Optogenetische Hemmung der Rho1-vermittelten Actomyosin-Kontraktilität gekoppelt mit Messung der Epithelspannung in Drosophila-Embryonen

Unsere Forschung befasst sich mit der Gewebemorphogenese, der Bildung komplexer dreidimensionaler Gewebestrukturen in der Entwicklung. Wir interessieren uns für die Gene und die Moleküle, die die Morphogenese regulieren, und versuchen, die physikalischen Prinzipien zu verstehen, die der Morphogenese zugrunde liegen. Zum Beispiel, wie mechanische Kräfte entstehen und wie sie die Geweberehabilitation vorantreiben.

Kontraktile Kräfte, die durch filamentöses Aktin und Nicht-Muskel-Myosin II erzeugt werden, auch bekannt als Actomyosin-Kontraktilität, sind eine der wichtigsten Kräfte, die die Gewebemorphogenese vorantreiben. Unsere aktuelle Forschung befasst sich mit der Frage, wie die Kontraktilität von Actomyosin die Faltung von Blutepithelzellblättern vermittelt, ein grundlegender Mechanismus des Gewebeaufbaus in der Entwicklung. Ein tiefgreifendes Verständnis der Rolle der Aktomyosin-Kontraktilität bei der Epithelfaltung und anderen morphogenetischen Prozessen erfordert Ansätze, die Actomyosin zu einem bestimmten Zeitpunkt und an einem bestimmten Ort schnell inaktivieren können und die unmittelbaren Auswirkungen des Gewebeverhaltens und der Gewebeeigenschaften aufzeichnen.

Dies ist jedoch mit herkömmlichen genetischen Ansätzen nur schwer zu erreichen. Der in diesem Protokoll beschriebene Ansatz wurde entwickelt, um zu untersuchen, wie Zellen und Gewebe auf plötzliche Änderungen der mechanischen Kräfte reagieren, die normalerweise den Gewebeumbau vorantreiben. Dies ist eine wichtige Frage, die jedoch aufgrund begrenzter Ansätze, die mechanische Kräfte in intaktem Gewebe schnell verändern können, nur schwer zu beantworten ist.

In dieser Studie haben wir ein optogenetisches Werkzeug entwickelt, um Actomyosin an bestimmten Geweberegionen in Drosophila-Embryonen schnell zu inaktivieren. Wir fanden heraus, dass die Kombination dieser beiden mit der Laserablation den direkten Einfluss der Actomyosin-Kontraktilität auf die Gewebemechanik in der Epithelfaltung untersucht. Unsere Ergebnisse liefern neue Einblicke in den mechanischen Mechanismus der apikalen Verengung von Medien zur Epithelfaltung.

Mit manuellen Modifikationen kann das Protokoll leicht angepasst werden, um die Funktion der Aktomyosin-Kontraktilität in einer Vielzahl von morphogenetischen Prozessen zu untersuchen.