Dokument: Vollständige Charakterisierung des geschlechtsbestimmenden Lokus der Honigbiene Apis mellifera
| Titel: | Vollständige Charakterisierung des geschlechtsbestimmenden Lokus der Honigbiene Apis mellifera | |||||||
| Weiterer Titel: | Full characterization of the Sex Determination Locus of the honey bee Apis mellifera | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=4319 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20070423-105027-9 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Dr. Gempe, Tanja [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Beye, Martin [Gutachter] Prof. Dr. Simon, Rüdiger [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | Haplodiploidie, Geschlechtsbestimmungslokus, geschlechtsbestimmende Regulationskaskade, transformer, Genduplikation, Neofunktionalisierung | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | Die komplementäre Geschlechtsbestimmung der Honigbiene bringt bei homozygotem Allelzustand am Geschlechtsbestimmungslokus männliche Tiere, bei heterozygotem Allelzustand weibliche Tiere hervor. In der vorliegenden Arbeit wurde der Geschlechtsbestimmungslokus (SDL) der Honigbiene vollständig isoliert und die dort kodierten Gene strukturell und funktionell charakterisiert. Die genomische Region des SDL umfasst minimal ~36 kb, maximal ~48 kb und enthält fünf Gene: GB11211, GB13727, tra-like, csd und GB30480. GB11211 und GB13727 zeigen signifikante Sequenzähnlichkeiten zu nicht näher bekannten Genen anderer Insekten, die übrigen SDL-Gene besitzen keine signifikante Sequenzähnlichkeit zu Genen anderer Organismen. Die SDL-Gene transformer-like (tra-like) und complementary sex determiner (csd) weisen in einer Kreuzung eine Aminosäureidentität von durchschnittlich 75.4% auf und tragen Signaturen von Duplikation. Von fünf SDL-Genen besitzen nur tra-like und csd eine nachweisbare Funktion in der frühembryonalen Geschlechtsbestimmung des Somas und der Keimzellen. Die embryonale Repression von tra-like und csd durch RNA-Interferenz führte in weiblichen Genotypen zu einem männlich differenzierten Soma und zu männlich differenzierten Keimzellen, während die embryonale Repression dieser Gene in männlichen Genotypen keinen phänotypischen Effekt bewirkte. tra-like zeigt in embryonalen Transkripten geschlechtsspezifische Spleißvarianten, wobei das weibliche Transkript nur in weiblichen Genotypen, das männliche Transkript dagegen in beiden Geschlechtern auftritt und gegenüber dem weiblichen Transkript einen deutlich verkürzten ORF aufweist. In einer Kreuzung segregieren unterschiedliche Allele von csd, die sich neben singulären Aminosäureunterschieden vor allem in der hypervariablen Region (HVR) unterscheiden, deren repetitives NY-Motiv eine Längendifferenz der verschiedenen Allele verursacht und möglicherweise funktionelle Allele spezifiziert. Das Haupt-Schaltergen csd und das Schaltergen tra-like kodieren für Proteine, die zwei RS-Domänen und eine C-terminale prolinreiche Region aufweisen und als SR-Typ-Proteine eine Funktion als Spleißregulator haben könnten. In der Modellvorstellung wird das CSD-Protein posttranslationell und das TRA-LIKEF-Protein posttranskriptionell aktiviert. Die Modelle der Geschlechtsbestimmungskaskaden der Insekten haben die Voreinstellung des männlichen Regulationswegs gemein und konvergieren bei unterschiedlichen initialen Signalen auf der Stufe der transformer-orthologen Gene. Die tra-orthologen Gene der Insekten sind strukturell und funktionell konserviert, zeigen jedoch eine hohe Evolutionsrate und bedingt durch unterschiedliche Arten der Aktivierung und Regulation ein hohes plastisches Potential.The complementary sex determination in the honey bee produces male offspring when the alleles at the Sex Determination Locus (SDL) are homozygous and female offspring when the alleles are heterozygous. In the presented work the SDL of the honey bee was fully isolated and the genes of the SDL were structurally and functionally described.
The genomic region of the SDL is comprising at least ~36 kb, at maximum ~48 kb and is encoding five genes: GB11211, GB13727, tra-like, csd und GB30480. GB11211 and GB13727 show significant sequence identity to some poorly characterized genes in other insects, while tra-like, csd and GB30480 do not. The genes transformer-like (tra-like) and complementary sex determiner (csd) show an average amino acid identity of 75.4 per cent in one crossing and exhibit signatures of duplication. Out of five genes of the SDL only tra-like and csd revealed a function in the early embryonic sex determination of somatic cells and germ cells. Embryonic repression of tra-like und csd by RNA interference in female genotypes resulted in a male soma and male germ cells, while embryonic repression of tra-like and csd in male genotypes caused no phenotypic effect. Embryonic transcripts of tra-like show sex-specific splice variants. The female transcript was found only in female genotypes, while the male transcript was present in embryonic cDNA of both sexes. The male ORF is more than twice times shorter than the female ORF. In one crossing different alleles of csd are segregating. The differences are displayed in singular amino acids and in the hypervariable region (HVR). The HVR consists mainly of NY repeats, causing length differences in different alleles and possibly specifying functional alleles. The main switch gene csd and the switch gene tra-like are encoding proteins with two RS domains and one C-terminal proline-rich region each. These proteins belong to the family of SR type proteins and may have a function as splice regulator. In the presented model the CSD protein is activated after translation, while the TRA-LIKEF protein is activated after transcription. The models of sex determination in insects share the default male regulation pathway and converge at the level of the transformer-ortholog genes, while the initial signals are different. The tra-ortholog genes of the insects are structurally and functionally conserved, but demonstrate high rates of evolution and prove a remarkable flexibility in their modes of activation and regulation. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Genetik | |||||||
| Dokument erstellt am: | 23.04.2007 | |||||||
| Dateien geändert am: | 23.04.2007 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 12.12.0006 | |||||||
| Datum der Promotion: | 12.04.0007 |
