Mechanobiologie, mathematische Modellierung und Simulation von Kräften während Gewebedifferenzierung

Ff-2015-07-matis
Während der Flügelentwicklung von Drosophila-Larven bilden nicht-zentrosomale MTs eine apikale Anordnung paralleler MT-Bündel entlang der proximal-distalen Achse.

Projektleitung: Maja Matis, Mario Ohlberger, Angela Stevens
Projektlaufzeit: 07/2015 - 10/2017
Projektkennziffer: FF-2015-07

Die Entstehung komplexer Organismen erfordert die Organisation von Einzelzellen zu Geweben und Organen mit hochspezialisierten Formen und Funktionen.
Die Formgebung dieser multizellulären Strukturen erfordert, dass Kräfte, welche innerhalb von Zellen durch das Zytoskelett erzeugt werden, zwischen benachbarten Zellen durch Adhäsionsmoleküle weitergeleitet werden. Obwohl viele der Gene und chemischen Signale identifiziert wurden, die während der Morphogenese diese Prozesse regulieren, ist nur wenig darüber bekannt, wie diese mechanischen Verfahren quantitativ gekoppelt sind.
Das Ziel dieses Projektes ist es, mit Hilfe neuer Methoden die Antwort auf die grundlegende Frage, wie Zellen Kräfte über ein Gewebe während der Morphogenese koordinieren, zu finden.
Um diese Frage experimentell zu adressieren, werden sowohl neue optische und chemische Methoden, als auch die klassiche Genetik berücksichtigt. Mit Hilfe dieses dualen mechano-biologischen Ansatzes werden wir die Kräfte, die während der Morphogenese zwischen den Zellen und ihrer Umgebung entstehen, quantitativ untersuchen. Die hierbei generierten Daten werden dazu verwendet, mathematische Modelle zu entwickeln und zu simulieren, um den Einfluss mechanischer Kräfte von Zellverbänden auf die Morphogenese zu analysieren. Zusammenfassend ermöglicht uns dieser interdisziplinäre Ansatz die fundamentalen Prinzipien der Gewebeorganisation durch biomechanische Kräfte zu erforschen.