Dokument: Function and regulation of the axon guidance molecules Sidestep and Beaten path Ia in Drosophila melanogaster

Titel:	Function and regulation of the axon guidance molecules Sidestep and Beaten path Ia in Drosophila melanogaster
Weiterer Titel:	Funktion und Regulation der axonalen Wegfindungsmoleküle Sidestep und Beaten path Ia in Drosophila melanogaster
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=39131
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20160803-093743-3
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Kinold, Jaqueline [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 35,65 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 02.08.2016 / geändert 02.08.2016
Beitragende:	Prof. Dr. Aberle, Hermann [Betreuer/Doktorvater] Prof. Dr. Lammert, Eckhard [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	For humans and all animals it is essential to be able to execute coordinated movements. At the basis of this ability is the correct wiring of the neuromuscular system during development. This thesis focussed on the regulation and function of the axon guidance molecule Sidestep (Side) and its receptor Beaten path Ia (Beat). Side shows during the embryogenesis of Drosophila melanogaster a spatio-temporal pattern to guide the Beat expressing motor axons to their target muscles. Thereby, Side is expressed in intermediate targets on some glia cells in the CNS and sensory neurons of the PNS. After contact with motor axons, Side expression is quickly down-regulated. Lack of side leads to persisting mis-innervation of larval somatic muscles that results in locomotion defects. Different enhancer fragments, which exhibit highly conserved regions in the clade of Drosophilidae, reflect the dynamic Side expression during embryogenesis. Expression of side cDNA simultaneously by two enhancer Gal4-lines in sensory neurons and muscles leads to an almost complete rescue of the side larval phenotype. Side expression in sensory neurons is down-regulated during embryogenesis at stage 14. Down-regulation depends on Beat and the metalloprotease Tolloid-related. Lack of beat and/or tolloid-related causes a constitutive expression of Side in sensory neurons in late embryos (stage 15 to 17) and to similar innervation defects in third instar larvae as detectable in side mutants. Expression of Beat in motoneurons is reflected by one enhancer element, which exhibits one highly conserved region in the phylogenetical family of Drosophilidae. Driving expression of beat cDNA with the enhancer Gal4-line results in a complete rescue of the beat phenotype in third instar larvae. Lack of Side causes also innervation defects of muscles in adult flies resulting, similar to larvae, in locomotion defects. In contrast to the embryogenesis, the interaction partner for Side during metamorphosis does not seem to be Beat, accounted for by a much milder locomotion phenotype of beat mutant flies. Taken together, Sidestep is a key-regulator of motor axon guidance during both embryogenesis and metamorphosis. Innervation defects based on the lack of this axon guidance molecule causes locomotion defects in larval crawling and adult flying and walking. Für alle Tiere einschließlich dem Menschen ist es lebenswichtig in der Lage zu sein, koordinierte Bewegungen auszuführen. Grundlage hierfür stellt die korrekte Ausbildung eines neuromuskulären Systems während der Entwicklung des Organismus dar. In dieser Arbeit ist die Funktion und die Genregulation des axonalen Wegfindungsmoleküls Sidestep (Side) und seines Rezeptors, Beaten path Ia (Beat), untersucht worden. Side zeigt während der Embryogenese von Drosophila melanogaster ein räumlich-zeitlich veränderliches Expressionsmuster und dient den Beat exprimierenden Motoaxonen auf dem Weg zu ihren Zielmuskeln als Substrat. Hierbei wird Side im ZNS in einigen Gliazellen und im PNS in sensorischen Neuronen exprimiert. Ein Funktionsverlust von Side führt zu stabilen Fehlinnervierungen der larvalen somatischen Muskulatur, welche zu Bewegungsdefekten führen. Das dynamische Expressionsmuster von Side während der embryonalen Entwicklung wird durch verschiedene Enhancer Fragmente widergespiegelt, welche hoch konservierte Bereiche in der phylogenetischen Familie der Drosophilidae besitzen. Werden zwei dieser Linien simultan genutzt, um eine side cDNA in sensorischen Neuronen und Muskeln zu exprimieren, so kann der larvale Phänotyp von side Mutanten beinahe komplett gerettet werden. Die Expression von Side in den sensorischen Neuronen wird im Stadium 14 nach Interaktion mit den entgegen wachsenden Motoaxonen herunterreguliert. Diese Regulierung ist sowohl von Beat als auch der Metalloprotease Tolloid-related abhängig. Ein Funktionsverlust von Beat und/oder Tolloid-related führt zu einer konstitutiven Expression von Side in sensorischen Neuronen von Embryonen in späten Entwicklungsstadien (Stadium 15 bis 17). Ähnlich zu side kann die Motoneuronen spezifische Expression von beat von einem Enhancer Element reflektiert werden, welches ebenfalls einen stark konservierten Bereich besitzt. Wird Beat durch dieses Element angetrieben, so gelingt eine vollständige Rettung des beat mutanten Phänotyps in Larven. Der Verlust von side führt ebenfalls zu Fehlinnervierungen adulter Muskeln mit daraus resultierenden Bewegungsdefekten. Da Beat mutante adulte Fliegen einen wesentlich schwächeren Bewegungs-Phänotyp als side mutante Fliegen aufweisen, scheint Side im Gegensatz zur Embryogenese während der Metamorphose nicht mit Beat zu interagieren. Zusammenfassend lässt sich somit sagen, dass Sidestep ein entscheidender Regulator der axonalen Wegfindung während der Embryogenese und Metamorphose von Drosophila ist. Fehl-Innervierungen bedingt durch einen Funktionsverlust von side führen zu Bewegungsdefekten beim larvalen Krabbeln und dem adulten Fliegen und Laufen.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie
Dokument erstellt am:	03.08.2016
Dateien geändert am:	03.08.2016
Promotionsantrag am:	01.08.2012
Datum der Promotion:	18.07.2016