Function of the mechano-gated ion channel NompC in tissue morphogenesis

Mechanosensitive Ionenkanäle werden seit langem im Bereich der Neurobiologie untersucht. Ihre Rolle in anderen Geweben, insbesondere in Epithelgeweben, blieb jedoch unklar. Epithelzellen, die in Geweben dicht gepackt sind, können mechanische Kräfte, die von ihren Nachbarn erzeugt und übertragen werden, wahrnehmen und darauf reagieren. Eine solche mechanische Kommunikation zwischen Epithelzellen erfolgt klassischerweise über die Cadherin-Catenin-Komplexe an den Zellverbindungsstellen. Die von den Mechanomolekülen empfangenen mechanischen Signale werden dann entweder direkt durch die Reorganisation des Zytoskeletts weitergeleitet oder in biochemische Signale innerhalb der Zellen umgewandelt. Wir stellten die Hypothese auf, dass mechanosensitive Ionenkanäle in Epithelzellen ebenfalls als Mechanomoleküle wirken können. Ausgehend von den bisherigen Erkenntnissen habe ich untersucht, ob NompC, der erste bekannte mechanosensitive Kanal in Drosophila, auch in den Epithelzellen exprimiert wird und, wenn ja, welche Funktion er dort erfüllt. Ich habe eine weit verbreitete Expression des NompC-Kanals in mehreren Geweben gefunden, einschließlich der Amnioserosa, einem hochdynamischen und kurzlebigen Epithelgewebe während des Dorsalschlusses, einem wichtigen morphogenetischen Transformationsereignis bei Drosophila. Das Fehlen von NompC führte zu zahlreichen Defekten im Prozess des Dorsalschlusses. Amnioserosa-Zellen weisen ein hohes Maß an Koordination auf, das sich in einem synchronisierten oszillierenden Verhalten zwischen benachbarten Zellen äußert. Meine Studie ergab, dass NompC ein wichtiger Regulator dieser Synchronie ist. Ich fand auch heraus, dass NompC auf mechanische Kräfte im AmnioserosaGewebe reagiert und den Ca2+-Einstrom in die Zellen steuert. Die Abreicherung von NompC führte zu einer Störung der gerichteten Kraftverteilung im Gewebe und zu einer anisotropen Zellmorphologie. Ich fand heraus, dass NompC wichtig ist, um eine aktive Zelloszillation zu ermöglichen. Fehlt NompC, können die Zellen externe mechanische Kräfte nicht mehr effizient durch das Gewebe leiten. Ich fand mehrere interessante Veränderungen des Zytoskeletts, die direkt oder indirekt von NompC beeinflusst werden und die molekulare Grundlage für das Verhalten auf der Gewebeskaladarstellen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Studie uns ein klares Verständnis der Rolle eines mechanosensitiven Ionenkanals, NompC, in Epithelzellen vermittelt. Es sind jedoch weitere Forschungsarbeiten erforderlich, um die GateAktivität und die interagierenden Partner des NompC-Kanals aufzuklären.