Molekulare Mechanismen der Spezifizierung und Migration von Keimzellen in Xenopus laevis

Die vegetative Lokalisation von mRNA während der Xenopus Oogenese ist entscheidend für die spätere Keimblattbildung, frühembryonale Musterbildung und die Entwicklung der Keimbahn. Im Frosch wurde eine Reihe Keimzell-spezifischer Transkripte identifiziert, aber die funktionelle Bedeutung der Mehrzahl dieser mRNAs ist noch unbekannt. In dieser Arbeit sollten die zwei neuen vegetativ lokalisierten und Keimbahn-spezifischen Transkripte XGRIP2.1 und XKIF13B isoliert und funktionell charakterisiert werden. Die Ergebnisse unserer Experimente weisen auf eine wichtige Rolle von XGRIP2.1 in der Positionierung der primordialen Keimzellen entlang der anterior-posterioren Achse des Xenopus Embryos hin. Außerdem scheint XKIF13B an der Ausbildung der Keimzell-Polarität und der gerichteten Migration der Keimzellen beteiligt zu sein. Im Rahmen des XGRIP2.1-Projektes wurde ein minimales Lokalisationselement identifiziert, welches sowohl notwendig als auch ausreichend für die Lokalisierung der XGRIP2.1 mRNA ist. Eine Analyse des Proteinbindungsprofiles ergab auffällige Ähnlichkeiten zur Proteinbindung zweier anderer Keimplasma-spezifischer mRNAs. Ein weiterer Teil der Arbeit widmete sich der Etablierung eines in-vivo-Imaging-Systems für die Beobachtung der Keimzellmigration im lebenden Embryo und in Kultur. Außerdem wurde erstmals die genaue Positionierung der primordialen Keimzellen entlang der anteriorposterioren Achse während der Schwanzknospenstadien der Embryonalentwicklung beschrieben.Vegetal localization of mRNA during Xenopus oogenesis is critical for future germ layers formation, embryonic patterning and germ line development. In frogs, a number of germ cells specific transcripts were identified, but functional role of majority of these mRNAs remains unknown. In this work, we aimed in isolation and functional characterization of two novel vegetally localizing and germ line specific transcripts XGRIP2.1 and xKIF13B. Our gain- and loss-of-function data suggest an important role for XGRIP2.1 is PGC positioning along the anteroposterior axis of Xenopus embryos, whereas XKIF13B is involved in the establishing of germ cell polarity and proper directional migration of PGCs. In scopes of the XGRIP2.1 part of the project, we identified a minimal localization element necessary and sufficient for XGRIP2.1 mRNA translocation to the vegetal pole of an oocyte. Analysis of the protein binding profile of this fragment revealed striking similarities with two other germ plasm/ germ cell specific mRNAs. Another part of the work was devoted to establishing the in vivo imaging of germ cell migration in the context of the entire embryo and in culture as well as to the assignment of the proper positioning of PGCs along the anteroposterior axis of tailbud stage embryos, which was not described earlier