Intracellular rols7 mRNA localization and the importance of Barren for mitosis in the embryonic myogenesis of Drosophila melanogaster

The body wall musculature of the D. melanogaster larva is a highly ordered assembly of striated myotubes that are formed by fusion of myoblasts, much like the skeletal muscle fibres of vertebrates. In this study, the embryonic development of this musculature is used as a genetic model system for myo...

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Main Author: Jacobs, Matthias P. F.
Contributors: Renkawitz-Pohl, Renate (Prof. Dr.) (Thesis advisor)
Format: Doctoral Thesis
Language:English
Published: Philipps-Universität Marburg 2018
Subjects:
Online Access:PDF Full Text
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Table of Contents: Die Körperwandmuskulatur der Larve von D. melanogaster ist ein hochgradig geordnetes System von quergestreiften Muskelfasern, die durch die Fusion von Myoblasten entstehen, ähnlich den Skelettmuskelfasern der Wirbeltiere. In der vorliegenden Arbeit wird die Embryonalentwicklung dieser Muskeln als genetisches Modellsystem für Myogenese, Muskelregeneration und verwandte Prozesse genutzt. Rols7 ist ein wichtiges Protein in der Signalkette, die die zur Myoblastenfusion notwendige Verzweigung der Aktinfilamente steuert. In den somatischen Muskelgründerzellen ist die rols7-mRNA in einem oder mehreren Flecken nahe der Zelloberfläche lokalisiert. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass zur Lokalisation des rols7-Transkriptes der 3’-untranslatierte Bereich notwendig ist. Eine Reporter-mRNA, die sowohl diese Trailer-Region als auch den 5’-untranslatierten Bereich trägt, wird selbst in Abwesenheit von nativem rols-Transkript in einer Weise intrazellulär lokalisiert, die identisch mit dem wildtypischen Muster zu sein scheint. Es wird gezeigt, dass die rols7 mRNA auch in den Gründerzellen der zirkulären und longitudinalen visceralen Muskeln intrazellulär lokalisiert wird; in letzteren sammelt sie sich in Flecken in der Nähe der Spitzen der spindelförmigen Zellen, nahe den zu erwartenden Fusionspunkten. Zumindest für diesen Zelltyp kann daher vermutet werden, dass die Lokalisierung der rols7 mRNA die Lokalisierung des Rols7-Proteins und damit die Myoblastenfusion vorbereitet. Auf der Suche nach neuen myogeneserelevanten Faktoren wird der Muskelphänotyp der EMS-induzierten Mutante E831 analysiert. Als Grund für die chaotische Anordnung der embryonalen Körperwandmuskeln der Mutante wird eine Nonsens-Mutation der Condensin-Untereinheit barren identifiziert. Cap-G, eine andere Condensin-Untereinheit, zeigt einen sehr ähnlichen Phänotyp. Während sowohl Gründerzellen als auch fusionskompetente Myoblasten in einer barren-Mutante offenbar korrekt determiniert werden, ist das Expressionsmuster der Muskelidentitätsgene in einer Weise gestört, die mit den chaotischen Störungen der Muskelanordnung korreliert. Der Condensin-Komplex erfüllt in jeder Zelle eine Reihe unterschiedlicher essentieller Aufgaben. Um zu klären, ob der Muskelphänotyp mit der regulatorischen Rolle von Condensin während der Interphase oder mit seiner Funktion bei der Chromosomentrennung während der Zellteilung zusammenhängt, muss der Zeitpunkt bestimmt werden, an dem das Barren-Protein in der Muskulatur benötigt wird. Zu diesem Zweck wird ein barren-Rettungskonstrukt mit dem Gal4-UAS-System exprimiert. Gal4-Treiber retten den Phänotyp nur, wenn sie Barren deutlich vor der letzten Zellteilung exprimieren, bei der die Muskelgründerzellen entstehen. Dieses Ergebnis legt nahe, dass der Phänotyp durch einen mitotischen Defekt bedingt ist. Der Mechanismus, der den Identitätsverlust der Muskeln auslöst, erinnert an die genomische Instabilität von Krebszelllinien.