Segmentale Spezifizierung der Neuroblastenlinie 6-4 in den gnathalen Segmenten von Drosophila melanogaster
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Abstract
Diese Arbeit befasst sich mit Prozessen der segmentalen Musterbildung über zellautonome und, bisher nicht bekannte, nicht-zellautonome Wirkungsweisen von Hoxgenen im gnathalen ventralen Nervensystem (VNS) von Drosophila melanogaster.
Das zeitliche und räumliche Expressionsmuster des Transkriptionsfaktors Eagle (Eg) weicht in den gnathalen Segmenten des Bauchmarks stark von dem der thorakalen Segmente ab. Segmentale Identitäten von Eg-positiven Neuroblastenlinien werden in den gnathalen Segmenten über die Funktionen der Antennapedia-Komplex (Antp-K) Gene vermittelt. Die Auswirkungen von Funktionsverlust von Antp-K Genen unterscheiden sich aber in den verschiedenen Neuroblastenlinien stark.
Für die Aufrechterhaltung der maxillaren rein glialen Identität der Nachkommenzellen des Neuroblasten (NB) 6-4, in Abgrenzung zu einer gemischten Identität aus Gliazellen und Neuronen bei Funktionsverlust der beteiligten Faktoren, ist neben einem zellautonomen Regulationsweg über Deformed (Dfd) und Sex combs reduced (Scr) parallel ein nicht-zellautonomer Einfl¬uss von Labial (Lab) und Antennapedia (Antp) Funktion feststellbar. Erst bei Ausfall beider Regulationswege kommt es zu einer 100%igen Transformation der segmentalen Identität, bei alleinigem Ausfall zu jeweils rund 40%.
Der nicht-zellautonome Regulationsweg umfasst eine Regulationskaskade, ausgehend von den Genen des Antp-K auf nachfolgend geschaltete Faktoren. Die Transkription des für ein sezerniertes Protein kodierenden Gens Amalgam (Ama) wird durch Scr reprimiert und durch Lab, Dfd und Antp aktiviert. Bei Antp-K Gen Funktionsverlust kommt es zu einer veränderten Konzentration an Ama mRNA, was im Weiteren über den Transmembranrezeptor Neurotactin und das Adapterprotein Disabled zu einer veränderten Konzentration und Aktivität der Ableson-Tyrosin-Kinase (Abl) führt. Abl wirkt vermutlich mittels seiner Kinasefunktion über den Hippo/Salvador/Warts (HSW)-Signalweg auf den Faktor Yorkie (Yki). Yki übt daraufhin eine Funktion für die Festlegung der segmentalen Identität des NB6-4 über die Regulation der Expression von CyclinE (CycE) aus.
CycE ist, ebenso wie im Thorax (Berger et. al, 2005), auch in den gnathalen Segmenten der entscheidende Faktor für die Entstehung von NB6-4 Neuronen und wird sowohl über den direkten zellautonomen Regulationsweg, als auch über den nicht-zellautonomen Weg parallel reguliert. Unterstützt wird die Annahme des parallelen nicht-zellautonomen Regulationsweges durch die Beobachtung eines weiteren Phänotyps, der sehr starke Zellproliferation und unverhältnismäßig große, morphologisch auffällige Zellkerne hervorbringt. Dieser Phänotyp kann mit Regulationen des HSW-Signalwegs in Verbindung gebracht werden.
Die weiteren Eg-positiven Zelllinien von NB3-3 und NB7-3 sind in ihren segmentalen Identitäten von zellautonomen Funktionen der jeweils exprimierten Antp-K Gene abhängig, über den parallelen nicht-zellautonomen Weg sind sie in ihrer Identität jedoch nicht beein¬flusst.
Auch in den abdominalen Segmenten konnte kein Einfl¬uss des nicht-zellautonomen Wegs auf die segmentalen Identitäten der Nachkommen des NB6-4, NB3-3 oder NB7-3 festgestellt werden. Nicht-zellautonome Wirkungsweise von Hoxgenen innerhalb des ventralen Nervensystems eröffnet neue Möglichkeiten für das Verständnis von Musterbildungsprozessen im entstehenden Organismus.