glia specific homeobox Drosophila melanogaster - ETH E

Diss. ETH No. 11258
Identification
characterisation
and
homeobox
glia specific
the
repo
embryos of
in
Drosophila
A
gene
of
melanogaster
Dissertation submitted to the
SWISS FEDERAL INSTITUTE OF TECHNOLOGY
ZUERICH
for the
of
degree
Doctor of Natural Sciences
Presented
Daniel
Anton
Dipl.
by
Halter-Pernet
Natw. ETH
Born 28th
May
1962
Citizen of Zürich and Emmen/Luzern
Accepted
on
the recommendation of
Prof. Dr. T. Koller, examiner
Dr.
A.
A. Travers,
first co-examiner
Prof. Dr. F. Thoma, second co-examiner
1995
Zusammenfassung
der
Eines
befasst,
beinhaltet
reguliert
werden,
funktionierender
die
zeitlich
wird.
Untersuchung
die
Rückschlüsse
erlaubt
und
einzelnen
einer
aus
Entwicklungsbiologie
Gene
Organismus
beinhaltet
Genes
eines
dass
so
sich
wie
Frage,
die
vielzelliger
Frage anzugehen,
Ausfall
denen
Haupthemen, mit
Ein
örtlich
Zelle
Weg,
ein
diese
Der
Mutanten.
von
über
anzustellen
die
Funktion, den Zeitpunkt und Ort der Aktivität und die hierarchische
Einstufung
betoffenen
des
mutierten
Diese
birgt
Methode
den Nachteil in sich, dass nicht alle Gene, die während der
jedoch
notwendig sind,
und
aktiv
Entwicklung
Mutanten, deren Phänotyp
nur
erkannt
werden
können.
schwach ist, können beim Untersuch
neigen
übersehen werde. Des weiteren
zu
Gens.
nicht alle Gene
gleich
stark
Mutationen. Zudem sind viele Gene mehrmals aktiv während der
Entwicklung
Führt eine
des Lebewesens.
Mutation bereits früh
zum
Tod, können die späteren Funktionen nicht mehr untersucht werden.
Diese
Nachteile
umgehen.
die ein Teil
jedes Gens sind,
eines Gens.
die
Sie enthalten
Bindungsstellen
unterschiedlichen,
Diese
Frage
die
für
örtliche
und
Erforschung
nach
Regulation
der
der
steuern die Aktivität und
Bindungsstellen
seiner
bindenden
werden
die
der
korrekte
Proteine
regulatorischen
herausgeschnitten
Danach
regulatorischen
Zusammensetzung
Aktivierung
und
sich
verläuft
Elemente
und
wird
die
des
untersucht,
Elemente
von
isoliert,
ausgesucht,
identifiziert
die
und
welche
Proteinen
In
weiteren
wird
auf
von
besetzt.
erlaubt
Genes.
eines
die
Die
Zuerst
interessierenden
aus
des
Gens
dem Gen
Restgens
Stellen
innerhalb
besetzt
sind
Experimenten
entsprechenden
charakterisiert.
die
Identifikation
schrittweise.
Expressionsfähigkeit
Entwicklungszeitpunkt.
einzelne Stellen
Gene
die
Ruhepausen
Einheit
definiert. Dazu werden verschieden grosse Stücke DNA
welchem
über
Proteinen
typischen
Regulation konzentriert
dieser
studiert.
Ansatz
für Proteine. Jedes Gen
regulatorischen
Gen
jedes
Verschiedenartigkeit
zeitlich
biochemischen
einem
Elemente eines Genes angegangen. Diese Elemente,
regulatorischen
bzw.
wird
Dabei
mit
sich
lassen
und
der
zu
werden
Proteine bzw. ihre
Ein
solcher
Drosophila
Arbeit.
Es
Ansatz
biochemischer
melanogaster
wird
die
Identifikation
die
an
kodiert für ein
aufgrund
repo
die
Transkriptionsfaktoren
als
repo
im
allen
Gliazellen
Nervensystem
des
Einzige
beobachteten
Midline
Glia,
sind,
und
Gliazellen
nicht
nur
die
zwei
dienen
als
dessen
Wissen
über
für
von
repo
die
im
die
ZNS
tarazu zu
dass
zeigt,
zur
die
sind
der
sie sind auch stark
Gliazellen.
und
zwar
des chemischen
beteiligt
repo ist das erste Gen in
korrekten
am
Drosophila,
Gesamtheit aller Gliazellen und
Antikörpers gegen repo
und
Entstehung
Ursprungs
Nervenzellen
Aufrechterhaltung
die
sogenannten
root"
nerve
in
Nervensystems.
ektodermalen
Wanderung
Mutationsanalysen zeigten,
Entstehung, Ausdifferenzierung
Gliazellen.
seines
Proteinklasse,
Studie
peripheren
statt
Unterstützung
Axone.
fushi
eine
Gens
des
Fähigkeit
von
Die
ist.
