Molecular analysis of Cnidarian embryogenesis: Systematic identification of genes regulating embryonic development of Nematostella vectensis (Anthozoa)

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In der frühen Embryogenese tierischer Organismen werden die Körperachsen und Organsysteme angelegt. Die älteste rezente Tiergruppe mit einer definierten Körperachse und einem Nervensystem sind die diploblastischen und radiärsymmetrischen Cnidaria. Obwohl deren Entwicklung auf zellulärer Ebene gut charakterisiert ist, fehlt ein molekulares Verständnis der Embryogenese der Cnidaria bisher vollkommen. Innerhalb der Cnidaria stehen die phylogenetisch basalen Anthozoa den triploblastischen Bilateria am nächsten. Als Modellorganismus der Anthozoa haben wir jetzt den einfachen Brackwasserpolypen Nematostella vectensis experimentell und molekular etabliert. Nematostella zeichnet sich durch eine sehr gut zugängliche und leicht kontrollierbare Embryogenese aus. In einem Pilotprojekt wurden von uns 1.000 Transkripte einer embryonalen cDNA-Bank von Nematostella sequenziert und eine Reihe verschiedener Entwicklungsgene identifiziert. Um die Steuerung der Embryogenese von Nematostella auf molekularer Ebene zu verstehen, soll jetzt eine systematische Expressionsanalyse durchgeführt werden. Wir erwarten so, 80 - 90% des Transkriptoms von Nematostella Embryonen zu identifizieren. Das Projekt verfolgt zwei spezifische Ziele: (A) Ein molekulares Verständnis der Embryogenese der Cnidaria (Epithelbildung und Keimblattbildung während der Gastrulation, Achsenbildung, Entstehung des Nervensystems). Die erzielten Ergebnisse werden durch den Vergleich mit höheren Systemen wichtige Aufschlüsse über die Ursprünge der Entwicklungsmechanismen der Metazoa und ihrer Evolution bis zum Menschen geben. (B) Ein Verständnis der Evolution der Genome. Durch den Vergleich mit anderen Transkriptomen und Genomen erwarte wir wichtige Einblicke in die großen Übergänge der Evolution (vom Einzeller zum Vielzeller, von den Diploblasten zu den triploblastischen Bilateria). Um die evolutionären Veränderungen zu verstehen, die bei diesen Übergängen erfolgt sind, ist die Kenntnis des Transkriptoms (und Genoms) von Nematostella essentiell.