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Lexikon der Biologie: Entwicklungsmutante

Entwicklungsmutante w [von latein. mutans = sich verändernd], Lebewesen, dessen Ontogenese (Entwicklung) infolge von Gen-Mutation abnorm verläuft. Befindet sich das mutierte Gen im betreffenden Organismus selbst, spricht man von zygotischen Entwicklungsmutanten, so z.B. bei der Fruchtfliege Drosophila melanogaster bei einer Mutation des gap-Gens knirps oder bei einer Mutation des homöotischen Antennapedia-Gens (Antennapedia-Komplex; vgl. Abb. ). Liegt die Mutation im Genom der Mutter, dann kann diese abnorme Eizellen bilden, aus denen abnorme Embryonen entstehen, selbst wenn deren Genom das normale Gen enthält. Beispiele für solche maternale Entwicklungsmutanten sind die bicoid-Mutante (bicoid), bei der von der Mutter keine oder fehlerhafte bicoid-mRNA im vorderen Eipol deponiert wird (Lokalisierung von mRNA), so daß im Embryo Kopf und Thorax nicht gebildet werden, oder die nanos-Mutante (nanos), bei der das Abdomen nicht gebildet wird ( vgl. Abb. ). Die genaue Untersuchung solcher Entwicklungsmutanten ermöglicht es, die Funktion der entsprechenden normalen Gene während der Entwicklung zu erschließen. – Entwicklungsmutanten lassen sich in verschiedene Klassen einteilen: 1) Es kann der Bauplan (Anlageplan, Abb.) als solches unverändert sein, jedoch sind einzelne Bereiche innerhalb dieses Bauplans gestört. In diese Klasse fallen die meisten der milderen Entwicklungsmutanten, wie etwa die homöotischen Mutanten. Hier wird ein Organ zwar am richtigen Ort, aber mit der falschen Identität gebildet. Bei der Fruchtfliegen-Mutante Antennapedia entwickelt sich z.B. ein Bein an dem Ort, wo gewöhnlich eine Antenne entsteht; bei der Löwenmäulchen-Mutante deficiens sind die Kronblätter durch Kelchblätter und die Staubblätter durch Fruchtblätter ersetzt. 2) Es kann jedoch auch der gesamte Bauplan eines Organismus verändert sein. Solche Mutanten sind meist nicht lebensfähig. Hier handelt es sich oft um Störungen in der Entstehung von Körper-Achse und Polarität. Die Mutanten bicoid und nanos der Fruchtfliege zeigen eine Störung der Kopf-Schwanz-Polarität, bei der Mutante dorsal (dorsal-Gen) ist die Unterscheidung Rücken–Bauch betroffen, bei der Mausmutante situs inversus wird die Links-Rechts-Asymmetrie bestimmter Körperorgane wie Herz und Blinddarm nicht mehr korrekt gesteuert. Die mutierten Gene sind oft Transkriptionsfaktoren. Im Gegensatz dazu betreffen alle bislang aufgeklärten Mutationen von Achse und Polarität bei Pflanzen die korrekte Ausrichtung von innerzellulären Transportvorgängen. Bei der Arabidopsis-Mutante (Schmalwand) gnom ist ein sekretorisches Protein mutiert, das für die asymmetrische Teilung der Zygote notwendig ist, so daß keine Sproß-Wurzel-Polarität ausgebildet wird. Bei der Mutante knolle ist der gerichtete Transport von Vesikeln zur Zellplatte verändert, was zum Ausfall eines ganzen Gewebes, der Epidermis, führt. Bei der wurzellosen Mutante monopteros ist der polare Fluß des Pflanzenhormons Auxin (Auxine) vermindert, was Störungen im Muster der Leitbündel hervorruft. Embryonalentwicklung, Entwicklungsbiologie (Geschichte der), maternale Determinanten, Musterbildungsgene, Polplasma, Prädetermination.

K.N./P.N.



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