TY  - GEN
KW  - Wnt 
KW  -  evolution 
KW  -  signalling 
KW  -  cnidaria
UR  - https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/13177/
Y1  - 2012///
TI  - Funktionelle Konservierung der Wnt-Liganden in Nematostella vectensis
N2  - Die Ausbildung des Blastoporus und die Etablierung eines Organisatorzentrums ist ein entscheidender Moment in der Embryonalentwicklung. Der dafür notwendige Symmetriebruch erfolgt in den meisten rezenten Metazoen durch eine lokale Stabilisierung von beta-Catenin und scheint auch in basalen Stämmen wie Schwämmen und Nesseltieren konserviert. Dies verdeutlicht die enorme Bedeutung des kanonischen Wnt-Signalwegs für die frühe Entwicklung. Die Existenz von Homologen aller aus Bilateriern bekannten Wnt-Gene, mit Ausnahme von Wnt9, in der basalen Seeanemone Nematostella vectensis überrascht. Jedoch legt die Expression der Wnt-Liganden eine Beteiligung an unterschiedlichen Entwicklungsprozessen nahe. Die Identifikation von Komponenten des nicht-kanonischen Wnt/PCP-Signalwegs deutet außerdem darauf hin, dass es bereits in der Evolution der Cnidarier zu einer Trennung von kanonischen und nicht-kanonischen Signalwegen kam. Da sich die Nematostella Wnt-Liganden relativ einfach in die verschiedenen Unterfamilien einteilen lassen, wurde in funktionellen Studien mit heterologen Systemen versucht, die Wnt-Gene dem Wnt/beta-Catenin- oder Wnt/PCP-Signalweg zuzuordnen. Von den hier untersuchten Wnt-Genen lieferte lediglich Wnt1, jedoch nicht das in Bilateriern kanonische Wnt3, einen verlässlichen Hinweis auf die Aktivierung des kanonischen Signalwegs im Achseninduktionsassay in Xenopus laevis und für den TOP-Flash-Reporter im Zellkultursystem. Weitere Ergebnisse zeigen darüber hinaus, dass NvWnt5 und NvWnt11 die konvergente Extension im Frosch beeinflussen, also den nicht-kanonischen Wnt-Signalweg bedienen. Interessanterweise scheint jedoch die genaue Funktion der beiden Gene vertauscht, da NvWnt5 die Depletion von endogenem XlWnt11 retten kann, bzw. NvWnt11 die Depletion von XlWnt5. Der Vergleich der in der Literatur beschriebenen Expressionsmuster mit der hier erstellten Kinetik brachte neue Ergebnisse für die Wnt-Expression. Durch die höhere Sensitivität der RT-PCR-Methode konnten die Transkripte von NvWnt5, -7a, -7b, -8b und -11 bereits maternal nachgewiesen werden. Die weitere Expression aller Wnt-Gene im Blastula-Stadium deutet außerdem auf die Etablierung eines Organisationszentrums durch die Liganden hin, wobei die verschiedenen Wnt-Gene entweder durch redundante Funktionen eine höhere Robustheit des Zentrums gewährleisten oder an einer Feinjustierung beteiligt sind. In weiteren Experimenten wurde schließlich die endogene Funktion von NvWnt3 und -11 untersucht, deren Bilaterier-Homologe sich stereotypisch kanonisch bzw. nicht-kanonisch verhalten. Dabei zeigte die Depletion NvWnt3 durch einen Morpholino keine Effekte auf die frühe Entwicklung, sondern äußerte sich in einer fehlenden Metamorphose zum Primärpolypen. Dadurch verharrten die Tiere in einem ?Dauerblastula?-artigem Zustand ohne erkennbare Körperachse, bei dem ungeordnetes Mesenchym unter einer prospektiven Ektodermschicht zu erkennen war. Verantwortlich für diesen Phänotyp scheint die Repression des Forkhead-Transkriptionfaktors zu sein, der in Nematostella die epithelial-mesenchymalen Übergänge reguliert. Da sonstige Wnt-Zielgene in der RT-PCR unbeeinflusst schienen, spricht dies für eine sehr spezifische Rolle von Wnt3 in Nematostella. Die hier beschriebene maternale Expression von NvWnt11 erinnert an die Situation im Frosch, bei der maternales XlWnt11 für die Etablierung der dorso-ventralen Achse benötigt wird. Die Kolokalisation mit anderen Komponenten des Wnt-Signalwegs am zukünftigen oralen Pol in der Blastula deutet eine ähnliche Rolle von Wnt11 an der Achsenspezifizierung in Nematostella an. Die Repression von Wnt-Zielgenen sowie Endoderm-Markern durch den NvWnt11-Morpholino sprechen außerdem für eine überraschende Funktion von Wnt11 im Wnt/beta-Catenin-Signalweg. Die Kompensation sowohl morphologischer als auch genregulatorischer Effekte des Morpholinos durch eine Stabilisation von beta-Catenin mit Alsterpaullone sind ein weiterer Hinweis auf eine Beteiligung von NvWnt11 am kanonischen Signalweg. Da der Morpholino jedoch auch die Depletion des Wnt/PCP-Rezeptors Strabismus phänokopiert, kann von einer dualen Funktion von NvWnt11 sowohl im kanonischen  als auch im nicht-kanonischen Weg ausgegangen werden.  
ID  - heidok13177
A1  - Ritthaler, Martin
AV  - public
ER  -