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Autoren: Dinges, Nadja
Titel: Comprehensive characterization of the complex lola locus in Drosophila melanogaster reveals novel roles in vivo
Online-Publikationsdatum: 23-Mär-2018
Sprache des Dokuments: Deutsch
Zusammenfassung/Abstract: longitudinals lacking (lola) is one of most complex genes in Drosophila, encoding for 20 different protein isoforms by alternative cis- and trans-splicing. Each splice variant shares a constitutive N-terminus but contains distinct isoform-specific C-terminal exons, which for most isoforms encode a zinc finger motif. Lola acts as a transcription factor playing diverse roles in vivo, including axonal guidance and neuronal maintenance. Majority of previously performed studies employed loss-of-function alleles disrupting all Lola isoforms, making it difficult to decipher isoform-specific roles during development. Therefore, the physiological function of individual Lola isoforms has been poorly characterized. My PhD project aimed to better characterize physiological functions of Lola isoforms in vivo. Using the recently developed CRISPR/Cas9 system, I created mutations in isoform-specific C-terminal exons and mutant alleles were generated for all 20 Lola isoforms. Phenotypic analysis revealed an opposing function for the isoforms Lola-A and Lola-H in regulating locomotion behaviour of adult flies. Furthermore, a critical role was identified for Lola-O in controlling octopamine synthesis and thus preventing neurodegeneration. This splice variant is specifically expressed in octopaminergic neurons, where it regulates the expression of the Tyramine-ß- hydroxylase, a key enzymatic component of the octopamine synthesis pathway. Lastly, I identified Lola-F as an essential factor controlling axonal pathfinding along the embryonic ventral midline. Lola-F positively regulates the expression of several axon guidance genes, including the microtubule-associated factor Futsch. This study emphasizes the significance of the CRISPR/Cas9 system in sequence specific genome modification and its concomitant importance on the functional analysis of distinct protein isoforms. Furthermore, this work demonstrates that Lola splice variants exhibit a high functional diversity in distinct cell types, thereby underlining the importance of alternative splicing as an essential process to enhance proteome diversity.
lola gehört zu den komplexesten Genen in Drosophila melanogaster, welches durch alternativem Spleißen für 20 Isoformen kodiert. Alle Lola Spleißvarianten tragen eine einheitliche N-terminale BTB-Domäne, wohingegen 17 Isoformen zusätzlich über einen spezifischen C-terminale Zinkfinger verfügen. Lola fungiert als Transkriptionsfaktor mit unterschiedlich beschriebenen Funktionen in vivo, wie der axonalen Wegfindung und der neuronalen Instandhaltung. Die meisten bisher durchgeführten Studien arbeiteten mit Lola Nullalelen, so dass individuelle Funktionen einzelner Isoformen weitestgehend unbekannt sind. In der vorliegenden Arbeit wurden Lola Isoformen bezüglich ihrer molekularen Funktion charakterisiert. Durch die Anwendung des CRISPR/Cas9 Systems wurden Loss-of-Function-Mutationen für alle 20 Lola Isoformen erzeugt. Dieser Forschungsansatz ermöglichte es uns, bisher unbekannte Rollen für verschiedene Spleißvarianten zu charakterisieren. Die phänotypische Analyse mutanter Fliegen ergab gegensätzliche Funktionen der Isoformen Lola-A und Lola-H in der Fortbewegung adulter Fliegen. Außerdem konnte für die hochkonservierte Isoform Lola-O eine Rolle in der Neurotransmitterbiosynthese charakterisiert werden. Die Expression dieser Spleißvariante findet hochspezifisch in oktopaminergen Neuronen des zentralen Nervensystems statt und innerhalb dieser Zelltypen reguliert Lola-O die Expression der Tyramin-ß-Hydroxylase, ein Hauptenzym der Oktopamin- Synthese, und verhindert somit neurodegenerative Folgeerscheinungen. Zusätzlich wurde Lola-F als essentieller Faktor der axonalen Wegfindung identifiziert. Lola-F reguliert die Expression verschiedener axonaler Wegfindungsgene, wobei der Mikrotubulin-assozierten Faktor Futsch ein Schlüsselziel dieses Prozesses darstellt. Diese Arbeit veranschaulicht die Bedeutung des CRISPR/Cas9 Systems in Bezug auf die sequenz-spezifische Modifizierung des Genoms und die damit verbundene Weitreiche bezüglich der Analyse individueller Proteinfunktionen. Lola Isoformen besitzen eine hohe funktionale Diversität in unterschiedlichen Zelltypen und die hier beschriebenen Ergebnisse veranschaulichen die Bedeutsamkeit des alternativen Spleißens als essentiellen Mechanismus zur Erweiterung der Protein-Diversität.
DDC-Sachgruppe: 500 Naturwissenschaften
500 Natural sciences and mathematics
Veröffentlichende Institution: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Organisationseinheit: Externe Einrichtungen
Veröffentlichungsort: Mainz
DOI: http://doi.org/10.25358/openscience-2644
Version: Original work
Publikationstyp: Dissertation
Nutzungsrechte: in Copyright
Informationen zu den Nutzungsrechten: https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Umfang: 158 Seiten
Enthalten in den Sammlungen:JGU-Publikationen

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