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Forschungsgebiete - Zoologie

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Interzelluläre Kommunikations- und Transportvorgänge
während der Entwicklung

Das Ovar von Drosophila melanogaster ist ein beliebtes Modellsystem zur Untersuchung unterschiedlichster Aspekte der Zell- und Entwicklungsbiologie. An der Entwicklung einer Stammzelle in ein reifes Ei ist fast jeder denkbare zelluläre Prozess beteiligt. Im Ovarfollikel (s. Abbildungen) ist die Eizelle (OOC) über Interzellularbrücken (sog. Ringkanäle, RC) mit 15 polyploiden Nährzellen (NC) verbunden, wobei ein Epithel somatischer Follikelzellen (FC) die Keimbahnzellen umhüllt. Im Verlauf der Oogenese interagieren diese drei Zelltypen auf vielfältige Weise. Ein koordiniertes Zusammenwirken von Keimbahn- und Somazellen ist unter anderem für die korrekte Ausbildung des embryonalen Körpermusters, insbesondere dessen räumlicher Koordinaten, von entscheidender Bedeutung. Die Wege des interzellulären Informationsaustauschs sind bisher nur zum Teil analysiert. Unsere Untersuchungen konzentrieren sich auf solche Kommunikations- und Transportvorgänge, die über Interzellularbrücken, Gap-Junctions, Ionenpumpen und Ionenkanäle ablaufen.

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Ovarfollikel von Drosophila

 

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Körpermuster des Embryos und der Fliege

 


 

Mittels diverser mikroskopischer Verfahren, Mikroinjektionen und Inhibitoren untersuchen wir cytoplasmatische Transportvorgänge zwischen Nährzellen und Eizelle. So erhalten wir Informationen über die spezifischen Mechanismen, die an der cytoskelettabhängigen Lokalisierung verschiedener maternaler Determinanten in der Eizelle beteiligt sind.

 

Ausgewählte Publikationen:

Bohrmann J, Cell Mol Life Sci 53:652-662, 1997.
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Fluoreszenzfärbungen von Mikrofilamenten (weiß bzw.
rot) und Zellkernen (blau) in jungen Ovarfollikeln
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Über Gap-Junctions - von Poren durchsetzte Membrankontakte - finden Kommunikationsvorgänge zwischen Zellen statt, die stimuliert oder inhibiert werden können. Mithilfe von Mikroinjektionen, Antikörpern und Inhibitoren erfahren wir Näheres über die molekularen Grundlagen und über die Rolle, die diese Kommunikation bei der Regulation von Entwicklungsvorgängen spielt.

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Kommunikation zwischen Eizelle und Follikelzellen erfolgt über Gap-Junctions: mikroinjizierte Antikörper (C) inhibieren die Verteilung eines Fluoreszenzfarbstoffs
(ip, Injektionsnadel; sp, Haltenadel; Balken, 100 µm)
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Morphogenetische Bewegungen setzen interzelluläre Kommunikation voraus: eine Blockade der Gap-Junctions (rechts) inhibiert die Gastrulation (embryonale Ventralseite, Kernfärbung)

Ausgewählte Publikationen:

Bohrmann J, Zimmermann J, BMC Dev Biol 8:111, 2008.

 


Mit spannungs- und ionensensitiven Fluoreszenzfarbstoffen, mit genetisch codierten Sensoren und mit Mikroelektroden lassen sich bioelektrische Phänomene und Ionenaustauschprozesse in der Oogenese nachweisen. Diese stehen mit verschiedenen zellulären Vorgängen in Zusammenhang, beispielsweise Wachstum, Zellwanderung, Apoptose, Osmo- und pH-Regulation. Durch Untersuchungen der Lokalisation und Funktion diverser Ionentransportmechanismen gewinnen wir einen Einblick in Ursache und Wirkung elektrochemischer Phänomene während der Entwicklung.

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Übersicht über die analysierten Ionentransportmechanismen und deren vermutete Ionenflüsse im Ovarfollikel

Ausgewählte Publikationen:

 


(Unterstützt durch DFG und RWTH Aachen)