Authors:	Mayer, Lisa
Title:	cis-Regulation des Drosophila-melanogaster-Gens optomotor-blind
Online publication date:	31-Oct-2012
Year of first publication:	2012
Language:	german
Abstract:	Die zeitliche und räumliche Expression von Genen trägt zu einem entscheidenden Ausmaß zu der Entwicklung eines Organismus bei. Unter vielen Faktoren spielt dabei die transkriptionelle Regulation eine wichtige Rolle. Diese basiert auf Anwesenheit und Binden von regulatorischen Proteinen an cis-regulatorischen Sequenzen (CRMs) und deren Einfluss auf die Transkriptionsmaschinerie am Promotor. Veränderungen der CRMs können zu Veränderungen der Genexpression führen, und somit einen Beitrag zur morphologischen Evolution leisten. rnIn dieser Arbeit wurde die transkriptionelle Regulation des Drosophila melanogaster Gens optomotor-blind insbesondere in den pupalen Tergiten untersucht. In einem Enhancer-Reporter screen wurde eine regulatorische Region in Intron IV, die Reportergen- Expression in den pupalen Tergiten treibt, identifiziert. Große Teile dieser Region (ombTU10 und ombTU11) trieben Reportergen-Expression in einem omb-ähnlichen Muster. Eine weitere Region (ombTU12) trieb Expression in einem für Hh-Zielgene typischen Expressionsmuster. Für ombTU12 konnte eine Hh-Abhängigkeit nachgewiesen werden. Die für Hh-Zielgene typische Enhanceraktivität konnte in dem Subfragment ombTU12Amin lokalisiert werden, welches zwei konservierte Bindestellen des Effektors der Hh-Signaltransduktionskaskase, Cubitus interruptus (Ci), enthält. Eine deutliche Abhängigkeit der Expression dieses Fragments von den Ci-Bindestellen konnte bisher aber noch nicht nachgewiesen werden.rnDeletionen verschiedener Bereiche dieser Tergitenenhancer-Region aus dem endogenen Gen sollten Aufschluss über deren Notwendigkeit in der Regulation von omb geben. Die Deletion des Fragments ombTU10 (ΔombTU10-2) führte zu einer Variabilität in der Pigmentierung der Abdominalsegmente A5 und A6 der Weibchen. Eine Deletion von Teilen des hh-responsiven Fragments ombTU12 (ΔombTU12A) zeigte keinen abdominalen Phänotyp. Dies deutet auf eine redundante Wirkung der Fragmente untereinander, oder mit einem weiteren bisher nicht identifizierten Tergitenenhancer im omb-Locus hin.rnFragmente, die in den pupalen Tergiten Reportergen-Expression trieben, waren zum Teil auch in Imaginalscheiben von Larven aktiv. Desweiteren wurde gezeigt, dass Fragmente, die in Isolation Reportergen-Expression trieben, als Fusionskonstrukt mit benachbarten genomischen Sequenzen keine Expression zeigten und somit im genomischen Kontext inaktiv sein können. Demzufolge sind nicht nur Aktivator- sondern auch Repressorregionen für die korrekte Expression eines Gens von Bedeutung.rnDie Analyse von omb Enhancer-Trap Insertionen zeigte, dass von drei untersuchten Typen (PlacW, PGalW und PGawB) nur Insertionen vom letzteren in den pupalen Tergiten aktiv waren. Von vier PGawB Insertionen waren nur drei aktiv. Es ist denkbar, dass die Orientierung der inaktiven Insertion für die mangelnde Responsivität verantwortlich ist.rn The temporal and spatial expression pattern of genes is crucial for the development of organisms. Among many factors, the transcriptional regulation of genes plays a major role in their expression. This is dependent on the interaction of regulatory proteins with corresponding cis-regulatory modules (CRMs) and their influence on the transcriptional machinery. Functional changes within the CRMs can lead to changes in the architecture of regulatory networks and with this contribute to morphological evolution.rnHere, the transcriptional regulation of the Drosophila gene optomotor-blind (omb) was investigated, especially in the development of the adult abdomen. In an enhancer-reporter screen, regulatory regions in intron IV of omb driving reporter-gene expression in the pupal abdomen were identified. Large parts of this region (ombTU10 and ombTU11) drove reporter-gene expression in an omb-like manner. A further region (ombTU12) showed reporter-gene expression in a manner characteristic of Hedgehog (Hh) target genes. The activity of this fragment was shown to be hh-dependent. The fragment reflecting the pattern typical for Hh target genes could be narrowed down to a minimal-fragment (ombTU12Amin). In this fragment two conserved binding sites specific for the transcription factor Cubitus interruptus (Ci), an effector of the Hh signaling cascade, were identified. A relevance of these binding sites for hh-dependance could, however, not be shown.rnBy creating endogenous deletions within the identified tergite enhancer, I wanted to gain insight into their functional necessity in regulating omb expression in the pupal abdomen. Deletion of the fragment ombTU10 (ΔombTU10-2) led to a high variability in the pigmentation of the abdominal segments A5 and A6 of females. Deletion of parts of the hh- responsive fragment ombTU12 (ΔombTU12A) caused no abdominal phenotype. This suggests redundancy between these or other fragments, not identified so far.rnFragments of the tergite enhancer region in part showed reporter-gene expression in larval imaginal discs. Further it was shown, that a fragments from the 3´end of the omb locus which drove reporter-gene expression in isolation but lost its activity when fused with genomically neighboring sequences. Therefore, not only activators but also repressors contribute to the final expression of omb.rnThe analysis of omb enhancer-trap insertions showed, that out of three different P-element types (PLacW, PGalW and PGawB) only PGawB insertions showed reporter-gene activity in the pupal abdomen. Out of these, only three of the four investigated insertions were active. It could be possible that the inverse orientation of the inactive insertion is responsible for the missing activity.rn
DDC:	570 Biowissenschaften 570 Life sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 10 Biologie
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-4706
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-32498
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent:	176 Bl.
Appears in collections:	JGU-Publikationen