Re-engineering symmetry breaking in development and evolution (RESYDE)

Die Entwicklung multizellulaerer Organismen hängt von koordinierten Symmetriebrechungsereignissen ab, die aus verschiedenen Mechanismen resultieren, von der asymmetrischen Lokalisierung von Molekülen und stochastischen Prozessen innerhalb von Zellen bis hin zur Bildung von Morphogengradienten in einem Gewebe. Ein mechanistisches Verständnis komplexer Musterbildungsprozesse erfordert daher das Erlangen von Wissen über die molekulare Basis von Symmetriebrechungsereignissen, die auf unterschiedlichen Skalen auftreten. RESYDE wird sich dieser Herausforderung stellen, indem Informationen aus verschiedenen Ansätzen in eine virtuelle, dynamische Zellvorlage integriert werden. Mithilfe mathematischer Modellierung werden dann Symmetriebrechungen auf unterschiedlichen Skalen erklärt. Wir werden die Arabidopsis-Blüte als Modellsystem verwenden und einen interdisziplinären Ansatz anwenden, der feinskalige Perturbationen kombiniert mit In-vivo-Live-Bildgebung wichtiger Regulatoren sowie räumlich abgebildeten Multi-Omics-Daten, Hormongradienten und Gewebemechanik, um Reaktionen auf mehreren Skalen zu detektieren. Um diese Daten zu nutzen, werden wir ein 4D-Template für virtuelle Zellen zusammen mit Multiskalenmodellen erstellen, um Hypothesen über die genauen molekularen Ursprünge von Symmetriebrechungsereignissen innerhalb der Stammzellpopulation, die sich zur Bluete entwickelt, zu generieren und zu simulieren. Wir werden unser Wissen mithilfe eines Re-Engineering-Ansatzes anwenden, um koordinierte Symmetriebrechungsprozesse der Blüte zu verändern und evolutionäre Änderungen der Blütenarchitektur besser zu verstehen. Letztendlich wird RESYDE einen grundlegenden Schritt in unserem Verständnis von konzertierten Symmetriebrechungsereignissen über Skalen hinweg in komplexen multizellulären Kontexten ermöglichen.