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Titel:Die Analyse der cis-Regulation des rols-Gens und die Beteiligung von Rols7 am Aufbau eines podosomen-ähnlichen adhäsiven Komplexes (PILMAC), der eine zentrale Rolle in der Myoblastenfusion bei Drosophila melanogaster einnimmt. - 2., korr. Aufl.
Autor:Kesper, Dörthe
Weitere Beteiligte: Renkawitz-Pohl, Renate (Prof. Dr.)
Veröffentlicht:2006
URI:https://archiv.ub.uni-marburg.de/es/2006/0001
URN: urn:nbn:de:hebis:04-es2006-00013
DOI: https://doi.org/10.17192/es2006.0001
DDC: Biowissenschaften, Biologie
Titel(trans.):The analysis of the cis-regulation of the rols-gene and the contribution of Rols7 to a podosome-like adhesive complex with a central role in Drosophila melanogaster myogenesis
Publikationsdatum:2006-03-30
Lizenz:https://rightsstatements.org/vocab/InC-NC/1.0/

Dokument

Schlagwörter:
Myoblast fusion, Membranfusion, Promoter, Genregulation, Taufliege, Gene regulation, Rolling pebbles, Fusionmodell, Protein localization, Proteinlokalisation, Drosophila pseudoobscura, Muskelentwicklung

Zusammenfassung:
Bei dem rolling pebbles-Gen handelt es sich um eines der essentiellen Gene für die Myoblastenfusion von D. melanogaster. Die Transkriptionsinitiation und die gewebespezifische Regulation des mesodermalen Transkripts rols7 erfolgt über einen ungewöhnlichen Promotor ohne bekannte Core-Promotor-Elemente und einem Cytosin als erster Base. Für die zeit- und gewebespezifische Expression von rols7 sind 256 bp ausreichend, von diesen sind 19 bp 5’ und 237 bp 3’ des Transkriptionsstarts (TSS) lokalisiert. Ein weiteres regulatives Element zur Modulation der rols7 Expressionshöhe befindet sich 875 bp bis 1392 bp 5’ des TSS. Der Enhancer für die rols7-Expression im viszeralen Mesoderm ist ein Bestandteil des ersten rols-Intron. Durch die Analyse des rols-Gens in D. pseudoobscura wurde gezeigt, dass das Protein, die Genexpression und die Regulation der Transkription konserviert sind. Die Konservierung der Genregulation konnte unabhängig für rols6 und rols7 anhand von Reportergen-Assays in transgenen D. melanogaster- Embryonen verifiziert werden. Dabei wurde für die Regulation von rols6 gezeigt, dass die funktionale Konservierung der cis-Regulatoren unabhängig von der Sequenzkonservierung der Regulatoren erfolgt und somit vermutlich eine Coevolution von cis- und transregulatorischen Elementen stattgefunden hat. Eine Beteiligung bisher bekannter myogeneserelevanter oder mesodermal exprimierter Transkriptionsfaktoren an der Initiation der rols7-Transkription wurde ausgeschlossen. Im Zuge eines Binding-Site-Screens wurde der im Bereich des rols7-Leader bindende Faktor Translationsinitiationsfaktor eIF3-S10 identifiziert. Möglicherweise ist eIF3-S10 an Vorgängen wie Transport und Lokalisation der mRNA und der Translationskontrolle des rols7-Transkripts beteiligt. Die prinzipielle Möglichkeit dazu ist gegeben, da eine Transkriptlokalisation für rols7 nachgewiesen wurde und die Expression von eIF3-S10 zum Zeitpunkt der Myogenese im somatischen Mesoderm visualisiert wurde. Die Analyse der Proteinlokalisation von Rols7, Duf und Sns im somatischen Mesoderm bei Wildtyp- und verschiedenen mutanten Embryonen zeigt, dass diese Proteine in einer adhäsiven Struktur organisiert sind, die den bekannten Adhäsionskomplexen Podosom und immunologische Synapse ähnelt und aufgrund dessen als PILMAC bezeichnet wird. Im Zuge der Fusion konnte die Ausdehnung des PILMACs nachgewiesen werden. Das Assembly der Struktur ist abhängig vom Zellkontakt aber unabhängig von nachgeschalteten fusionsrelevanten Proteinen. Anhand dieser Beobachtungen und aufgrund bekannter ultrastruktureller Daten wurde ein Fusionsmodell entwickelt, bei dem die Fusion der Myoblasten bei D. melanogaster in Korrelation gebracht wurde mit bekannten Fusionsvorgängen, wie z.B. die hypodermale Zellfusion bei C. elegans.

Summary:
The rolling pebbles gene is one of the essential genes for myoblast fusion in Drosophila melanogaster. The initiation of transcription and the tissue-specific expression is regulated by an unusual promoter without known core-promoter elements and with a cytosin as transcriptional start site (TSS). For the time- and tissue-specific expression of rols7 256 bp are sufficient, from which 19 bp are localized 5’ of the TSS and 237 bp 3’ of the TSS. A regulatory element involved in the modulation of the expression level is localized at the position 875-1392 bp 5’ of the TSS. The enhancer needed for the expression of rols7 in the visceral mesoderm is a part of the first intron. The analysis of the Drosophila pseudoobscura rols-gene reveals the conservation of the protein, the expression pattern and the transcriptional regulation. The conservation of the gene-regulation was verified for rols6 and rols7 by the analysis of the expression of a lacZ-reportergene in transgenic Drosophila melanogaster embryos. The conservation of the rols6-regulation shows that the functional conservation of the cis-regulators is independent of the sequence conservation of the regulators. This is maybe due to a coevolution of cis- and transregulatory elements. The contribution of known myogenesis-relevant transcription factors to the regulation of rols7 could be excluded. The translation initation factor eIF3-S10 was identified in a binding site screen due to the binding ability of the protein to the region of the rols7 leader. This factor could be relevant for processes like the transport and the localization of the rols7 mRNA and the translation control of the rols7 transcript, as the rols7 transcript is localized and eIF3-S10 is expressed in the mesoderm when myogenesis takes place. The analysis of the protein localization of Rols7, Duf and Sns in the mesoderm of wildtype and mutant embryos shows that these proteins are organized in an adhesive complex which shows similarities to the podosome and the immunological synapse. The complex was termed PILMAC. During myoblast fusion the PILMAC expands and the assembly of the structure depends on the contact of the cells but is independent from subsequent acting fusion relevant proteins. established which correlates the fusion of myoblast in Drosophila melanogaster to known fusion processes like the fusion of hypodermal cells in C. elegans.


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