Wie Zellen zwischen zwei Schicksalen wählen

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Bei Tieren mit reduzierten Mengen eines Proteins namens Zic4 ändern die Tentakel
Bei Tieren mit reduzierten Mengen eines Proteins namens Zic4 ändern die Tentakelzellen ihre Identität und werden zu Fußzellen (grün). Bildnachweis: Jaroslav Ferenc

Unser Körper besteht aus Milliarden von Zellen, die zwar alle das gleiche Genom haben, aber spezialisierte Aufgaben bei der Bildung verschiedener Gewebe und Organe übernehmen. Bei einem wirbellosen Süßwassertier fanden die FMI-Forscher heraus, dass ein Protein namens Zic4 die Bildung und Erhaltung der Tentakel steuert, die den Mund des Tieres umgeben. Wird der Zic4-Spiegel gedrosselt, verwandeln sich die Tentakelzellen in verschiedene Zelltypen. Die Ergebnisse könnten den Forschern helfen, die Faktoren zu bestimmen, die bei anderen Tieren die Wahl zwischen zwei Zellschicksalen bestimmen.

Während der Entwicklung eines Embryos differenzieren sich seine Stammzellen in die Vorläufer verschiedener Zelllinien, aus denen Neuronen, Blutzellen, Hautzellen und andere Arten spezialisierter Zellen hervorgehen. Wie die Zelltypen ihre spezifische Identität behalten, bleibt jedoch ein Rätsel.

Die Forscher im Tsiairis-Labor gingen dieser Frage nach, indem sie die Entwicklung von Hydra untersuchten - einem röhrenförmigen Organismus mit einem von Tentakeln umgebenen Mund und einem klebrigen Fuß, der innerhalb weniger Tage aus einem kleinen Gewebestück seinen gesamten Körper nachwachsen lassen kann. Die Forscher identifizierten Zic4, einen Transkriptionsfaktor - oder ein Protein, das die Expression von Genen steuert - als Haupttriebkraft für die Bildung und Erhaltung der Tentakel von Hydra. Wurde der Zic4-Spiegel gesenkt, änderten die Tentakelzellen ihre Identität und wurden zu Fußzellen, fand das Team heraus.

Die Ergebnisse werfen ein Licht auf die genregulatorischen Netzwerke, die die Wahl zwischen zwei Epithelzellschicksalen bei Hydra und möglicherweise auch bei anderen Tieren bestimmen, so die Forscher.

Matthias Christian Vogg, Jaroslav Ferenc, Wanda Christa Buzgariu, Chrystelle Perruchoud, Paul Gerald Layague Sanchez, Leonardo Beccari, Clara Nuninger, Youn Le Cras, Céline Delucinge-Vivier, Panagiotis Papasaikas, Stéphane Vincent, Brigitte Galliot*, Charisios D. Tsiairis* Der Transkriptionsfaktor Zic4 fördert die Tentakelbildung und verhindert die epitheliale Transdifferenzierung in Hydra Science Advances (2022) Advance online publication
* Ko-korrespondierende Autoren