Die Tierentwicklung erfordert sukzessive Veränderungen der Zell- und Gewebestrukturen. Um komplexe dreidimensionale Organe zu bilden, müssen sich die Zellformen anpassen, um die Gewebemorphogenese zu unterstützen. Unser Verständnis darüber, wie Veränderungen der Zellstruktur mit der dynamischen Gewebemorphogenese gekoppelt sind, ist jedoch begrenzt, was größtenteils darauf zurückzuführen ist, dass wir uns auf Studien an fixierten Geweben und kultivierten Zellen verlassen. Daher ist die Echtzeitbeobachtung von Veränderungen der Zellform während der Morphogenese von entscheidender Bedeutung.
Forscher der Universität Tartu (Estland) und der Universität Helsinki (Finnland) haben ein 5D-In-vivo-Live-Bildgebungsprotokoll eingeführt, um die 3D-Gewebedynamik mit hoher Auflösung zu beobachten. Sie entdeckten, dass Rücken- und Bauchzellen im Puppenflügel der Fruchtfliege Drosophila melanogaster durch basale Mikrotubuli (MT)-Vorsprünge ein zelluläres Netzwerk, das Interplanar Amida Network (IPAN), bilden.
Dieses Netzwerk hält die zellulären Verbindungen in frühen Inflationsstadien aufrecht und unterstützt das dreidimensionale Gewebewachstum, indem es MTs ermöglicht, sich nach der programmierten Auflösung von Zell-Zell-Kontakten in mitotische Spindeln zu reorganisieren. Die Ergebnisse sind veröffentlicht In Das EMBO-Journal.
Eine repräsentative Ansammlung von Zellen mit Mikrotubuli (MT)-Vorsprüngen umfasst das frühe interplanare Amida-Netzwerk (IPAN). Der Einschub auf der linken Seite bietet eine apikale Ansicht einer Teilmenge der rechts in einer Seitenansicht gezeigten Zellen. Zellen mit MT-Vorsprüngen sind über laterale Aktin-basierte Filopodien miteinander verbunden und bündeln sich, wenn sich einige ihrer MTs zerlegen. Es wird angenommen, dass die MT-Untereinheiten, die durch die Zerlegung der hervorstehenden MTs entstehen, zur Bildung der mitotischen Spindel innerhalb der sich teilenden Zelle beitragen. Bildnachweis: Die Animation wurde von Erich Brutus erstellt.
Diese Studie enthüllt nicht nur die physiologische Bedeutung des IPAN, sondern bietet auch Einblicke in die Herausforderungen der Live-Bildgebung und genetischen Manipulation von Vorsprüngen. Die Ergebnisse legen nahe, dass der Verlust von Zell-Zell-Kontakten als Schlüsselregulator koordinierter Mitosen fungiert, ein Mechanismus, der möglicherweise auf die 3D-Morphogenese in mehrzelligen Organismen anwendbar ist. Der Einsatz leistungsstarker Drosophila-Genetikwerkzeuge in Kombination mit mehrfarbiger fluoreszierender In-vivo-Live-Bildgebung bietet ein umfassendes System zur Beantwortung von Fragen zu Zellformänderungen, die sich auf die Gewebemorphogenese auswirken.
Mehr Informationen:
Ngan Vi Tran et al., Die programmierte Demontage eines auf Mikrotubuli basierenden Membranvorsprungsnetzwerks koordiniert die 3D-Epithelmorphogenese in Drosophila. Das EMBO-Journal (2024). DOI: 10.1038/s44318-023-00025-w
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