Germ cell development and migration

Abstract

Organismen, welche sich sexuell fortpflanzen, entstehen von Gameten (Spermien und Eier), die sich von primordialen Keimzellen entwickeln. Primordiale Keimzellen bilden eine kleine Zellpopulation, die sich in den meisten Tierspezien früh in der embryonalen Entwicklung spezifizieren in einer distanzierten Region von den Genitalien. Daher wandern die Keimzellen weite Distanzen vom Ort der Entstehung zu ihrem Zielorgan, den Genitalien. In Vogelembryonen dagegen benützen die Keimzellen das vaskuläre System als Transportmittel um in die Region der entwickelnden Genitalien zu gelangen, wo sie die Blutbahn verlassen und in das Zielorgan wandern. In dieser Arbeit wurde die Funktion von SDF-1 in der Keimzellmigration im Embryo des Huhnes und der Maus untersucht. In Entwicklungsstadien wo die Keimzellen die Blutbahn verlassen ist sdf-1 mRNA in Regionen im Embryo gebildet, in welchen die Keimzellen sich befinden oder hinwandern. Die Möglichkeit von SDF-1, die Keimzellen anzuziehen und die Wanderung zu kontrollieren wurde demonstriert bei dessen Potential die Keimzellen zu Regionen im Embryo anzulocken, wo sie normalerweise nicht gefunden werden. In Experimenten in denen SDF-1 an ausgewählten Positionen eingeführt wurde, konnte die Keimzellmigration zu abnormalen Regionen gelenkt werden. Im Mausembryo, sdf-1 ist in Geweben produziert, in welchen die primordialen Keimzellen sich befinden zum Zeitpunkt wenn sie durch das Hinterdarmepithelium und zu den Genitalien wandern, jedoch nicht vor diesen Stadien. Diese expressionsbasierte Analyse in Kombination mit Untersuchungen des Keimzellverhaltens im lebenden Gewebe des Mausembryos deuten zusammen mit analogen Resultaten im Hühnerembryo darauf hin, dass SDF-1 eine Funktion in der zweiten Phase der Keimzellwanderung in diesen Organismen hat, jedoch nicht zuvor. Während SDF-1 Signale essenziell und ausreichend sind für das zielorientierte Migrationsverhalten im Zebrafisch (Danio rerio) und eine konservierte Rolle in den Embryonen des Huhnes und der Maus spielen, ist der Mechanismus der Wanderungsfähigkeit unabhängig von diesem Signalweg. Ich zeige, dass die Funktion von dead end essenziell ist für die Fähigkeit der Keimzellen zu wandern. dead end mRNA wird früh während der Entwicklung spezifisch stabilisiert in den Keimzellen und Dead end Protein lokalisiert zu perinuklearen Komplexen. Keimzellen in Zebrafischembryonen mit reduzierter Dead end-Produktion sind nicht Wanderungsfähig und sterben am Ende des ersten Tages der Entwicklung. Zum Ende dieser Arbeit zeige ich, dass die Lokalisierung bzw. Produktion von dead end im Keimzellplasma bzw. in Keimzellen konserviert ist in verschiedenen Vertebraten.