Untersuchungen zur Funktion der Ubiquitin spezifischen Protease nonstop im visuellen System von Drosophila melanogaster

摘要

In der vorliegenden Dissertation wurden Grundlagen der präzisen Projektion der Photorezeptoraxone R1-R8 innerhalb des visuellen Systems von Drosophila melanogaster untersucht. Dazu wurde die axonale Wegfindungsmutante nonstop (not) funktionell analysiert. Die Photorezeptoren projizieren in unterschiedliche optische Neuropile des Gehirns: R1-R6 terminieren in der Lamina, R7 und R8 in der Medulla. Die Mutante not zeigt starke Störungen dieses retinalen Projektionsmusters: Die Axone von R1-R6 scheinen ihre Zielregion, die Lamina, nicht zu erkennen und ziehen in die Medulla weiter. Diese Hyperinnervierung der Medulla spiegelt einen spezifischen Defekt innerhalb des Zielfindungsprozesses wider. Neben den Störungen im Projektionsmuster der Photorezeptoraxone ist die Mutante im frühen Puppenstadium letal. Sequenzanalysen der not Region ermöglichten die Erstellung einer kompletten Exon-Intron Struktur des Gens. Durch ein transgenes nonstop Konstrukt liesen sich Letalität und axonaler Wegfindungsphänotyp zum Wildtyp revertieren, d.h. Mutationen im nonstop Gen sind tatsächlich für die oben beschriebenen Phänotypen verantwortlich. Homologievergleiche ergaben, daß nonstop für eine Ubiquitin spezifische Protease (UBP) kodiert. Es konnte gezeigt werden, daß es in den Allelen not1 und not2 zu einer Anhäufung ubiquitinierter Proteine kommt, was im Einklang mit der Rolle von nonstop als UBP steht. Interaktionsexperimente mit einer Mutante des Proteasomenkomplexes bestätigen, daß not innerhalb des Proteasomspezifischen Degradationssystems aktiv ist, und ein oder mehrere Substrate deubiquitiniert. Um die Funktion von nonstop besser zu verstehen, wurden Expressionsanalysen durchgeführt. In der späten dritten Larve, zu einem Zeitpunkt, wenn der Prozess der axonalen Wegfindung der Photorezeptoren abgeschlossen ist, wird nonstop in neuralen und glialen Zellen der Lamina exprimiert. Es wurde gezeigt, daß nonstop an der Migration der Laminagliazellen in ihre Zielregion beteiligt ist.