Wie sich eine einzelne Zelle zu einem komplexen Organismus entwickelt, das entschlüsselt die Entwicklungsbiologie. Doch eine verzwickte Frage bleibt: Wie entstehen stabile Muster im Körper? Jetzt wurde eine Antwort für das Neuralrohr des Zebrafischs gefunden. In diesem erzeugt die unterschiedliche Klebrigkeit der Zellen, gemeinsam mit der Expression bestimmter Signalmoleküle, stabile Muster.

Das Neuralrohr, der Vorläufer des zentralen Nervensystems, ist in mehrere Bereiche organisiert, in denen Zellen unterschiedliche Identitäten und Schicksale haben. Während der Entwicklung bewegen sich die Zellen und stören so die strikte Aufteilung in Domänen. Um die Domänen aufrechtzuerhalten sind Signalmoleküle und ein zusätzlicher Mechanismus am Werk: offenbar ist die Adhäsion oder die „Klebrigkeit” von Zellen der Faktor, der Zellen derselben Domäne zusammen und Zellen verschiedener Domänen auseinander hält. Forscher stellten jetzt fest, dass Zellen, die zur selben Domäne gehören, fest aneinanderhaften. Zellen aus verschiedenen Domänen können dagegen leichter voneinander getrennt werden. „Dieser Unterschied in der Bindungskraft kann Sortierprozesse auslösen”, erklären die Forscher, „und der Unterschied in der Klebrigkeit korrespondiert mit einer unterschiedlichen Expression von Adhäsionsproteinen in den Domänen.“

Die verschiedenen Zelltypen exprimieren unterschiedliche Klassen von Cadherinen: N-Cadherin, Cadherin 11 und Protocadherin 19. Wenn die Forscher in diese Expression eingreifen und die Zellen dazu bringen, mehr oder weniger von einem bestimmten Cadherin zu exprimieren, gehen die bevorzugte Adhäsion und die korrekte Zellsortierung verloren.

Referenzen:

IST Austria, Harvard Medical School https://ist.ac.at/de/news/was-zusammengehort-klebt-zusammen/
An adhesion code ensures robust pattern formation during tissue morphogenesis. Science. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aba6637