Beobachtungen zeigen deutlich, dass beta-Catenin während der Entwicklung als Primärsensor mechanischer Kräfte dient. Der Vergleich der molekularen Sequenz von beta-Catenin bei verschiedenen Arten wies darauf hin, dass diese mechanosensitive Stelle erhalten bleibt. Bei Mäusen wird die Aktivierung des Beta-Catenin-Signalpfads in Reaktion auf die mechanische Belastung bei der Bildung von Knochenmasse und Homöostase beobachtet, ebenso wie in der Adipogenese. Die Zukunftspläne des Konsortiums umfassen die Entwicklung einer Fluoreszenzsonde, um die mechanische Aktivierung in Reaktion auf morphogenetische Bewegungen während der Gastrulation der Drosophila direkt zu beobachten. Die Ergebnisse der Studie könnten auch der Krebsforschung zugutekommen, da die mechanische Aktivierung von beta-Catenin durch Tumorzellen in gesundem Gewebe krebserregend ist.
Schlüsselbegriffe
Mechanische Kraft, Embryonalentwicklung, beta-Catenin, Drosophila, Krebsforschung