AG Botanik - Fachbereich 5 Biologie - Universität Osnabrück

Abbildung 2 Mit Hilfe der Elektronenmikroskopie lassen sich Zellen
sehr genau untersuchen. Die Abbildung zeigt einen Querschnitt
durch das Drosophila-Herz. Es wird deutlich, dass jeweils
zwei Herzzellen durch ihre besondere Form ein Lumen bilden,
durch das das Blut hindurch strömen kann. Auf der linken Seite
ist eine Herzmuskelzelle (Kardiomyocyte) grün unterlegt. Das Herz
wird von Perikardzellen begleitet, die hier gelb eingefärbt wurden.
sen Funktion im lebenden Tier ohne operative Eingriffe
direkt verfolgen zu können. Unser besonderes Augenmerk
gilt sowohl jenen Prozessen, die auf der Ebene einzelner
Herzzellen ablaufen, als auch denjenen, die dafür sorgen,
dass Zellen miteinander kommunizieren und untereinander
Netzwerke bilden. So untersuchen wir Drosophila-
Mutanten, bei denen der »Klebstoff« zwischen Zellen im
Herz fehlerhaft verarbeitet wird. Aus diesen Analysen
wollen wir lernen, wie Zellverbindungen in Organsystemen
hergestellt werden. Weitere Projekte befassen sich
mit den Bildungsleistungen der Herzzellen. Während der
Embryogenese nehmen Herzzellen eine bestimmte Form
an, die zur Bildung eines inneren Lumens führt. Durch
dieses Rohr wird später das »Blut« gepumpt. Dazu sind
bestimmte in Mikrokompartimenten lokalisierte Membranproteine
notwendig, die ein Verschließen des Herzlumens
verhindern. Andere Zellen des Herzrohrs hingegen
nehmen eine gänzlich andere Gestalt an und bilden Herzklappen,
die einen Rückfluss des »Blutes« verhindern. Wir
erforschen derzeit, welche molekularen Mechanismen der
Differenzierung solcher Spezialisierungen zugrunde liegen.
Eine besondere Gruppe von Proteinen, die an Zell -
oberflächen katalytische Funktionen übernehmen, steht
dabei im Mittelpunkt des Interesses. Ein weiteres aktuelles
Forschungsprojekt beschäftigt sich mit der Entstehung
und Funktion von speziellen Kreislauforganen, die ausschließlich
der Bildung und Versorgung von Insektenflügeln
dienen. Ohne diese »Extraherzen« können Fliegen
nicht fliegen, da ihre Flügel funktionslos sind. Aus evolutionsbiologischer
Sicht sind solche Flügelherzen von großer
Bedeutung, da sie den Erfolg der flugfähigen Insekten
erst ermöglichten.
Abbildung 3 Die Erforschung
von Mutanten, also Tieren mit
genetischen Defekten, spielt bei
unseren Untersuchungen eine
sehr wichtige Rolle. Das Bild oben
links zeigt Ausschnitte aus dem
Herzen eines normalen und eines
fehlentwickelten Drosophila-Embryos.
Die aufgetretene Mutation
führt zu einem lückenhaften Aufbau
wichtiger Herzstrukturen.
Aus der Analyse solcher Mutanten
lernen wir, welche molekularen
Prozesse für die Bildung eines
funktionsfähigen Herzens wichtig
sind. Mit Hilfe von gentechnischen
Methoden werden Proteine
gezielt verändert um so ihre
Funktion im lebenden Tier zu studieren
(oben rechts). Häufig müssen
Proteine gereinigt und isoliert
werden. Arbeiten mit in Kultur
gezüchteten Zellen werden daher
immer bedeutsamer. Das Bild
unten links zeigt eine Insektenzelle
in Kultur, bei der verschiedene
künstlich eingebrachte Proteine
in unterschiedlichen Farben
sichtbar gemacht wurden. Ergänzend
sind biochemische Untersuchungen
notwendig, bei denen bspw. mit Hilfe von Antikörperbasierten-Techniken erforscht wird, ob wichtige Komponenten der Zelle normal gebildet werden.
Die Abbildung unten rechts zeigt eine solche Analyse. Im mutanten Tier ist deutlich zu sehen, dass ein wichtiges Protein fehlt.
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Entwicklungsbiologie