AG Prof. Dr. Gossler

Forschung

Unsere Gruppe konzentriert sich auf die Analyse eines konservierten Mechanismus der Zell-Zell-Kommunikation und die Identifizierung und Analyse neuer Proteine, die für die Bildung und Funktion beweglicher Zilien wichtig sind.

Die Zell-Zell-Kommunikation spielt eine zentrale Rolle bei der Regulierung von Wachstum und Differenzierung in mehrzelligen Organismen. Ein hochkonservierter Kommunikationsweg zwischen Zellen ist der Notch-Signalweg. Notch vermittelt lokale Interaktionen zwischen benachbarten Zellen in einer Vielzahl unterschiedlicher Gewebe und Organismen und ist daher von zentraler Bedeutung für die Regulierung von Entwicklungsprozessen und der Gewebehomöostase. Mit der Maus als Tiermodell der Wahl und einer Kombination aus biochemischen, molekulargenetischen und transgenen Methoden analysieren wir die physiologischen Rollen der Notch-Signalgebung in verschiedenen Geweben und Organen (z. B. Cordes et al., Serth et al., Hofmann et al., Feller et al., Sörensen et al.), wie sich Liganden hinsichtlich ihrer biochemischen/signalgebenden Eigenschaften unterscheiden (Geffers et al., Preuße et al.), wie Eigenschaften von Liganden und ihre Interaktion mit Rezeptoren durch posttranslationale Modifikationen moduliert werden (Braune et al.) und welche Regionen von Liganden zur effektiven Rezeptoraktivierung beitragen (Schuster-Gossler et al. 2016).

Zilien sind Fortsätze von Zellen mit einer stereotypen, auf Mikrotubuli basierenden Struktur. Sie können beweglich oder unbeweglich sein und besitzen eine Vielzahl zelltypspezifischer Strukturen und physiologischer Funktionen. Eine Störung der Zilienbildung oder -funktion beeinträchtigt wichtige Signalwege und führt zu Erkrankungen des Menschen, die zusammenfassend als Ziliopathien bezeichnet werden. Eine Störung der Funktion der beweglichen Zilien beim Menschen verursacht eine Untergruppe von Ziliopathien, die als Primäre Ziliendyskinesie (PCD) bezeichnet wird. Wir haben den Homöobox-Transkriptionsfaktor Noto als entscheidenden Regulator der Bildung funktioneller beweglicher Zilien im frühen Embryo identifiziert (Ben Abdelkhalek et al., Beckers et al., Alten et al.) und Gene mit unbekannten Funktionen identifiziert, die stromabwärts von Noto reguliert werden und gute Kandidaten für neue Komponenten kodieren, die für die Bildung und/oder Funktion beweglicher Zilien wichtig sind (Stauber et al. 2017). Störungen dieser Gene bei Mäusen führen zu Phänotypen, die Teilen oder dem gesamten Spektrum der PCD bei menschlichen Patienten ähneln (z. B. Weidemann et al. 2016, Beckers et al. 2018, 2020, Rachev et al. 2020). Mehrere Projekte befassen sich mit der biochemischen und funktionellen Charakterisierung einer Reihe dieser Komponenten sowohl in vitro als auch in vivo sowie mit der weiteren Analyse von Mausmodellen.

Unsere Projekte wurden von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.