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Ehemalige Projekte und Arbeitsgruppen bis 2014 unter der Leitung von Prof. Dr. Doris Wedlich

 

Xenopus laevis (female)
      Xenopus laevis (female)
     Unser bester Mitarbeiter
Die Entstehung eines Organismus – ob Wurm, Fliege, Maus, Frosch oder Mensch – beginnt mit einer einzigen Zelle, der befruchteten Eizelle. Ein ausgewachsener Mensch besteht aus Milliarden von Zellen, die wiederum mehrere Hundert verschiedene Aufgaben ausüben. Um die Abläufe der frühen Entwicklung eines Organismus genau zu beobachten, bietet sich der Frosch besonders gut an, da sich seine Embryonalentwicklung außerhalb des mütterlichen Organismus abspielt. Der Froschlaich ist darüber hinaus relativ groß und somit ideal zur frühen Beobachtung und Manipulation.
Bei der Entwicklung eines Organismus spult sich ein ausgefeiltes, fein reguliertes Programm ab, das viele Kontrollpunkte besitzt. Dabei gibt es eine Reihe von Molekülen, die diese Abläufe steuern. Immer wieder greifen sie an verschiedenen Orten im Embryo regulierend ein.

Für die Wissenschaftler ist es interessant zu erkunden, wie die Zellen geordnete Verbände für die Linse oder die Retina des Auges bilden und sich nach Organen sortieren. Die Grundzüge der Embryogenese, also Zellteilung, Zellwanderung und noch nicht erfolgte Differenzierung der Zellen werden von denselben Prinzipien geleitet, die einen Tumor ausmachen. Ihn kennzeichnet sein unkontrolliertes Wachstum, das heißt die ungebremste Zellteilung. Seine Zellen kommen ihrer ursprünglichen Aufgabe nicht mehr nach und verändern ihre Form. Sie nehmen alte Eigenschaften wieder an, wie beispielsweise die Neigung zur Wanderung, und dringen in fremde Umgebung ein. Im Fachjargon wird dies als invasives Verhalten und Neigung zur Metastasierung bezeichnet.

Zwischenzeitlich wurde ein neuer Signalweg entdeckt, der die Orientierung der Zellen während ihrer Wanderung steuert (Wnt-5a/Ror2-Signalweg). Fehlt eine Komponente, das Signal (Wnt-5a) oder der Signalempfänger (der Ror2-Rezeptor) finden die Zellen nicht zum Zielort; sie treten auf der Stelle oder wandern im Kreis. Noch ist unklar, ob dieser Mechanismus auch von Tumorzellen, die in gesundes Gewebe einwandern, genutzt wird. Hinweise auf eine Beteiligung von Cadherin-11 an der Metastasenbildung und der Auslösung von Arthritis gab es bereits, aber der Mechanismus war bislang nicht verstanden. Wiederum war es der Froschembryo, der half, die Besonderheiten dieses Moleküls aufzuspüren.

Normalerweise verhindern Cadherine, die wie Zellkleber wirken, dass Zellen sich aus dem Zellverband lösen und auswandern. Cadherin-11 hingegen verhält sich völlig anders. Seine Gegenwart sorgt für die Bildung von Zellausläufern, die den geeigneten Wanderungsweg 'ertasten'.

Die Aufklärung des Wnt-5a/Ror2-Signalweges und neue(n) Funktion und Eigenschaften des Cadherin-11 Proteins bilden die Grundlage unserer Forschung.

 

Wir lehren Tierphysiologie, Entwicklungsbiologie, Zellbiologie und Molekularbiologie.

Die Forschung

Research at the Cell- and Developmental Biology is focussed on Cadherins and Wnt-signaling in early embryogenesis.

Cadherins

Cadherins
represent a multigene family of calcium-dependent glycoproteins mediating cell-cell- adhesion processes. Initially, cadherins were identified in epithelia required for cell polarity and for establishing tissue integrity. In the embryo, a switch in cadherin subtype expression promotes tissue separation while in tumors the loss of E-cadherin and up-regulation of N-cadherin or cadherin-11 often correlates with high invasiveness. To understand how cadherin-11 drives cell migration Almut Köhlers group studies its function in cranial neural crest migration. With the characterization of the protocadherin XPAPC gastrulation group identified a novel role of cadherins in stabilizing cell polarity and coordinating mass cell movements. We also use our knowledge of cadherins to create specific cellular microenvironments by bio-functionalization of nano- and microstructured surfaces. Two PhD students of the Surface-Biofunctionalization group develop methods to couple RGD-peptides and cadherin ectodomains to surfaces by using self assembled monolayers (SAM).

The Wnt-family of extracellular glycoproteins activates receptor-mediated signal transduction pathways that are widely conserved from invertebrates to mammals. Wnt signaling regulates gene expression, cell fate, cell adhesion and cell polarity during embryogenesis and cancer progression. Currently three different signaling pathways are described in vertebrates. Dietmar Gradls group is interested in the transcriptome of the Wnt / β-catenin (canonical) pathway and also in the nuclear transport of transcription factors. The gastrulation group further characterizes different branches of the β-catenin independent (non-canonical) Wnt-pathways.