Project

developmental biology; signal transduction; Arabidopsis thaliana; Drosophila melanogaster; Caenorhabditis elegans; Chicken embryo

Lead
Lay summary
LeadWährend der Entwicklung einer befruchteten Eizelle in einen multizellulären Organismus kommunizieren Zellen miteinander, indem sie andauernd Signalmoleküle austauschen, welche die Zellteilungen und Zelldifferenzierungen steuern. Viele Krankheiten beim Menschen werden durch Störungen in der Zell-Zell Kommunikation ausgelöst.Ziele des ForschungsprojektsIn diesem interdisziplinären Forschungsprojekt untersuchen wir anhand von Modellorganismen die grundlegenden Mechanismen und Regeln, welche die Zell-Zell Kommunikation während der normalen Entwicklung steuern. Insbesondere studieren wir die Entwicklung von Arabiopsis thaliana (Ackerschmalwand) als einfaches Modell für Blütenpflanzen, den Fadenwurm Caenorhabditis elegans und die Taufliege Drosophila melanogaster als wirbellose Tiermodelle sowie den Hühnerembryo als einfaches Modell für die Wirbeltierentwicklung. Wir konzentrieren uns dabei auf die Erforschung von Genen, welche im Verbund eigentliche "Signalwege" bilden, wie sie in allen mehrzelligen Organismen vorkommen.Kontext und Bedeutung des ProjektsDie Gene und Proteine, welche die Signalübertragung zwischen Zellen steuern, sind während der Evolution konserviert worden. So besteht auf der Ebene der Gene eine überraschend starke Verwandtschaft zwischen allen multizellulären Organismen trotz der grossen anatomischen Vielfalt. Daher sind viele Entdeckungen, welche in einfachen Modellorganismen gemacht werden, universell gültig und lassen sich auch auf den Menschen übertragen. Die Erforschung der konservierten Signalwege führt daher auch zu neuen Möglichkeiten und Ansätzen, um menschliche Krankheiten zu erkennen und behandeln.Wissenschaftlicher Rahmen und MethodologieMit Hilfe der modernen Genetik und Genomik lassen sich die molekularen Mechanismen der Signalübertragung im Detail untersuchen. Wir benutzen in diesem Projekt eine Vielzahl von Techniken, um die Aktivität einzelner Gene zu verändern (gezielte und zufällige Mutagenese) und die Gen-Aktivitäten (Gen-Expression) während der Entwicklung zu verfolgen. In den verwendeten Modellorganismen kann die Funktion einzelner Gene und Proteine so genauestens untersucht werden, und es lassen sich auch Rückschlüsse auf die Wirkungsweise der verwandten menschlichen Gene ziehen.

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Last update: 21.02.2013

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Various human diseases are caused by mutations in genes that control cell-cell communication during normal development. As a group of developmental biologists we study the conserved signal transduction pathways that specify different cell fates during the development of multicellular organisms. For this purpose, we are investigating the key model organisms such as the flowering plant Arabidopsis thaliana (Grossniklaus), the fruit fly Drosophila melanogaster (Basler), the roundworm Caenorhabditis elegans (Hajnal) and the chicken embryo (Stoeckli). We are focusing our research on the molecular genetic analysis of the Wingless/Wnt, Notch, Patched, receptor kinase and Ras signaling pathways in various developmental processes. Moreover, we are examining the cellular responses to these signaling pathways that manifest as dynamic changes in gene expression. This approach leads to the identification of new genes that regulate cell-cell communication during normal development and may be involved in human pathologies.Our proposal for a Prodoc research module is comprised of the following four research topics:(1) Characterization of the FERONIA signal transduction pathway in Arabidopsis (U. Grossniklaus)(2) Deciphering the mechanisms underlying Wnt signaling induced transcriptional repression in Drosophila (K. Basler)(3) Regulation of epidermal morphogenesis by Hox genes and Ras signaling in C. elegans (A. Hajnal)(4) Wnt signaling in boundary cap cells - a role for Wnt5a as gate keeper between the peripheral and the central nervous system of the chicken embryo (E. Stoeckli)Although we are all using very diverse model systems, we are unified by a common research question: To define the molecular components and networks governing cell-cell communication and cell fate specification during the development of multi-cellular organisms. A student who is accepted into the MLS Ph.D. program and wishes to carry out a thesis in Developmental Biology will be able to choose among one of the four projects we are offering and become part of our network of Developmental Biologists in Zurich.