"segmental
Expressionsmuster fast
erweitert werden.
ist
zur
drei
diese umfasst. Mittels eines
nur
und
mesektodermalen
der
vorliegenden
Drosophila exprimiert ist, genauer
Ausnahmen
sondern
der
bekannt
zentralen
Isolatoren und
Gleichgewichts,
Auswachsen
von
Einheit
der
Homeoboxprotein,
binden,
der
Charakterisierung
und
regulatorische
Fruchtfliege
der
Ausgangspunkt
war
repo beschrieben, das isoliert wurde
Produktes,
Objekt
am
dass
und
konnte das
von
Gliazellen
repo
notwendig
Aufrechterhaltung
Embryos, die homozygot sind für Nullallele für
das
Protein, zeigen späte Entwicklungsschäden im Nervensystem,
speziell eine Reduktion der Anzahl Gliazellen, keine Bündelung der
Axone und
der
kein Zusammenziehen des ventralen
späteren
benützt
um
Der
Embryonalzeit.
Expressionsanalysen
an
repo
Nervenstranges
Antikörper
der Heuschrecke
wurde
in
auch
Schistocerca
gregaria durchzuführen. Die Experimente zeigten, dass repo auch
dort
in
Gliazellen
exprimiert
konserviert bezeichnet werden
ist
kann.
und
demnach
als
evolutiv
Summary
of the
One
how genes
key problems
the
possible
of
mutation
function
Many functions
by
their
missed in such
were
mutation.
Some
an
early phase
of
different
in
development involved
also
are
of
use
biochemical
focusses
investigation
could
is
occupied
temporally
and
regulation
of
of
identification
the
spatially.
a
determined.
by proteins
are
the
identified.
protein(s)
This
the
gene
the
this
study
regulatory
homeodomain
and the
It
was
of
the
the
In
therefore
Each
gene.
regulatory
changes
varieties
allow the
focus
achieved
an
have
are
First
be
to
occupied
occupied
corresponding gene(s)
the
on
stepwise.
interest
step
a
Site
is
that bind
and
characteristion
of
the
isolated due to its virtue to bind to
fushi
embryo,
and
protein
third
a
identification
the
element
melanogaster.
In
later
and
gene
and
of
a
proteins
therefore
is
the
isolated and identified.
are
repo is described.
gene
of
in
approaches the
Second, the regions in the elements that
chosen Site
In
of
not hit
occupied by different
which
studies
proteins.
elements
selected and the
to this
The
studies
these
are
differences
These
gene.
these
regulatory
dependent
is
genes.
mutation
impossible
elements of
they
proteins encoded by other genes. By
element
the
about
were
lethal
A
Recent
In
regulatory
gene possesses such elements and
information
genes
or
make
approaches.
the
on
included
expressed repeatedly during
expression and study of later functions.
make
make
because mutants that
processes.
development
out
organism.
downstream
screens
hard to detect
were
genes
mainly
other,
on
find
to
in order to
indirect
gaining
is
multicellular
a
problem
influence
phenotypes
minor
cause
of
this
and
genes
and
spatially regulated
tackle
to
ceilain
and
development
correct
approaches
Earlier
their
temporally
are
developmental biology
in
tarazu gene
the
therefore
which
gene,
might
in
act
as
Drosophila
encodes
a
transcription
factor, is expressed exclusively in all developing glia and closely
related
The
cells
only
in
both
observed
the
central
exceptions
derived from the mesectoderm
three
segmental
nerve
root
and
in
peripheral
the
CNS
are
nervous
the
Systems.
midline
glia
instead of the ectoderm and two of
glial
cells.
repo
is the first gene
in
Drosophila that
cells.
and
Using
a
is
expressed in nearly all and exclusively
polyclonal antibody
temporal pattern
of
for
developmental
defects in the
in the
the
inhibition
seems
glia
number of
to
be
function
determination
observed
in
evolutionarily
of
ventral
but
the
alleles
of
was
the
about the
extended.
System, including
nervous
nerve
for the
is not,
glial
conserved.
condensation.
The
required
specificity
Schistocerca
of
Embryos
late
reduction
a
axons,
repo
differentiation and
however,
cells.
locust
cord
of
glial
spatial
exhibit
protein
glial cells, disrupted fasciculation
essential
of
knowledge
glia development
homozygous
null
the
in
and
therefore
maintenance of
for
the
expression
gregaria
and
initial
is
is
also
thus