Universität zu Köln

Wang, Ying (2007). Organisation of the cytoskeleton of the Drosophila oocyte. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

In this study, a careful examination was conducted to analyse the actin and microtubule (MT) cytoskeleton organisation during Drosophila oogenesis. We found that at stage 9/10a the actin cytoskeleton at the oocyte cortex is assembled into long bundles, which are essential for anchoring the MT minus-ends at the cortex. The formation of actin bundles requires the function of Profilin. Capu and Spire act downstream of the bundle formation, most likely by anchoring MT minus-ends at the cortex by crosslinking F-actin and MTs. At stage 10b, the actin bundles disassemble and the MT minus-ends are relocated from the actin cortex to subcortical regions. Subsequently, fast ooplasmic streaming is initiated and MTs form parallel arrays at subcortical regions. To identify the regulators of the organisation of the oocyte cytoskeleton, a mutation in a serine/threonine kinase Tao-1, Tao-1No.7 was generated. The analysis of Tao-1No.7 mutants revealed a novel phenotype for the cytoskeleton organisation of the oocyte. In Tao-1No.7 mutant oocytes the cortical actin bundling is disrupted. Unlike in other mutants which affect actin bundling, in Tao-1No.7 oocytes MTs are not forming parallel arrays at subcortical regions; but show high MT density within the entire ooplasm. Thus, the MT network is completely disrupted in Tao-1No.7 oocytes. As a result, the transcripts for the axis determinants are not transported to correct subcellular locations, and as a consequence the embryonic axis is not properly established. The oogenesis phenotypes observed in Tao-1No.7 mutants was rescued by the expression of a Tao-1 cDNA, verifying that Tao-1No.7 is an allele of Tao-1. Nevertheless, a deletion removing the Tao-1 locus completely does not exhibit the defects in the cytoskeletal organisation of the oocyte. Therefore, Tao-1No.7 is most likely a gain of function allele of Tao-1, which shows a phenotype only in a homozygous situation (recessive gain of function).

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated title:	Title Language Organisation des Cytoskeletts der Drosophila Oocyte German
Translated abstract:	Abstract Language Bei dieser Arbeit wurden die Zusammenhänge der Zytoskelett-Organisation von Aktin und mikrotubuli (MT) während der Embryogenese von Drosophila sorgfältig untersucht. Wir konnten zeigen, dass sich während des Stadiums 9/10a das Aktin-Zytoskelett am Kortex der Oocyte in langen Bündeln ansammelt. Diese Bündel sind nötig, um die Minus-Enden der MT am Kortex zu verankern. Die Ausbildung der Aktinbündel ist auf die Funktion von Profilin angewiesen. Capu und Spire wirken downstream von der Bündelentwicklung, höchstwahrscheinlich durch Quervernetzung von F-Aktin mit den MT, wodurch deren Minus-Enden an dem Kortex verankert werden können. Im Stadium 10b gehen die Aktinbündel auseinander. Die Minus-Enden der MT verlagern sich vom Aktin-Kortex in subkortikale Regionen. Anschließend wird die schnelle Ooplasma-Strömung eingeleitet, und die MT ordnen sich parallel in den subkortikalen Regionen an. Um Regulatoren der Zytoskelett-Organisation in der Eizelle zu identifizieren, wurde eine Mutation in der Serin/Threonin-Kinase Tao-1 erzeugt (Tao-1No.7). Die Analyse der Tao-1No.7-Mutanten zeigte einen bislang unbekannten Phänotyp der Zytoskelett-Organisation in der Eizelle. In den Tao-1No.7-Oocyten sind die kortikalen Aktinbündel unterbrochen. Anders als in zuvor beschriebenen, die Aktin-Bündel betreffenden, Mutanten, ordnen sich MT in Tao-1No.7-Eizellen nicht parallel in den subkortikalen Regionen an; stattdessen zeigen diese Mutanten eine hohe Dichte der Mikrotubuli im gesamten Ooplasma. Dadurch ist das Mikrotubulinetzwerk in Tao-1No.7-Oocyten vollständig gestört. Eine Folge hiervon ist, dass die für die Achsendetermination benötigten Transkripte nicht an die richtige subzelluläre Position transportiert werden. Folglich wird die embryonale Achse nicht richtig aufgebaut. Die Oogenese-Phänotypen, die in Tao-1No.7-Mutanten beobachtet wurden, konnten durch Expression von Tao-1 cDNA gerettet werden, was bestätigt, dass Tao-1No.7 ein Allel von Tao-1 ist. Dennoch führt eine Deletion des gesamten Tao-1-Bereiches zu keinen Defekten der Zytoskelett-Organisation in der Oocyte. Daher ist Tao-1No.7 höchstwahrscheinlich ein Gain-of-function-Allel von Tao-1, das diesen Phänotyp ausschließlich im homozygoten Zustand zeigt (rezessive Gain-of-Function-Mutation.). German
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Wang, Ying ying.wang@uni-koeln.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-22940
Date:	2007
Language:	English
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Biology > Institut für Entwicklungsbiologie
Subjects:	Life sciences
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Cytoskeleton , Drosophila , Oocyte , Tao-1 German cytoskeleton , Drosophila , oocyte , Tao-1 English
Date of oral exam:	14 February 2008
Referee:	Name Academic Title Roth, Siegfried Prof. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/2294