Analyse des Apoptosemusters und seiner Kontrolle während der embryonalen Entwicklung des Zentralen Nervensystems von Drosophila melanogaster
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Klärung von Mechanismen der Entstehung von Zelldiversität und der Musterbildung im Zentralen Nervensystem (ZNS) ist ein zentrales Anliegen der Neuro-Entwicklungsbiologie. Neben Proliferation und Differenzierung ist der programmierte Zelltod (Apoptose) ein essentieller Bestandteil vonMusterbildungsprozessen im ZNS. Diese Prozesse sind Grundlage der strukturellen Diversifizierung segmentaler Einheiten (Neuromere) in Anpassung an ihre regional unterschiedlichen funktionellen Erfordernisse. Im Rahmen des Projektes wurde das räumliche und zeitliche Apoptose-Muster während der embryonalen Entwicklung des Bauchmarks der Fruchtfliege Drosophilavollständig erfasst, individuelle apoptotische Zellen identifiziert und spezifischen Zellstammbäumen zugeordnet. Aufbauend auf diesen Daten wurdedie Rolle von Hox-Genen bei der Spezifizierung neuraler Stammzellen (Neuroblasten)und der segment-spezifischen Gestaltung ihrer Zellstammbäume untersucht. Die Entdeckung eines nicht-zellautonomen Einflusses von Hox-Genen bei der Spezifizierung von Neuroblasten wirft ein neues Licht auf die Rolle dieser evolutionär hoch konservierten Gene während der segmentalen Musterbildung im ZNS.Ferner belegen die Untersuchungen erstmals eine (von der frühen Funktion bei der Regulation von Segment-Identitäten unabhängige) späte Funktion von Hox-Genen bei der Kontrolle des Überlebens bereits differenzierter Neurone und bei der segment-spezifischen Regulation des neuromuskulären Netzwerkes. Hierbei spielt auch die Modulation der Hox-RNA Prozessierung eine wichtige Rolle. Hox-Gene kontrollieren somit zu verschiedenen Zeitpunkten der Entwicklung und auf vielfältige Weise die segmentale Musterbildung im ZNS. Sie beeinflussen die Zahl, Identität und Zusammensetzung der Zellstammbäume auf verschiedenen Ebenen: der Ebene des Neuroektoderms, der Neuroblasten, der postmitotischen Tochterzellen und ihrer axonalen Projektionsmuster. Das Projekt hat profitiert von mehreren Kooperationen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2007). Programmed cell death in the embryonic central nervous system of Drosophila melanogaster. Development134: 105-116
Rogulja-Ortmann A, Lüer K, Seibert J, Rickert C and Technau GM
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(2008). Antagonistic roles for Ultrabithorax and Antennapedia in regulating segment-specific apoptosis of differentiated motoneurons in the Drosophila embryonic central nervous system. Development135: 3435-3445
Rogulja-Ortmann A, Renner S and Technau GM
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(2008). Multiple roles for Hox genes in segment-specific shaping of CNS lineages. Fly2:6, 316-319
Rogulja-Ortmann A and Technau GM
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(2009). Single cell cultures of Drosophila neuroectodermal and mesectodermal central nervous system progenitors reveal different degrees of developmental autonomy. Neural Development4:30, 1-16
Lüer K and Technau GM
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(2014). Composition of a neuromere and its segmental diversification under the control of Hox genes in the embryonic CNS of Drosophila. J. Neurogenetics28, 171-180
Technau GM, Rogulja-Ortmann A, Berger C, Birkholz O and Rickert C
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(2014). The RNA binding protein ELAV regulates Hox RNA processing, expression and function within the Drosophila nervous system. Development141, 2046-2056
Rogulja-Ortmann A, Picao-Osorio J, Villava C, Patraquim P, Lafuente E, Aspden J, Thomsen S, Technau GM and Alonso CR
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(2016). Cell-autonomous and non-cell-autonomous function of Hox genes specify segmental neuroblast identity in the gnathal region of the embryonic CNS in Drosophila. PLoS Genet 12(3), e1005961
Becker H, Renner S, Technau GM and Berger C
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(2016). Gene expression profiles uncover individual identities of gnathal neuroblasts and serial homologies in the embryonic CNSof Drosophila.Development143, 1290-1301
Urbach R, Jussen D and Technau GM
