Universität zu Köln

Nair, Jayan Nandanan (2008). A genetic screen for asymmetrically localized RNAs in Drosophila tracheal cells. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Asymmetrical localization of mRNAs and localized protein synthesis have an important role in establishing and maintaining polarity in cells such as neurons or the Drosophila oocyte and in the regulation of developmental plasticity. In Drosophila a subset of highly branched cells of the respiratory system exhibits both a high degree of polarity and developmental plasticity. These tracheal cells respond to the need for oxygen in the surrounding tissue by outgrowth of branches, often at sites very distant from the nucleus. The experiments presented here are based on the assumption that some of the proteins required at the site of outgrowth are synthesized locally rather than near the nucleus. I have demonstrated that the translational and co-translational machinery is present in the terminal branches, which indicates that the conditions for localized translation to occur exist in the terminal branches. Based on this knowledge I have developed a strategy for screening for mRNAs with asymmetric subcellular localization using a technique of tagging mRNAs with GFP in vivo. With this experimental setup I have performed a pilot screen in Drosophila tracheal cells and have identified 8 candidates exhibiting specific subcellular localization in terminal tracheal cells. Analysis of this experimental strategy shows that the technique is also suitable for other cells such as neurons and oocytes. On of the candidates bitesize (btsz) was investigated to analyze its function in terminal branch development. In btsz mutants terminal branch are either absent or their numbers are reduced. Mutation in moesin, a btsz interacting partner, also shows an abnormal branching phenotype. Both Btsz and Moesin localize at the apical membrane, which surrounds the lumen of terminal branches. Taking into account that btsz together with moesin is required for organizing actin at adherens junctions in embryonic epithelial cells; I propose a model by which Btsz/Moesin regulates terminal branch development by acting as an anchor for the actin cytoskeleton on the plasma membrane surrounding the lumen in terminal branches.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated abstract:	Abstract Language Die asymmetrische mRNA-Lokalisierung und lokalisierte Proteinsynthese haben eine wichtige Funktion in der Etablierung und Aufrechterhaltung der Polarität in Zellen wie etwa Neuronen oder Drosophila Oozyten und in der Regulation der Entwicklungsplastizität. In Drosophila besitzt eine Subpopulation von hochverzweigten Zellen des Respirationssystems einen hohen Grad an Polarität und Entwicklungsplastizität. Diese Zellen des Tracheensystems reagieren auf den Sauerstoffbedarf des umliegenden Gewebes mit einem Auswachsen der Tracheenäste, oft an Stellen die sehr weit vom Zellkern entfernt sind. Den hier beschriebenen Experimenten liegt die Annahme zugrunde, dass einige der an der Stelle des Auswachsens benötigten Proteine vor Ort synthetisiert werden und nicht in der Nähe des Zellkerns. Ich konnte zeigen, dass die Translations- und Co-Translationsmachinerie in den terminalen Tracheenästen vorhanden ist, was darauf hindeutet, dass die Bedingungen, damit eine lokalisierte Translation stattfindet, in den terminalen Tracheenästen bestehen. Davon ausgehend habe ich eine Strategie entwickelt um nach mRNAs mit asymmetrischer subzellulärer Lokalisierung zu suchen und habe dazu eine Technik verwendet, bei der in vivo mRNAs mit GFP markiert werden. Mit diesem experimentellem System habe ich einen Pilotscreen in Drosophila Tracheenzellen durchgeführt und konnte dabei 8 Kandidaten identifizieren, die eine spezifische subzelluläre Lokalisierung in den terminalen Tracheenzellen aufweisen. Eine Analyse dieses experimentellen Systems zeigt, dass die Technick auch für andere Zelltypen wie Neuronen oder Oozyten geeignet ist. Eines der identifizierten Kandidatengene, bitesize (btsz), wurde untersucht um seine Funktion bei der terminalen Tracheenastentwicklung zu analysieren. In btsz-Mutanten sind die terminalen Tracheenäste entweder nicht vorhanden oder in ihrer Anzahl verringert. Eine Mutation in moesin, einem Interaktionspartner von btsz, führt ebenfalls zu einem Phänotyp, der durch abnormales Auswachsen der Tracheenäste gekennzeichnet ist. Sowohl Btsz als auch Moesin lokalisieren an der apikalen Membran, die das Lumen der terminalen Äste umgibt. Unter Berücksichtigung, dass btsz zusammen mit moesin für die Aktin-Organisation an Adhärenzverbindungen in embryonalen Epithelzellen benötigt wird, schlage ich als Modell vor, dass Btsz/Moesin die terminale Tracheenastentwicklung reguliert, indem es als Ankerpunkt für das Aktin Cytoskelett an der das Lumen der Äste umgebenden Plasmamembran dient. German
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Nair, Jayan Nandanan J.Nair@uni-koeln.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-25436
Date:	2008
Language:	English
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Biology > Institute for Genetics
Subjects:	Life sciences
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language RNA localization, Drosophila, Tracheal system English
Date of oral exam:	27 April 2008
Referee:	Name Academic Title Leptin, Maria Prof. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/2543