Christian Schröter
Forschungsgruppenleiter, Systemische Zellbiologie
Dynamik der Zelldifferenzierung
Aktuelles
Forschung im Überblick
Unsere Gruppe will verstehen, wie sich Zellen während der Embryonal- und Gewebeentwicklung für bestimmte Aufgaben spezialisieren. Als Werkzeug dafür nutzen wir embryonale Stammzellen (embryonic stem cells, ESCs). Diese Zelllinien können in der Zellkulturschale unbegrenzt vermehrt werden, verbleiben dabei aber in einem undifferenzierten Zustand der dem Zustand der Zellen des frühen Embryos entspricht. Gleichzeitig behalten sie die Fähigkeit sich in alle Zelltypen des erwachsenen Organismus zu spezialisieren. Eine der bemerkenswertesten Eigenschaften von ESCs ist ihre Fähigkeit, unter geeigneten Bedingungen selbstorganisiert embryo-ähnliche Strukturen zu bilden. In diesen Strukturen findet man die gleichen spezialisierten Zelltypen wie im eigentlichen Embryo, was darauf hindeutet, dass die Zelldifferenzierung während der Embryonalentwicklung zu einem großen Teil durch die Kommunikation der Zellen untereinander gesteuert wird. Wir wollen wissen, wie genau die Zell-Zell-Kommunikation zur Zelldifferenzierung führt, in einzelnen Zellen und in Zellpopulationen.
Dazu untersuchen wir, wie einzelne Zellen verschiedene Konzentrationen extrazellulärer Botenstoffe in intrazelluläre Aktivierungsmuster von Signalkaskaden übersetzen, und wie sie diese Muster in stabile, zelltypspezifische Genexpressionsprogramme übersetzen. Parallel dazu wollen wir verstehen, wie der Austausch von Signalmolekülen zwischen Zellen dazu führt, dass aus homogenen Zellpopulationen über die Zeit verschiedene spezialisierte Zelltypen in reproduzierbaren Zahlenverhältnissen und festgelegten räumlichen Anordnungen entstehen. Dieser Prozess läuft nicht nur während der Embryonalentwicklung ab, er ist auch von entscheidender Bedeutung für den Erhalt vieler Gewebe im ausgewachsenen Organismus.
In unserer Arbeit setzen wir unter anderem genetische Methoden, Hochdurchsatzsequenzierung, neuartige Reportersysteme und Lebendzellmikroskopie ein, um die Dynamik der Zell-Zell-Kommunikation und Differenzierung quantitativ zu messen. Auf Grundlage dieser Daten formulieren wir dann in Zusammenarbeit mit Theoretikern voraussagekräftige mathematische Modellen für die Zelldifferenzierung.
Ausgewählte Publikationen
Raina D, Fabris F, Morelli LG, Schröter C (2022). Intermittent ERK oscillations downstream of FGF in mouse embryonic stem cells. Development
Source
Raina D, Bahadori A, Stanoev A, Protzek M, Koseska A, Schröter C (2021). Cell-cell communication through FGF4 generates and maintains robust proportions of differentiated cell types in embryonic stem cells. Development
Quelle
Schröter C, Rué P, Mackenzie JP, Martinez Arias A (2015). FGF/MAPK signaling sets the switching threshold of a bistable circuit controlling cell fate decisions in embryonic stem cells. Development 142:4205–16.
Quelle
Freyer L, Schröter C, Saiz N, Schrode N, Nowotschin S, Martinez Arias A, et al (2015). A loss-of-function and H2B-Venus transcriptional reporter allele for Gata6 in mice. BMC Dev Biol 15:38.
Quelle
Mulvey CM, Schröter C, Gatto L, Dikicioglu D, Fidaner IB, Christoforou A, et al (2015). Dynamic Proteomic Profiling of Extra-Embryonic Endoderm Differentiation in Mouse Embryonic Stem Cells. Stem Cells 33:2712–25.
Quelle
Martinez Arias, A., Nichols, J. and Schröter, C (2013). A molecular basis for developmental plasticity in early mammalian embryos. Development 140, 3499–3510.
Quelle