Das WIN-Kolleg

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Zellinnere an der Oberfläche nur schwach gebunden ist. Mit steigender Inkubati-
onszeit wurde die Adhäsion stärker (Abb. 2B). Die Intensität entlang eines beliebig
ausgewählten Schnitts ist in Abb. 2C gezeigt. Im Prinzip kann man aus der Pixelin-
tensität den lokalen Zell-Substrat-Abstand berechnen, jedoch ist es in diesem Fall
nicht möglich, da die Brechungsindices der Zellen in den animalen Kappen nicht
bekannt sind. Dennoch kann man aus dem flachen Verlauf des Profils erkennen, dass
die thermischen Fluktuationen der Zellmembran in der Adhäsionsfläche unterdrückt
sind. Aus Abb. 2D und E ist ersichtlich, wie die Anzahl an adhärierten Zellen pro
20000 mm2 sowohl mit der Menge an gebundenem Xcad-11 als auch mit der Kul-
tivierungszeit steigt. Dies bestätigt, dass Festkörpergestützte Lipidmembranen geeig-
nete Oberflächen für die Stressfreie Immobilisierung von animalen Kappen von
Xenopus sind.
Durch die Adhäsion auf der Oberfläche werden Zellpolaritätsveränderungen
ausgelöst. Mit einem Mikrotubuli-Marker (EB1), welcher an den wachsenden Plus-
Enden von Mikrotubuli lokalisiert ist, konnten wir zeigen, dass das Mikrotubuli-
Wachstum zunächst bei induzierten wie Wildtyp-Zellen auf einer funktionalisierten
Oberfläche nicht gerichtet ist. Nach vier Stunden ließ sich eine Polarisierung der
Wachstums-Richtung bei den induzierten Zellen feststellen, welche nicht bei Wild-
typ-Zellen auftrat. Auch auf nicht funktionalisierten Oberflächen unterblieb eine
solche Polarisation.
2. Schlussfolgerungen und weitere Forschungen:
Wir haben durch ausführliche experimentelle Analysen von Hydra-Zellaggregaten
die quantitativen Grundparameter der de /zcw-3D-Selbstorganisierung während der
Musterbildung etabliert und dem mathematischen Modell zugeführt. Experimentell
finden wir, dass homogen erhöhte Mengen an Wnt3a-Morphogen die Geschwin-
digkeit der Musterbildung beeinträchtigen. Daher sind wir nun in der Lage, die
kausalen Grundlagen des Symmetriebruchs mit einem völlig neuartigen Zugang zu
eruieren: Wir untersuchen im Moment u.a., ob nicht die absolute Morphogenmen-
ge, sondern der relative Unterschied der verfügbaren Morphogenmengen in zwei
benachbarten Zellen die Achsenmuster-Intiitierung des Symmetriebruchs und damit
die Distanz zwischen Achsen als Konstante fixiert. Unser theoretisches mathemati-
sches Modell ist nun auch in der Lage, das Muster des Symmetriebruchs quantitativ
darzustellen und postuliert dafür einen ‘positiven feedback loop’ zwischen Gewebe-
krümmung und Morphogen-Produktion. Wir arbeiten experimentell am Nachweis
dieser interessanten und bislang noch nie direkt nachgewiesenen Beziehung, welche
laut Modell den Symmetriebruch hinreichend erklären würde und bedeutende Ein-
sichten für die Gewebemorphogenese im Allgemeinen liefern könnte.
Mittels unserer biophysikalischen Methoden planen wir, additiv zur Funktio-
nalisierung der Lipidmembranen mit Xcadherin-11, diese auch mit Wnt2b-EGFP-
His zu fünktionalisieren. Wnt2b ist ein Signalmolekül des kanonischen Wnt-Weges
und kann damit zur Induktion von NLZ verwendet werden. Uber unterschiedliche
Konzentrationen von Wnt2b auf der Membran soll die NLZ-Induktion unabhängig