34.3.3.6 Die Mittelhirn-Hinterhirn-Grenze: ein regionales Organisationszentrum

Die Region zwischen Mittelhirn und Hinterhirn nimmt bei der Entwicklung des Wirbeltiergehirns eine zentrale Rolle als Organisator der Differenzierung ein. Diese Region, welche unter anderem das Kleinhirn bildet, stellt bereits in der frühen Embryonalentwicklung einen Fokus der Expression verschiedener Pax (Transkriptionsfaktoren mit Paired-Domäne) Gene, von Wnt1 (wingless Homolog) und von en1/en2 dar. Transplantationsexperimente konnten zeigen, daß diese Region bereits während der frühen Embryogenese als Organisationszentrum wirkt und Zellen in ihrer Umgebung durch epigenetische Mechanismen zur Bildung von neuronalen Strukturen rekrutieren kann. Mutationen in einigen der genannten Gene führen zum Verlust oder zu Defekten der Mittelhirn-Hinterhirn-Region und weisen darauf hin, daß die Bildung dieser Region von ihnen kontrolliert wird. Wie bereits erwähnt, scheint die Expression von en und Wnt in Wirbeltieren nicht auf die gleiche Weise reguliert zu sein wie in Drosophila, wo eine Transduktionskaskade die Expression in benachbarten Zellen startet. In Wirbeltieren scheinen Mitglieder der Pax Genfamilie die Aufgabe der epistatischen Kontrolle zu übernehmen.

Ein weiteres Homöobox-Gen, das in dieser Region und während der frühen Embryonalentwicklung eine Rolle spielt heißt Gbx-2 (für gastrulation-brain-homöobox). Deletion des Gens führt in der Maus zu strukturellen Ausfallphänotypen, in denen der Mesencephalon-Metencephalon Organisator fehlt und konsequenterweise auch die Rhombomere 1-3 nicht gebildet werden. Das Genprodukt wirkt offenbar upstream von den Signalmolekülen Wnt1 und Fgf8, da deren Expression in Gbx2 Mutanten gestört ist.

Das Drosophila Gen unplugged ist ein Paralog von Gbx2, jedoch mit einer offenbar unterschiedlichen Funktion in der Bildung eines speziellen Tracheenastes, der das Nervensystem versorgt. Tracheenbildung ist abhängig von einem Wachsumsfaktor, FGF, was in diesem Falle der gemeinsame Nenner für Gbx2, bzw. unplugged darstellen könnte. Damit könnte eine evolutionsbiologische Konservierung der biochemischen Interaktion gegeben sein, die in einem neuen entwicklungsbiologischen Kontext funktioniert. Interessanterweise wird die Transkription von unplugged direkt von Ultrabithorax kontrolliert, womit es eines der wenigen bekannten Zielgene von homöotischen Proteinen darstellt.