Isolierung und Charakterisierung des aeneas-Gens von Drosophila melanogaster

Molitor, Andreas

Zur Identifizierung von Faktoren, die bei Drosophila melanogaster zur Kontrolle von gerichteten Zellmigrations- bzw. Wachstumsprozessen beitragen, wurde ein Gal4-vermittelter Fehlexpressions-"Screen" durchgeführt. Es wurden ca. 4000 sogenannte P{EP}-Insertionen untersucht, bei denen endogene Gene mithilfe von Gal4-Treiberlinien in der Epidermis exprimiert wurden. So konnten Genaktivitäten ermittelt werden, deren Fehlexpression das gerichtete Auswachsen der Muskelvorläuferzellen im Drosophila-Embryo beeinflusst und zu einer Veränderung des normalerweise stereotypen Muskelmusters führt. Bei 50 (1,25%) der insgesamt 4000 durchmusterten Linien verursachte die Fehlexpression eine Störung des Musters der Körperwandmuskulatur in Verbindung mit embryonaler Letalität. Die identifizierten Genprodukte umfassen Rezeptoren, Transmembranproteine, Transkriptionsfaktoren und Enzyme. Ferner wurden Faktoren gefunden, die normalerweise nicht am Auswachsen der Muskeln beteiligt sind. Ein Beispiel hierfür ist das näher charakterisierte Kandidatengen, welches aeneas genannt wurde. Die Ergebnisse zeigen, dass die Aktivität des aeneas-Gens Migrationsprozesse beeinflussen kann. Normalerweise ist aeneas-Aktivität an der Migration der Keimzellen zum Entstehungsort der Gonade beteiligt. Das aeneas-Genprodukt ist Mitglied einer neuen, funktionell uncharakterisierten Proteinklasse, welche in so verschiedenen Spezies wie A. thaliana und H. sapiens konserviert ist. Das Protein weist eine Domäne auf, die Ähnlichkeit zur Konsensussequenz der Enzymklasse der 5-Formyltetrahydrofolat Cyclo-Ligasen zeigt. Die Integration eines P{lacW}-Elements in das aeneas-Gen führt bei 25% der homozygoten Embryonen zu einer Störung der Keimzellwanderung. Im Gegensatz zur Wildtypsituation und zu bekannten Migrationsmutanten setzt die Wanderung der Keimzellen deutlich verfrüht ein. Der Phänotyp der aeneas-Mutante deutet auf eine Funktion des Proteins bei Zelladhäsionsvorgängen zwischen Keimzellen und somatischen Zellen hin. Durch die Remobilisierung des P-Elements, verbunden mit einer ungenauen Exzision des P-Elements wurde eine 1,4 kb große Deletion im aeneas-Lokus erzeugt. Diese Deletion führt zum Verlust eines großen Teils des offenen Leserahmens und stellt somit wahrscheinlich eine Nullmutation dar. Bei dieser Mutation sind sowohl die Penetranz, als auch der Migrationsdefekt verstärkt. Dennoch ist die Deletions-Linie lebensfähig und fertil. Die unvollständige Penetranz des aeneas-Phänotyps deutet auf eine redundante Absicherung der Anaeas-Funktion durch andere Genaktivitäten hin.

In order to identify factors involved in the control of directed cell migration or growth processes, a Gal4 induced misexpression screen in Drosophila melanogaster was performed. Approximately 4000 P{EP} insertions have been screened, which allow the expression of endogenous genes in the epidermis via Gal4 driver lines. The misexpression of several genes did affect the directed outgrowth of muscle progenitor cells in the Drosophila embryo and caused a rearrangement of the stereotypically arranged muscles. In 50 (1.25%) of 4000 screened lines the misexpression lead to body wall muscle pattern defects associated with embryonic lethality. The identified genes code for receptors, transmembrane proteins, transcription factors and enzyms. In addition genes have been identified that are not involved in the outgrowth of muscles in the wildtype. One example is the candidate gene termed aeneas, which was characterised in detail. Nevertheless our results support, that aeneas gene activity can affect other migration processes. The aeneas gene is for example involved in the migration of the premature germ cells on their way to the origin of the gonades. Aeneas shows homology to a functional uncharacterised protein family, that is conserved in differend species from A. thaliana to H. sapiens. One Aeneas protein domain shows similarity to a consensus sequence of 5-formyltetrahydrofolate cyclo ligase enzyms. The integration of a P{lacW} element in the aeneas gene leads in 25% of the homozygous embryos to a defective migration of the germ cells. In contrast to the wildtype situation or known mutants an untimely initiation of germ cell migration is observed. The aeneas mutant phenotype points to a protein function in cell adhesion between germ cells and somatic cells. The unprecise excision of the P element was caused by remobilisation of the transposon. Thereby a 1.4 kb deletion in the aeneas locus was generated. The deletion covers a large part of the open reading frame and represents presumably a null mutation. The penetrance and the migration defect is increased in this mutation. However this deletion line is still viable and fertile. The low penetrance of the aeneas phenotype points to redundant acting gene functions.

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Molitor, Andreas: Isolierung und Charakterisierung des aeneas-Gens von Drosophila melanogaster. 2002.

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