Funktionelle Charakterisierung von Notch1-Zielgenen während der neuroektodermalen und mesodermalen Differenzierung von murinen embryonalen Stammzellen

Der Notch-Signalweg nimmt äußerst vielfältige und essentielle Funktionen sowohl im embryona-len als auch im adulten Organismus wahr. Obwohl die grundsätzliche Funktionsweise der Notch-Signaltransduktion aufgeklärt wurde, ist insbesondere über den Mechanismus und die Regulation der zellkontextabhängigen Wirkungen noch wenig bekannt. Beispielsweise ist ungeklärt, wie durch Notch die Zelllinienentscheidung zwischen Gliazellen und Neuronen, die Induktion der Neuralleistendifferenzierung sowie die Blockierung der mesodermalen Differenzierung molekular vermittelt wird. Ausgangspunkt dieser Arbeit waren die von uns identifizierten Notch1-Zielgene Sox9, Pax6 und Runx1, die hier während der neuroektodermalen und mesodermalen Entwicklung im Zusammenhang mit der Notch1-Aktivierung untersucht wurden. Dazu wurden embryonale Stammzellen mit einem induzierbaren Notch1-Konstrukt verwandt. Um den Einfluss dieser Notch1-Zielgene näher betrachten zu können, wurde Notch1 aktiviert und gleichzeitig jeweils ein einzelnes der drei untersuchten Zielgene mittels siRNA herunterreguliert. Es konnte gezeigt werden, dass Notch1 sowohl die Bildung von neuroektodermalen Zellen be-schleunigt als auch die Entwicklung von Gliazellen gegenüber der von Neuronen stark begünstigt. Gleichzeitig induziert es direkt die Expression von Sox9 während der neuralen Differenzierung. Durch Herunterregulierung dieser Induktion bei gleichzeitiger Notch1-Aktivierung konnte nachgewiesen werden, dass Notch1 die Förderung der Gliogenese über sein Zielgen Sox9 erreicht. Dabei findet die Determinierung der späteren Gliazellen durch Notch1 bereits zu Beginn der neuralen Differenzierung statt und wird maßgeblich durch Sox9 reguliert. Auch an der durch Notch1 induzierten Beschleunigung der Entwicklung von neuroektodermalen Zellen am Anfang der Differenzierung konnte eine Beteiligung von Sox9 festgestellt werden, während ein Einfluss dieses Faktors auf den Notch1-Effekt der Induktion der Neuralleiste nicht nachgewiesen werden konnte. Für das zweite untersuchte direkte Notch1-Zielgen Pax6 konnte ebenfalls eine direkte Induktion durch Notch1 in den ersten beiden Tagen der Differenzierung nachgewiesen werden. Eine Herunterregulierung der Induktion dieses Faktors alleine reichte nicht aus, um die durch Notch1 hervorgerufenen Effekte zu revertieren. In ersten Untersuchungen konnte eine Induktion des dritten Zielgens Runx1 durch die Aktivierung von Notch1 und gleichzeitig eine Reduktion der Flk-1-positiven Zellen während der mesodermalen Differenzierung erreicht werden, was einen vielversprechenden Ausgangspunkt für weitere Analysen des Zusammenhangs zwischen Notch1, Runx1 und ihrer Rolle während der mesodermalen Differenzierung darstellt. Insgesamt wurde ein entscheidender Teil des Mechanismus, durch den Notch die Gliogenese induziert, identifiziert und zusätzlich eine Grundlage für die Charakterisierung weiterer Notch1-Zielgene gelegt.