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14.7.1997
Molekulare Mechanismen der Embryonalentwicklung Ulmer Wissenschaftspreis 1997
Die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Dr. Walter Knöchel, Leiter der Abteilung Biochemie der Universität Ulm, beschäftigt sich mit der Aufklärung der molekularen Mechanismen während der Embryonalentwicklung höherer Lebewesen. Nach Befruchtung der weiblichen Eizelle durch ein Spermium setzen Zellteilungen ein, die über die Bildung der drei Keimblätter (Ektoderm, Mesoderm, Entoderm) zur Ausbildung eines vollständigen Organismus führen. Für den korrekten Ablauf dieser Entwicklung sind embryonale Kontrollgene (Differenzierungs-Gene) verantwortlich, deren Fehlsteuerung schwere Schäden, gegebenenfalls sogar den Tod des Embryos zur Folge haben. Weltweit durchgeführte Untersuchungen zu dieser Thematik während der letzten Jahre haben erstaunlicherweise gezeigt, daß diese Gene im Verlauf der Evolution sehr stark konserviert worden, das heißt von der Fliege bis hin zum Menschen sehr ähnlich geblieben sind und häufig gleichartige Funktionen ausüben.
Knöchel und Mitarbeiter, seit 1990 in Ulm, benutzen Amphibien (südafrikanische Krallenfrösche) als Modellsystem für ihre Untersuchungen. Sie konnten in den vergangenen Jahren zahlreiche Gene oder deren Eiweißprodukte identifizieren, denen bei der Ausbildung des mesodermalen Keimblatts eine Schlüsselrolle zufällt. Dazu gehören "bone morphogenetic proteins" (Wachstumsfaktoren aus der TGF-ß-Familie) und Transkriptionsfaktoren, die für die Steuerung nachgeschalteter Gene verantwortlich sind. Das Mesoderm trägt zur Ausbildung des Skeletts, der Muskulatur, der Nieren und der Blutzellen bei. Eine besondere Rolle spielen hierbei solche Gene, die im dorsalen Mesoderm, dem Spemannschen Organisator, exprimiert werden. Der Zoologe Hans Spemann, von 1914 bis 1919 Direktor am Kaiser-Wilhelm-Institut für Biologie in Berlin, und Hilde Mangold haben bereits in den 20er Jahren gezeigt, daß die Transplantation dieses Bezirks von einem Spenderembryo auf einen Gastembryo zur Ausbildung eines doppelköpfigen Embryos führt, eine Entdeckung, für die Spemann 1935 mit dem Nobelpreis für Physiologie und Medizin ausgezeichnet wurde.
Die diesem Experimentalergebnis zugrunde liegenden molekularen Mechanismen blieben aber über Jahrzehnte unbekannt. Jüngste Arbeiten von Knöchel, die 1996 in der renommierten Fachzeitschrift "EMBO Journal" publiziert wurden, haben nun dazu beigetragen, den Anschaltmodus von Genen im Spemannschen Organisator aufzuklären. Mittels molekularbiologischer Methoden konnte gezeigt werden, daß die lokale Aktivierung solcher Gene letztlich auf einem komplizierten Wechselspiel zwischen positiv und negativ wirkenden Signalen beruht, die durch die bereits erwähnten Wachstumsfaktoren gebildet werden. Derzeit gehen Knöchel und Mitarbeiter den Signalübertragungsketten nach, die ein durch Wachstumsfaktoren ausgelöstes Signal von der Zellmembran bis in den Zellkern weiterleiten.
Knöchels Arbeiten werden von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen einer Forschergruppe finanziell gefördert. Diese Gruppe, an der noch weitere Wissenschaftler aus der Medizinischen Fakultät der Universität Ulm beteiligt sind, ist im November 1996 von auswärtigen Gutachtern äußerst positiv beurteilt worden. Bis zum Frühjahr 2000 wird die Förderung einen Gesamtbetrag von ca. 4 Mio. DM erreichen. Im Anschluß daran sollte nach den Vorstellungen der DFG ein einschlägiger Sonderforschungsbereich beantragt werden und die Arbeiten fortsetzen.
Am 21. Juli 1997 wird Prof. Knöchel für seine Untersuchungen der molekularen Mechanismen der Embryonalentwicklung mit dem Wissenschaftspreis der Stadt Ulm ausgezeichnet. Der - teilbare - Preis wird in zweijährigem Turnus verliehenen und ist mit DM 30.000,-- dotiert.
Criteria of this press release:
Medicine, Nutrition / healthcare / nursing
transregional, national
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German
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