Dokument: Funktionelle Bedeutung attraktiver und repulsiver Signalwege für die Entwicklung des neuromuskulären Systems von Drosophila melanogaster

Titel:	Funktionelle Bedeutung attraktiver und repulsiver Signalwege für die Entwicklung des neuromuskulären Systems von Drosophila melanogaster
Weiterer Titel:	Functional importance of attractive and repulsive signaling pathways for the development of the neuromuscular system of Drosophila melanogaster
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=64724
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20240201-145116-1
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Paul, Christine [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 76,53 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 23.01.2024 / geändert 29.01.2024
Beitragende:	Prof. Dr. Aberle, Hermann [Gutachter] Prof. Dr. Lammert, Eckhard [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Für eine präzise Ausführung koordinierter Bewegungen ist eine fehlerfreie Innervierung der somatischen Muskulatur essentiell. Während der Embryonalentwicklung leiten Wegfindungsmoleküle die auswachsenden Motoaxone zu ihren Zielmuskeln in der Peripherie des sich entwickelnden Körpers. Im neuromuskulären System von Drosophila melanogaster sind zu diesem Zeitpunkt unterschiedliche Wegfindungsmoleküle exprimiert, die anziehende und abstoßende Signale vermitteln und durch diverse Rezeptoren interpretiert werden. In dieser Arbeit wurde das Zusammenspiel des repulsiven Uncoordinated-5 (Unc-5)/Netrin und dem attraktiven Beaten path Ia (Beat)/Sidestep (Side) Signaltransduktionswegs genauer beleuchtet. Ebenso wie deren Bedeutungen für die axonale Wegfindung. So führt ein simultaner Verlust von Unc-5 und Beat zu gravierenden Wegfindungsdefekten des segmentalen Nervs im Embryo und in der Larve, welches auf einen additiven Phänotyp schließen lässt. Unc-5 und beat doppelmutante Larven zeigen sowohl eine drastische Veränderung des Kriechverhaltens, als auch gravierende lokomotorische Störungen bei der Ausführung der Fluchtrolle, eine Rolle über die Körperlängsachse, welche als stereotypische Fluchtreaktion vor einem Schmerzreiz gezeigt wird. Sowohl eine Reduktion der neuromuskulären Verbindungen im lateralen Muskelfeld, als auch ein Verlust der lateralen Muskeln an sich reduziert eine Ausführung des Fluchtverhaltens und verdeutlicht die Notwendigkeit einer fehlerfreien Innervierung der lateralen Muskulatur durch den segmentalen Nerv. Geleitet werden die Unc-5 exprimierenden Motoaxone des segmentalen Nervs unteranderem durch die Expression von Netrin auf der ventralen Muskulatur, da eine ektopische Präsentation des Moleküls auf den lateralen Muskeln die Abstoßung der Axone bestätigt. Zusätzlich bewirkt die ektopische Expression von Unc-5 in ventral projizierenden Motoaxonen ebenfalls eine Abstoßung von den ventralen, Netrin-exprimierenden Muskeln, wodurch es zu einer deutlichen Reduktion an neuromuskulären Verbindungen kommt. Auch konnte in einem Zell-Zell-Aggregations-Assay keine Interaktion der beiden Moleküle gezeigt werden, welches auf ein synergistisches Zusammenspiel beider Signalwege für die Wegfindung des segmentalen Nervs schließen lässt. Zusammengefasst deckt diese Arbeit neue Erkenntnisse über das hochkomplexe Zusammenspiel unterschiedlicher axonaler Wegfindungsmoleküle in Drosophila auf und verdeutlich die Auswirkungen auf die Entwicklung des neuromuskulären Systems, wenn diese Interaktionen gestört sind. Precise innervation of somatic muscles is essential for execution of coordinated movements. Pathfinding molecules guide the outgrowing motor axons to their target muscles in the periphery. In the neuromuscular system of Drosophila melanogaster, different pathfinding molecules are expressed to mediate attractive and repulsive signals and are interpreted by various receptors. In this work, the interaction of the repulsive Uncoordinated-5 (Unc-5)/Netrin and the attractive Beaten path Ia (Beat)/Sidestep (Side) signal transduction pathway was investigated and their importance for axonal pathfinding was elaborated. Interestingly, simultaneous loss of Unc-5 and Beat leads to severe pathfinding defects of the segmental nerve in embryos and larvae, supporting an additive phenotype. Cell-cell aggregation assays showed no interaction of the molecules, suggesting a synergistic interaction of both signaling pathways for pathfinding of the segmental nerve. Unc-5 and beat double mutant larvae show a drastic change in crawling behavior and severe locomotor disturbances in the execution of the escape roll, a roll performed over the lateral body axis shown as a stereotypic escape response that is triggered by a painful stimulus. Both a reduction in neuromuscular junctions in the lateral muscle field and a loss of lateral muscles itself reduces an execution of the escape roll, highlighting the importance of a precise innervation of the lateral musculature by the segmental nerve. Unc-5 expressing SNa motor axons are guided among others by Netrin positive ventral muscles, as an ectopic presentation of the molecule on the lateral muscles confirms the repulsion of the axons. In addition, ectopic expression of Unc-5 in ventrally projecting motor axons also causes repulsion from the ventral Netrin-expressing muscles resulting in a reduction of neuromuscular junctions. In summary, this work uncovers new insights into the highly complex network of different axonal pathfinding molecules in Drosophila and illustrates the effects on the development of the neuromuscular system when these interactions are impaired.
Lizenz:	Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät
Dokument erstellt am:	01.02.2024
Dateien geändert am:	01.02.2024
Promotionsantrag am:	19.09.2022
Datum der Promotion:	06.03.2023