Die frühe Entwicklung vieler Tiere wird von maternal platzierten sowie zygotisch produzierten regulatorischen Molekülen bestimmt. Diese effektiv manipulieren zu können, ist eine Voraussetzung, um ihre embryonale Funktion und folglich die Evolution der damit verbundenen Entwicklungsmechanismen zu entschlüsseln. Dafür notwendig, sind die geeigneten molekularen Werkzeuge. Hier beschäftige ich mich damit die Mittel zur Untersuchung von zwei wichtigen Entwicklungsmechanismen in der Seeanemone Nematostella vectensis herzustellen: der Spezifikation des Endoderms sowie der Musterung der Körperachse. Zuerst stelle ich die molekularen Werkzeuge her, die es zukünftig ermöglichen werden, die Rolle von maternal platzierten Proteinen wie Dishevelled bei der Spezifikation des Endoderms zu untersuchen. Traditionell wird die Proteinfunktion entweder auf der mRNA- oder der Genomebene manipuliert. Diese indirekten Ansätze zielen jedoch nicht auf Proteine ab, die bereits vor der Befruchtung im Ei vorhanden sind. Diesbezüglich habe ich ein neues Werkzeug - basierend auf dem E3-Ubiquitin-Ligase-Adapterprotein SPOP fusionierend mit einem αGFP- oder αmCherry-Nanokörper - entwickelt. Es bietet die Möglichkeit, bisher unzugängliche maternale Proteine direkt abzubauen, wenn sie mit einem dieser beiden fluoreszierenden Proteine markiert sind. Außerdem wollte ich das funktionelle Zusammenspiel zwischen Hox Genen und Gbx untersuchen, die für die Musterung der direktiven Achse verantwortlich sind. Sie zeigen ein regulatorisches Verhalten, welches an das Phänomen der „posterioren Prävalenz“ bei Bilateria erinnert. Um den zugrunde liegenden Mechanismus zu analysieren, habe ich die CRISPR/Cas9 Technologie eingesetzt. Ich identifizierte zunächst funktionierende gRNAs durch qPCR-Schmelzkurvenanalyse und knockte anschließend mCherry in den endogenen HoxDa-locus. Mit dieser Arbeit lege ich den Grundstein für zukünftige Untersuchungen zur frühen Embryogenese von Nematostella.

In most animals, early development is driven by maternally deposited as well as zygotically produced regulatory molecules. Deciphering the embryonic function of these molecules and, consequently, the evolution of the associated developmental mechanisms hinges on the ability to manipulate them effectively. This, in turn, requires the appropriate molecular tools. Here, I focus on developing the means to address two key developmental mechanisms in the sea anemone Nematostella vectensis: endoderm specification and axis patterning. First, I generate the molecular tools that will allow studying the role of maternally deposited proteins like Dishevelled in endoderm specification. Traditionally, protein function is disrupted either at the mRNA or genome level. However, these indirect approaches do not target proteins already present in the egg at the time of fertilisation. To achieve that, I developed a novel molecular tool based on the E3 ubiquitin ligase adapter protein SPOP fused to an αGFP or αmCherry nanobody. This offers the opportunity to directly degrade previously inaccessible maternally deposited proteins if tagged with one of these fluorescent proteins. Additionally, I set out to investigate the functional interplay between Hox genes and Gbx responsible for patterning the directive axis. They exhibit a regulatory behaviour strikingly reminiscent of the posterior prevalence phenomenon seen in bilaterians. To study the underlying mechanism, I used CRISPR/Cas9-mediated gene knock-in. I identified working gRNAs by qPCR melt curve analysis and successfully tagged HoxDa with mCherry. With this, I lay the groundwork for future research on the early embryogenesis of Nematostella.