Die korrekte Lokalisation bestimmter maternaler Genprodukte ist essentiell für die Embryonalentwicklung des Modellorganismus C. elegans. Durch den Eintritt des Spermiums am posterioren Pol kommt es schon vor der ersten Teilung zum Bruch der Symmetrie und zur Etablierung der anterior posterioren Körperachse. Der anterior posterioren Verteilung der PAR Protein Komplexe folgt eine asymmetrische Teilung der Zygote in eine Soma- (AB) und eine Keimbahnzelle (P1). Letztere teilt sich im Folgenden asymmetrisch in die Keimbahnzelle P2 und die endo mesodermale Gründerzelle EMS, während sich AB symmetrisch in ABa und ABp teilt.
Für die Musterbildung entlang der anterior posterioren Achse im 4 Zellstadium von C. elegans ist die Lokalisation des MEX-3 Proteins in den anterioren Blastomeren ABa und ABp, sowie die der pal-1 mRNA in den posterioren Zellen EMS und P2 notwendig. Hierbei wirkt das mRNA bindende KH Domänen Protein MEX-3 als negativer Regulator der pal-1 mRNA, indem es an das MEX-3 Recognition Element (MRE), eine konservierte Sequenz in der 3‘UTR bindet (Pagano et al., 2009)und so deren Abbau initiiert.
Da prominente Unterschiede auf zellulärer Ebene gefunden worden waren, die für eine korrekte Frühentwicklung von C. elegans essentiell sind, habe ich in meiner Arbeit 9 Nematodenspezies auf zelluläre und molekulare Unterschiede zu C. elegans in untersucht.
In keinem von diesen konnte ein zu C. elegans vergleichbares mex-3/pal-1 mRNA Expressionsmuster gefunden werden. Alle von mir untersuchten Nematoden besitzen im Gegensatz zu C. elegans sowohl für mex-3, als auch für pal-1 eine späte mRNA Expressionsdomäne. Für diese Arbeit von besonderer Bedeutung ist aber die frühe Lokalisation von mex-3 und pal-1 mRNA, die bei C. elegans anterior bzw. posterior zu finden ist. Diese konnte ebenfalls bei keinem untersuchten Nematoden gefunden werden. Es treten vielmehr gravierende Unterschiede im Expressionsmuster im Vergleich zu C. elegans auf. Sogar in einem nahen Verwandten von C. elegans sind sowohl die mex-3, als auch die pal-1 mRNA in den posterioren Blastomeren (EMS und P2) lokalisiert.
In dieser Arbeit durchgeführte Genomsequenzanalysen zeigen, dass der, von C. elegans bekannte Mechanismus der Lokalisation von mex-3 und pal-1 mRNA innerhalb der Nematoden nicht konserviert sein kann. Das für die Bindung des MEX-3 Proteins an die pal-1 mRNA entscheidende MRE (Pagano et al., 2009) konnte von mir nur innerhalb der Gattung Caenorhabditis und in keiner der übrigen untersuchten pal-1 3’UTR Sequenzen gefunden werden. Dies lässt darauf schließen, dass bei den übrigen Nematoden keine negative Regulation der pal-1 mRNA durch das MEX-3 Protein stattfindet.
Auch die für C. elegans essentielle Lokalisation des MEX-3 Proteins muss in den untersuchten Nematoden anders erfolgen. Homologe der MEX-5 und MEX-6 Proteine, die positive Regulatoren des MEX-3 Proteins sind und für dessen korrekte Lokalisierung in den anterioren Blastomeren ABa und ABp notwendig sind, konnten in keinem der untersuchten Nematoden gefunden werden.
Das in der C. elegans Gonade zur Lokalisation der mex-3 und pal-1 mRNA essentielle GLD-1 Protein fehlt ebenfalls bei allen analysierten Spezies. Sein Homolog ASD-2, das bei C. elegans eine ganz andere Funktion erfüllt, konnte jedoch identifiziert werden. Möglicherweise übernimmt ASD-2 eine entscheidende Rolle in der Lokalisation der mex-3 und pal-1 mRNA nicht nur in der Gonade sondern auch während der frühen Embryonalentwicklung
Um die Notwendigkeit des MRE für die mex-3/pal-1 Interaktion zu untersuchen, wurden transgene C. elegans hergestellt, die ein GFP::pal-1 3’UTR Fusionskonstrukt trugen
