Universität zu Köln

Dass, Sajith (2005). The role of Cornichon (Cni) in axis formation in Drosophila. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Summary During oogenesis, in Drosophila melanogaster, the exchange of signals between the oocyte and the surrounding follicle cells govern both the polarization of the maturing egg and the subsequent establishment of the future embryonic body axes. Gurken (Grk), a TGF-α-like molecule signaling twice from the oocyte to the overlying follicle cells brings about the polarisation of both axes, the anterior-posterior (AP) and the dorsal-ventral (DV). The signal is perceived by the Drosophila EGF receptor (DER) present in abutting follicle cells. Cornichon (Cni) is a small hydrophobic protein which is absolutely required for Grk signaling. Earlier studies, in the lab, has shown a protein-protein interaction between the ER-luminal domain of Cni and the juxtamembrane domain (JMD) domain of Grk. In this study, it has been shown that the subcellular localisation of Cni is in line with an ER to Golgi cycling function. By inducing Grk transit through the bulk flow pathway of cellular exocytosis it could be shown that the requirement for Cni in enrichment of Grk vesicles can be overcome. Grk secreted via the bulk flow pathway in absence of Cni is active and signals to the DER. This demonstrates that Cni function is restricted to the transport of Grk from the ER to the Golgi and is not required for modification and/or proteolytic activation of Grk. This mode of ligand trafficking is a new component of the EGF ligand regulatory system. cni is not only required in the oocyte, it has also a somatic functions as indicated by head and wing phenotypes and decreased viability which result from amorphic cni mutations. The somatic, but not the ovarian functions of cni can be rescued by cornichon related (cnir). An earlier study in the lab revealed that a chromosomal deficiency removing regions including cnir is synthetically lethal with cni. A genetic screen was conducted to identify a putative loss of function allele of cnir, from an existing collection of EMS allele in this region. The molecular characterisation of the allele is not yet completed. In addition, an enhancer/suppressor screen in a sensitized genetic background to identify new components or new unidentified roles for known components, in the initiation of the DV axis was conducted. As the sensitized background, a cni hypomorphic allele combination which leads to strongly ventralized eggs with a weak defect in posterior follicle cell specification was used. Deficiencies on the third chromosome were assayed for suppression or enhancement of the cni egg phenotype or for synthetic lethality, upon gene dosage reduction.Eight candidates regions of the third chromosome consisting of one suppressor, four enhancers and three synthetic lethal were identified. The suppression was narrowed down to a single gene namely, pipe. pipe is a gene which is activated directly by the Grk gradient and its activity defines the ventral side of the egg and embryo. Of the other interactors, four of them have been narrowed down to regions containing a few genes.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated title:	Title Language Die Rolle von Cornichon (Cni) bei der Axenbildung in Drosophila German
Translated abstract:	Abstract Language Zusammenfassung Während der Oogenese Drosophilas bestimmt der Austausch von Signalen zwischen der Oozyte und den umgebenden Follikelzellen sowohl die Polarisation des reifenden Eies als auch die folgende Etablierung der zukünftigen embryonalen Körperachsen. Das in der Oozyte exprimierte Signalprotein Gurken (Grk) induziert die Polarisierung beider Körperachsen durch die Aktivierung des Drosophila EGF-Rezeptors (DER) im darüber liegenden Follikelepithel. Cornichon (Cni) ist ein kleines hydrophobes Protein, das für die Aktivierung des DER durch Grk notwendig ist. Frühere Arbeiten in unserem Labor konnten eine Protein-Protein Interaktion zwischen der ER-luminalen Domäne von Cni und der juxtamembranen Domäne (JMD) von Grk nachweisen. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass Cni im ER und im Golgi lokalisiert ist, was auf eine mögliche Transportfunktion von Cni zwischen diesen beiden Endomembransystemen hinweist. Durch Überexpression von Grk wurde der "bulk flow" Exocytoseweg induziert. Dadurch konnte demonstriert werden, dass die Cni Funktion durch eine Überexpression von Grk umgangen werden kann. Das durch die "bulk flow" Exocytose sezernierte Grk ist in der Lage den EGF Rezeptor zu aktivieren. Dies zeigt, dass Cni eine Transportfunktion erfüllt und nicht für die posttranslationelle Modifikation oder proteolytische Aktivierung von Grk verantwortlich ist. Dieser Cni vermittelte Transport von Gurken postuliert ein neues Transport- und Regulationssystem für EGF-Liganden. cni wird nicht nur in der Oozyte, sondern auch in somatischen Zellen benötigt wie eine amorphe Mutation des Gens beweist, die vermindert lebensfähig ist und einen Phänotyp des Kopfes und Flügels zeigt. Die somatische, doch nicht die Keimbahn Funktion von cni kann durch cornichon related (cnir) gerettet werden. Frühere Arbeiten in unserem Labor haben gezeigt, dass eine chromosomale Defizienz, die auch die cnir Region umfasst, in Kombination mit cni synthetisch lethal ist. Unter Zuhilfenahme existierender EMS Allele in der genomischen cnir Region wurde versucht mögliche funktionelle Verlustallele des Gens zu identifizieren. Die molekulare Charakterisierung eines gefundenen cnir Allels steht noch aus. Zusätzlich wurde ein "Enhancer/Supressor Screen" in einem sensitivierten genetischen Hintergrund durchgeführt, um entweder neue Komponenten oder bisher nicht charakterisierte Funktionen bekannter Komponenten, die an der Bildung der dorsoventralen Achse beteiligt sind, zu identifizieren. In diesem Ansatz wurde eine Kombination hypomorpher cni Allele verwendet, deren Phänotypen sich in stark ventralisierten Eiern mit schwachen Defekten bei der Spezifizierung der posterioren Follikelzellen äußert. Defizienzen auf dem dritten Chromosom wurden auf Abschwächung oder Verstärkung des cni Ei-Phänotyps oder auf synthetische Lethalität hin untersucht, die als Folge einer Gen Dosis Reduktion auftreten können. Acht mögliche Regionen wurden identifiziert, darunter eine Supressorregion, vier Enhancerregionen und drei Regionen synthetischer Lethalität. Als Supressor wurde pipe identifiziert, ein Gen, dessen Expression direkt durch den Grk Gradienten reguliert wird und dessen Aktivität für die Induktion der ventralen Seite des Embryos benötigt wird. Vier der verbleibenden Kandidaten konnten bereits auf eine Region mit wenigen Genen begrenzt werden. German
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Dass, Sajith sajith.dass@uni-koeln.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-14230
Date:	2005
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 Gurken(Grk), Cornichon(Cni), Drosophila epidermal growth factor receptor (DER), English
Date of oral exam:	9 February 2005
Referee:	Name Academic Title Roth, Siegfried Prof.Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/1423