Identifikation und Charakterisierung von Mutanten der Kopfsegmentierung im Mehlkäfer Tribolium castaneum (Coleoptera)
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Segmentierung des Drosophila-Kopfes ist weitgehend unverstanden. Bekannt ist aber, dass sie auf anderen Prinzipien beruht als im Rumpf und dass einige konservierte Gene sowohl bei Vertebraten als auch bei Drosophila an der Kopfentwicklung beteiligt sind. Drosophila ist als Modellsystem der Kopfentwicklung jedoch ungeeignet, weil die abgeleitete Morphologie des larvalen Kopfes die Interpretation von Mutationen erschwert. Deshalb haben wir den Reismehlkäfer Tribolium castaneum als Modellsystem für die Kopfentwicklung etabliert. Um das Methodenspektrum zu erweitern, mit dem Fragestellungen im Reismehlkäfer angegangen werden können, wurden zwei Methoden etabliert, mit denen sich Gene kontrolliert aktivieren lassen. Die Hitzeschock-Überexpression erlaubt zeitlich kontrollierte Aktivierung, während das binäre Gal4/UAS System räumlich kontrollierte Aktivierung erlaubt. Um neue Gene zu entdecken, die zur Kopfentwicklung beitragen, wurden Mutanten eines Insertionsmutagenese-Screens auf Defekte in der Kopfentwicklung durchsucht. Mehrere neue Gene wurden entdeckt und einige davon näher analysiert. So wurde gefunden, dass Tc-knirps unerwarteterweise für die Kopfentwicklung wichtig ist aber nicht wie erwartet im Rumpf. Unsere Arbeiten an Tc-abrupt eröffnen die Möglichkeit, dass dieses Gen an der Regulation der neuralen Stammzellen beteiligt ist. Allerdings muss diese Hypothese noch weiter getestet werden. Weitere Mutanten mit Kopf-Phänotypen werden in künftigen Projekten analysiert werden, während Mutanten mit anderen Phänotypen in Kollaboration mit anderen Gruppen bearbeitet wurden. Die weiterem gefundenen Mutanten wurden in einer Datenbank der Community zur Vefügung gestellt und die entsprechenden Stämme auf Anfrage verschickt. Zusammen mit dem parallel durchgeführten Kandidatengen-Ansatz und dem derzeit laufenden RNAi Screen (iBeetle Screen) erlaubt dieses Projekt den Schluss, dass ein großer Teil der Gene, die für die Kopfentwicklung relevant sind, bereits gefunden wurden. Daher kann demnächst die Suche nach neuen Genen abgeschlossen werden und der Fokus auf das Verständnis der Einzelfunktionen der Gene und auf deren Zusammenspiel gelegt werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- The Tribolium ortholog of knirps and knirps-related is crucial for head segmentation but plays a minor role during abdominal patterning. Dev Biol 2008, 321:284-94
Cerny AC, Grossmann D, Bucher G, Klingler M
- Large-scale insertional mutagenesis of a coleopteran stored grain pest, the red flour beetle Tribolium castaneum, identifies embryonic lethal mutations and enhancer traps. BMC Biol 2009, 7:73
Trauner J, Schinko J, Lorenzen MD, Shippy TD, Wimmer EA, Beeman RW, Klingler M, Bucher G, Brown SJ
- Functionality of the GAL4/UAS system in Tribolium requires the use of endogenous core promoters. BMC Dev Biol 2010, 10:53
Schinko JB, Weber M, Viktorinova I, Kiupakis A, Averof M, Klingler M, Wimmer EA, Bucher G
- Heat shock-mediated misexpression of genes in the beetle Tribolium castaneum. Dev Genes Evol 2012, 222:287-98
Schinko JB, Hillebrand K, Bucher G
- Tcknirps plays different roles in the specification of antennal and mandibular parasegment boundaries and is regulated by a pair-rule gene in the beetle Tribolium castaneum. BMC Dev Biol 2013, 13:25
Peel AD, Schanda J, Grossmann D, Ruge F, Oberhofer G, Gilles AF, Schinko JB, Klingler M, Bucher G
(Siehe online unter https://doi.org/10.1186/1471-213X-13-25)
