Stammzellfunktionen des Gens bällchen am Beispiel der Spermatogenese von Drosophila melanogaster

Klinge, Kathrin

Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung der Keimbahnstammzellen im Testis von Drosophila melanogaster, die durch ihre Fähigkeit zur Selbsterneuerung und Differenzierung charakterisiert sind. Die Bildung von Tochterzellen mit unterschiedlichem Entwicklungspotential, das heißt Erhalt des Stammzellpotentials bzw. Keimzellentwicklung, wird durch asymmetrische Teilungen der Stammzellen erreicht, ein Prozess, der von der unmittelbaren Stammzellumgebung, der sogenannten Stammzellnische, beeinflusst wird. Die Arbeit beschreibt die Funktion des Gens bällchen (ball) während der frühen Spermatogenese. Die molekulare Charakterisierung des Gens zeigt, dass es für eine kernlokalisierte Serin/Threonin-Kinase codiert. Für die Funktionsanalyse des Gens wurden spezifische Mutanten hergestellt. Diese weisen Allel-spezifische Defekte in der kontinuierlichen Produktion von Keimzellen auf. Die Defekte gehen sowohl bei hypomorphen als auch amorphen ball-Mutationen auf den Verlust der Keimbahnstammzellen zurück. Eine Differenzierung der wenigen überlebenden Keimzellen ist jedoch prinzipiell möglich. Keimzellautonome ball-Expression, die Transgen-abhängig in ball-Mutanten vermittelt wurde, zeigt, dass ball-Aktivität in den Keimzellen für den Erhalt der Keimbahn hinreichend ist. ball wird auch in den Stammzellpopulationen der weiblichen Keimbahn und des Nervensystems exprimiert. Bei amorphen ball-Mutanten werden in den entsprechenden Derivaten mutationsbedingte Phänotypen beobachtet, die wiederum auf Proliferationsdefekte schließen lassen. Diese Beobachtungen lassen den Schluss zu, dass ball als intrinsischer Stammzellfaktor nicht nur in der männlichen Keimbahn benötigt wird.

The germline stem cells in the testis of Drosophila melanogaster, like other stem cells, are characterized by their ability to both self renew and differentiate. The generation of daughter cells with different developmental behavior, stem cell potential and germ cell differentiation respectively, is accomplished through asymmetric division of the stem cells. This process is influenced by the surrounding microenvironment, termed stem cell niche. In this study the function of the gene ballchen (ball) during early spermatogenesis is described. The molecular characterization revealed that ball codes for a nucleosomal Ser/Thr kinase. For functional analysis of this gene specific mutants were generated. These mutants show allele specific defects in the continuous generation of germ cells. The defects result from a loss of germline stem cells in hypomorphic mutants as well as in amorphic mutants. However, the differentiation of few surviving germ cells is in principle possible. Germ cell autonomous expression of transgenic ball protein in the ball mutants showed that ball activity in the germ cells is sufficient to maintain the germline. ball is also expressed in stem cell populations of the female germline and the nervous system. In amorphic ball mutants, the derivatives of these tissues also show mutant specific phenotypes, which indicates that ball function as an intrinsic stem cell factor is not restricted to the male germline.

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Klinge, Kathrin: Stammzellfunktionen des Gens bällchen am Beispiel der Spermatogenese von Drosophila melanogaster. 2006.

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