Untersuchungen zu funktionell konservierten sowie divergenten Mechanismen des Segmentierungsprozesses der Arthropoden am Beispiel der Spinne Cupiennius salei

Schoppmeier, Michael (2003). Untersuchungen zu funktionell konservierten sowie divergenten Mechanismen des Segmentierungsprozesses der Arthropoden am Beispiel der Spinne Cupiennius salei. PhD thesis, Universität zu Köln. Open Access

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Abstract

Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die molekularen Segmentierungsmechanismen der Spinne Cupiennius salei zu untersuchen, um so funktionell konservierte und divergente Aspekte der Arthropoden Segmentierung zu bestimmen und Aussagen über die Evolution des Segmentierungsprozesses zu ermöglichen. Hierbei wurden die Expressionsmuster verschiedener Cupiennius Paar-Regel und Gap Gen Homologe untersucht und funktionelle Analysen dieser Gene durchgeführt. Zudem wurde auch die Rolle der Notch-Signalkaskade während der Spinnen Segmentierung untersucht, um mögliche Gemeinsamkeiten mit dem Segmentierungsprozess der Vertebraten zu bestimmen. Die vorliegenden Ergebnisse zu den Paar-Regel und Gap Gen Homologen der Spinne lassen vermuten, dass die aus Drosophila bekannte Segmentierungsgenkaskade nicht vollständig konserviert ist. So konnte für die Cupiennius Krüppel Gene keine klassische Gap Funktion nachgewiesen werden. Im Fall des Paar-Regel Gen Homologs pairberry-3 lassen die Daten darauf schließen, dass die Segmente des Opisthosomas einzeln von der Wachstumszone abgespalten werden. Somit scheint zumindest für das Opisthosoma kein doppelsegmentaler Mechanismus vorzuliegen. Eine wichtige Rolle beim Segmentierungsprozess der Spinne übernimmt die Notch-Signalkaskade. Diese ist nicht nur an der Etablierung der Segmente sowie deren Grenzen beteiligt, sondern reguliert auch die dynamische Expression des Cupiennius Paar-Regel Gen Homologs hairy. Obwohl nicht ausgeschlossen werden kann, dass die Beteiligung der Notch-Signalkaskade an der Segmentierung der Spinne und der Vertebraten auf ein unabhängiges Rekrutierungsereignis zurückzuführen ist, liefern diese Ergebnisse doch einen starken Hinweis auf einen gemeinsamen Ursprung des Segmentierungsprozesses.

Item Type:

Thesis (PhD thesis)

Translated title:

Title	Language
Segmentation of the spider Cupiennius salei	English

Translated abstract:

Abstract

Language

The aim of the present work is to study the molecular segmentation mechanisms of the spider Cupiennius salei in order to gain more insights into functionally conserved and divergent processes of arthropod segmentation. This is a prerequisite for the comparison of the segmentation process in arthropods with metamerisation processes of other phyla including vertebrates. The expression patterns of different Cupiennius pair-rule and gap gene homologues were analyzed and functional studies were done using the RNAi approach. In addition the role of the Notch signaling pathway in spider segmentation was studied. The results of this study suggest that not all levels of the Drosophila segmentationgene cascade are conserved in the spider. For instance the Krüppel genes seem not to act as classical gap genes during spider segmentation. Furthermore it is not clear whether a double-segmental pair-rule mechanism exist for the spider. The expression pattern of the pair-rule gene homologue pairberry-3 indicates that a least the segments of the opisthosoma form one by one in a single segment fashion. The Notch signaling pathway is involved in the segmentation process of the spider. Genes like Notch, Delta or Suppressor of Hairless are necessary for the formation of segments, the segmental boundaries and the organization of the dynamic hairy expression. The involvement of the Notch signaling pathway in spider segmentation could be due to a convergent recruitment of Notch signaling. However Notch signaling being involved in both spider and vertebrate segmentation is a strong argument in favor of a common origin of the segmentation process.

English

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