Mechanismen der sequenziellen Spezifizierung neuraler Zellen im ZNS von Drosophila melanogaster
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Während der Entwicklung des Nervensystems hängt die Spezifizierung verschiedener Zelltypen sowohl von räumlicher als auch von zeitlicher Information ab. Ziel unserer Arbeiten war es, Mechanismen aufzudecken, die an den noch wenig verstandenen zeitabhängigen Spezifizierungsprozessen beteiligt sind. Hierzu verwendeten wir die embryonalen Neuroblasten (NBs) von Drosophila melanogaster als Modell. Wir konnten zeigen, dass NBs, die zu verschiedenen Zeiten aus dem Neuroektoderm entstehen, ihre Spezifizierung aus der zu diesem Zeitpunkt vorhandenen räumlichen Information beziehen. Eine Manipulation der untersuchten räumlichen Information hatte keinen Einfluss auf die Entstehungszeit der NBs. Hieraus lässt sich schließen, dass eine noch unbekannte „entwicklungsbiologische Uhr" in erster Linie für die zeitliche Abfolge der Neuroblastenentstehung verantwortlich ist. Inwieweit auch eine zusätzlich sich verändernde räumliche Information vorhanden ist und diese von derselben oder einer anderen „Uhr" abhängig ist, musste noch offen bleiben. Den größten Teil der Arbeiten widmeten wir der Frage, welche Mechanismen der Tatsache zugrunde liegen, dass die unterschiedlichen Zelltypen innerhalb eines Neuroblastenzellstammbaums immer in der gleichen Reihenfolge geboren werden. Hierzu etablierten wir unter anderem den Stammbaum des NB 7-3 erfolgreich als Modellsystem und konnten zeigen, dass der Zinkfingertranskriptionsfaktor Hunchback für die zeitliche Spezifizierung der ersten Nachkommen vieler NBs verantwortlich ist. Dieser Faktor wird in diesen Zellen transient und mitoseabhängig in einem kurzen Zeitfenster exprimiert, bleibt aber in den zu spezifizienden Nachkommenzellen erhalten. Wie wir zeigen konnten, ist die Herunterregulation von Hunchback in NBs abhängig von Sevenup, einem Transkriptionsfaktor, dessen von der Mitose abhängige repressive Aktivität in den Nachkommenzellen durch das asymmetrisch segregierende Prospero-Protein unterdrückt wird. Um mehr über die potenziellen direkten und indirekten Zielgene der Hunchback-Aktivität zu erfahren, untersuchten wir die Funktion von zfhl und zfh2 im sich entwickelnden Nervensystem. Beide Gene codieren für Transkriptionsfaktoren, die entweder positiv (Zfh1) oder negativ (Zfh2) von hunchback abhängig sind. Hierbei war besonders interessant, dass Zfh1 an der Größenanpassung neuromuskulärer Synapsen an den wachsenden Muskeln während der Larvenphasen beteiligt ist.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2001) Successive specification of Drosophila neuroblasts NB 6-4 and NB 7-3 depends on interaction of the segment polarity genes wingless, gooseberry and naked cuticle. Development 128, 3253-3261
Deshpande N, Technau GM und Urban J
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(2002) Hunchback is required for the early sublineage of neuroblast 7-3 in the Drosophila central nervous system. Development 129, 1027-1036
Novotny T, Eiselt R und Urban J
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(2006) Connecting Temporal Identity to Mitosis - The Regulation of Hunchback in Drosophila Neuroblast Lineages. Cell Cycle 5(9), 950-952
Urban J und Mettler U
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(2006) Regulation of cell fates by birth order: insights from research on Drosophila neuroblasts. Trends Dev. Biol. 1, 39-46
Urban J
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(2006). Timing of identity: Regulation of hunchback in Drosophila neuroblast lineages by seven-up and prospero. Development 133, 429-437
Mettler U, Vogler G und Urban J
