Analyse der Expression und Regulation der neuralen Transkriptionsfaktoren Orthopedia, Drosophila Retinal Homeobox, Homeobrain und Earmuff während der Nervensystementwicklung von Drosophila melanogaster

Abstract

Neben der essentiellen Funktion für die Entwicklung des Enddarms ist der Transkriptionsfaktor Orthopedia (Otp) auch an der Gehirnentwicklung von Drosophila melanogaster beteiligt. Das Homeoboxgen otp verfügt über zwei Transkriptvarianten, die im Embryo gewebespezifisch im Enddarm bzw. im Zentralnervensystem exprimiert werden. In dieser Arbeit wird die Otp-Expression im embryonalen, larvalen und adulten Gehirn beschrieben und definierten Zelllineages zugeordnet. Außerdem wird gezeigt, dass die kürzere Transkriptvariante auch in Larve und Fliege ortsspezifisch nur im Enddarm exprimiert wird, die längere Variante im larvalen und adulten Stadium aber sowohl im Gehirn als auch im Enddarm nachweisbar ist. Da Beobachtungen im Embryo darauf hinweisen, dass otp im Ventralnervensystem posttranskriptionell reguliert wird, wird die Interaktion der microRNA miR-252 mit der 3'UTR von otp verifiziert und ein miR-252 KO-Stamm auf Abweichungen in der Otp-Expression untersucht. Zusätzlich wird außerdem der EMS-induzierte Mutationsstamm otp1024 mittels Sequenzierung als otp-Mutante verifiziert. Zur Untersuchung der neuralen Transkriptionsfaktoren Drosophila Retinal Homeobox, Homeobrain und Earmuff werden außerdem je ein neuer, genspezifischer Gal4-Treiberstamm hergestellt und analysiert, der jeweils das gesamte Expressionsmuster des jeweiligen Gens repräsentiert, sowie unterschiedliche genspezifische Enhancer-Deletionsstämme auf ihre Effekte auf die Expression des jeweiligen Gens untersucht.

Besides being essential for the development of the hindgut, the transcription factor Orthopedia (Otp) is also involved in the brain development of Drosophila melanogaster. Two transcript versions of the homeoboxgene otp are known which are expressed tissue-specifically in the hindgut respectively in the central nervous system of the embryo. This work describes the Otp-expression in the embryonic, larval and adult brain and relates it to defined cell lineages. Furthermore, it shows that the shorter transcript version is expressed tissue-specifically only in the larval and adult hindgut like in the embryo, while the longer transcript version is not only detectable in the central nervous system, but also in the hindgut of larva and fly. Since studies in the embryo indicate a posttranscriptional regulation of otp in the ventral nerve cord, a verification of interaction of the microRNA miR-252 with the otp 3'UTR is done and a miR-252 KO-strain is examined for deviations in the Otp expression pattern. In addition, the EMS-induced mutant fly strain otp1024 is verified as otp-mutant by sequencing. To study the neural transcription factors Drosophila Retinal Homeobox, Homeobrain and Earmuff, a new gene-specific Gal4 strain for each of them is produced and analyzed, representing the overall expression pattern of the respective gene, and different gene-specific enhancer deletion strains are examined for their effects on the expression of the respective gene.