Embryonic patterning by modulating the speed of clocks and genetic cascades
Bei der Habilitationsschrift von Dr. El–Sherif mit dem Titel „Embryonic patterning by modulating the speed of clocks and genetic cascades“ geht es um ein wichtiges Problem in der Embryonalentwicklung, nämlich wie eine zeitliche Abfolge von Genaktivitäten übersetzt wird in eine räumliche Sequenz von Expressionsdomänen. Ein klassisches Beispiel ist die „segmentation clock“, die auch beim Menschen die Bildung der Somiten steuert. Dabei generiert ein genetischer Oszillator im wachsenden Embryo alle 90 Minuten eine Genaktivität, die jeweils ein zusätzliches Paar von Somiten determiniert. Aus dieser räumlichen Abfolge von Somiten entsteht dann u.a. unsere Wirbelsäule.
Herr El–Sherif hat nun gezeigt, dass auch aperiodische Abfolgen von Genaktivitäten (also ABCDE statt ABABABAB) zeitlich reguliert werden, und entlang der Körperachse in einer bestimmten Abfolge angeordnete Expressionsdomänen bilden können. Eine solche Abfolge von Genexpressionsdomänen bestimmen etwa bei Insekten die Körperregionen Kopf, Thorax und Abdomen (durch Regulation der Hox–Gene), oder bei Vertebraten z.B. verschiedene Gruppen neuronaler Zelltypen im Rückenmark. Analog zum „Frequenzgradienten“ der segmentation clock entwickelte Herr El–Sherif das Konzept des „speed gradient“, also eines molekularen Gradienten, der die Geschwindigkeit der zeitlichen Regulation moduliert, Expressionsdomänen in Richtung des Gradienten wandern lässt und so das zeitliche Muster in eine räumliche Abfolge von Domänen transformiert.
Dieser neue Mechanismus kann viele wichtige Genexpressionsmuster in Vertebraten– und Invertebraten–Embryonen erklären, und wurde von Herrn El–Sherif (zusammen mit Francois Jacob) zu einem molekularen Modell weiterentwickelt, das über interagierende Netzwerke statisch und dynamisch aktiver Enhancer die Wirkung des speed gradients auf die Promotoren der beteiligten Gene erklären kann. Das Modell kann auch periodische Aktivitäten wie die segmentation clock erklären.
Herr El–Sherif arbeitet aktuell daran, ein solches Gennetzwerk in einem Insekten–Modellsystem zu analysieren, um sein Modell zu testen und ggf. weiterzuentwickeln.
Vita
zur Vita von PD. Dr. Ezzat El-Sherif
alle FAU Awards 2022
Embryonic patterning by modulating the speed of clocks and genetic cascades
Bei der Habilitationsschrift von Dr. El–Sherif mit dem Titel „Embryonic patterning by modulating the speed of clocks and genetic cascades“ geht es um ein wichtiges Problem in der Embryonalentwicklung, nämlich wie eine zeitliche Abfolge von Genaktivitäten übersetzt wird in eine räumliche Sequenz von Expressionsdomänen. Ein klassisches Beispiel ist die „segmentation clock“, die auch beim Menschen die Bildung der Somiten steuert. Dabei generiert ein genetischer Oszillator im wachsenden Embryo alle 90 Minuten eine Genaktivität, die jeweils ein zusätzliches Paar von Somiten determiniert. Aus dieser räumlichen Abfolge von Somiten entsteht dann u.a. unsere Wirbelsäule.
Herr El–Sherif hat nun gezeigt, dass auch aperiodische Abfolgen von Genaktivitäten (also ABCDE statt ABABABAB) zeitlich reguliert werden, und entlang der Körperachse in einer bestimmten Abfolge angeordnete Expressionsdomänen bilden können. Eine solche Abfolge von Genexpressionsdomänen bestimmen etwa bei Insekten die Körperregionen Kopf, Thorax und Abdomen (durch Regulation der Hox–Gene), oder bei Vertebraten z.B. verschiedene Gruppen neuronaler Zelltypen im Rückenmark. Analog zum „Frequenzgradienten“ der segmentation clock entwickelte Herr El–Sherif das Konzept des „speed gradient“, also eines molekularen Gradienten, der die Geschwindigkeit der zeitlichen Regulation moduliert, Expressionsdomänen in Richtung des Gradienten wandern lässt und so das zeitliche Muster in eine räumliche Abfolge von Domänen transformiert.
Dieser neue Mechanismus kann viele wichtige Genexpressionsmuster in Vertebraten– und Invertebraten–Embryonen erklären, und wurde von Herrn El–Sherif (zusammen mit Francois Jacob) zu einem molekularen Modell weiterentwickelt, das über interagierende Netzwerke statisch und dynamisch aktiver Enhancer die Wirkung des speed gradients auf die Promotoren der beteiligten Gene erklären kann. Das Modell kann auch periodische Aktivitäten wie die segmentation clock erklären.
Herr El–Sherif arbeitet aktuell daran, ein solches Gennetzwerk in einem Insekten–Modellsystem zu analysieren, um sein Modell zu testen und ggf. weiterzuentwickeln.
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