100 Jahre Drosophila-Forschung feiern Die siebzehnte EMBO-Konferenz zur molekularen und Entwicklungsbiologie von Drosophila fand vom 20. bis 26. Juni 2010 in Kolymbari, Kreta statt. Die Konferenz umfasste ein breites Themenspektrum und wurde durch die Kombination von zwei oder mehr Fortschritten deutlich gemacht Studienbereiche. Solche Kombinationen umfassten quantitative Ansätze in der Zell - und Entwicklungsbiologie, zerlegten Zusammenhänge von Physiologie und Entwicklung und integrierter Genomanalyse. Einleitung Dieses Jahr fand die biennale EMBO-Konferenz zum Thema lsquo statt. Die Molekulare und Entwicklungsbiologie des Drosophilarsquo fand in ihrem traditionellen Veranstaltungsort, der orthodoxen Akademie von Kreta, Griechenland, statt. Dieses spezielle meetingmdashwhich, das für über 30 yearsmdashis stattfindet, ist Teil dessen, was die Drosophila Gemeinschaft kommunikativ und lebendig bildet. Mehr als 110 TeilnehmerInnen, darunter viele junge WissenschaftlerInnen, die an der Besprechung teilnahmen, wurden für eine intensive Präsentationswoche und informelle Diskussionen, die von A. Ephrussi, W. Gelbart, C. Delidakis, D. Andrew, A. Bejsovec, S. Bray, C. Desplan, A. Giangrande, J. Knoblich, M. Leptin, H. Lipshitz, S. Parkhurst, P. Roslashrth, R. Saint und M. van Doren. Von Genen zu Genomen Ein wichtiges Thema auf diesem Treffen war die Regulation der Genexpression. Die Präsentationen reichten von der umfassenden Sezierung eines einzelnen Enhancers bis hin zu Genomskalenanalysen. Scott Barolo (U. Michigan) berichtete über die Struktur, Funktion und Entwicklung von Schaumwein. Ein Notch - und EGFRMAPK-regulierter, Kegelzellen-spezifischer Enhancer des Drosophila Pax2-Gens. Seine Ergebnisse legen nahe, dass die Enhancer-Organisation das richtige Expressionsmuster bestimmt, indem sie bestimmte kurzreichweitige regulatorische Wechselwirkungen auf Kosten anderer ermöglicht. Debbie Andrew (Johns Hopkins U.) zeigte, dass die CrebA-Familie von bZip-Transkriptionsfaktoren als direkte Regulatoren von mindestens 200 Genen fungieren, die entweder Komponenten des sekretorischen Weges oder sekretierte Fracht eine Funktion kodieren, die in menschlichen Zellen konserviert ist. Schlüsselfragen in der Genomforschung sind das Erstellen umfassender Modelle von genregulatorischen Netzwerken auf der Basis von Sequenz - und Transkriptionsfaktorbindungsdaten sowie die Vorhersage der zeitlichen und räumlichen Genexpression auf globaler Ebene anhand von cis-regulatorischen Motiven. Francois Schweisguth (Institut Pasteur) hat rechnerische Methoden entwickelt, um die cis-regulatorischen Module (CRMs) zu identifizieren, die einen Satz von kodierten Genen kontrollieren. Beginnend mit einem Trainingsset von bekannten Drosophila-CRMs und orthologen Sequenzen von 11 anderen Drosophila-Genomen berichtete er von der rechnerischen Vorhersage von Transkriptionsfaktor-Bindungsstellen und neuen genomischen CRMs, die der Co-Regulation von Genexpressionsprogrammen zugrunde liegen, in sensorischen Organvorläuferzellen. Eileen Furlong (EMBL) berichtete über eine hochauflösende Karte der Belegungsmuster von Schlüssel-Transkriptionsfaktoren während aufeinander folgender Stadien der Mesoderm-Entwicklung. Unter Verwendung eines maschinellen Lernansatzes zeigte ihre Gruppe, dass die Transkriptionsfaktorbindung allein ausreichend ist, um die räumlich-zeitliche Aktivität von CRM vorherzusagen, ohne dass zuvor die Expressions - oder Sequenzpräferenzen der Transkriptionsfaktoren selbst erkannt wurden. Ihre Ergebnisse zeigen, dass ähnliche räumlich-zeitliche Expressionsmuster durch eine Reihe von CRMs verursacht werden können, was auf einen Mangel an konsistenter Motivgrammatik innerhalb globaler Genregulationsnetze schließen lässt. Manolis Kellis (MIT) stellte fest, dass die Kombination von regulatorischen Motivsequenzen und der vorhergesagten Regleraktivität mit Chromatinmarken die Vorhersage der nachgeschalteten Genexpression ist. Er beschrieb auch die integrativen Analyse-Bemühungen für das NIH modENCODE-Projekt. Chromatin-Funktion in Keimzellen Die Rolle der Chromatin-Modifikatoren bei der Förderung der Identität und Funktion der Keimzellen wurde auch auf dem Treffen erörtert. Die Hauptfunktion einer Keimzelle ist es, ihr intaktes genetisches Material an die nächste Generation weiterzugeben. Dies könnte erschreckend, wenn man bedenkt, dass Transposons etwa 20 des Drosophila-Genoms ausmachen und die Mobilisierung dieser Elemente zu einer genetischen Instabilität führt. Piwi-interagierende RNAs (piRNAs) kodiert durch heterochromatische Cluster Stummtransposone in Keimzellen. William Theurkauf (U. Massachusetts) berichtet, dass das HP1-homologe Rhino an diese Cluster bindet und die piRNA-Vorläuferproduktion fördert. Das rhi-Gen entwickelt sich rasch und unter starker positiver Selektion, was darauf hindeutet, dass es mit den Transposon-Targets von piRNA-Silencing co-evolving sein könnte. Die Chromatin-Regulation zeichnet sich auch durch die Keimbahnstammzellbiologie aus. Ruth Lehmann (New York U.) berichtet, dass das Transkriptionsschweigen einer ausgewählten Anzahl von Loci durch chromatinmodifizierende Enzyme nicht nur für die Keimbahnstammzellinjektion erforderlich ist, sondern auch für deren Differenzierung. Das Lehmann-Labor analysierte auch die Entstehung primordialer Keimzellen (PGC). Mit Hilfe der 4D-Multiphotonen-Bildanalyse zeigten sie, dass sich PGCs durch eine hochspezialisierte Cytokinese bilden, bei der eine koordinierte Beschränkung von zwei kontraktilen Furchen zur Bildung von zwei PGCs führt. Mark van Doren (Johns Hopkins U.) berichtete über die Rolle der Chromatin-Regulatoren bei der Förderung der Keimzelle sexuelle Identität mdasha schlecht verstanden Phänomen. Die Gruppe untersuchte Phf7, ein Protein, das ein PHD-Finger-Motiv enthält, das in Chromatin-Regulatoren üblich ist. Phf7 wird bevorzugt in männlichen Keimzellen exprimiert. Der Verlust der phf7-Funktion scheint XY-Keimzellen zu feminisieren, während ihre Überexpression XX-Keimzellen maskiert. So hängt die männliche sexuelle Identität von Keimzellen von der Chromatinregulation ab. Robustheit und Stochastizität Um die normale Entwicklung zu unterstützen, muss die Genexpression sorgfältig kontrolliert werden. Ein Phänomen, das das Feld verwirrt hat, ist die Existenz von scheinbar redundanten Kontrollmodulen. Die Arbeit, die von mehreren Gruppen präsentiert wird, beginnt, dieses Geheimnis auf der Transkriptions - und Posttranskriptionsstufe zu entschlüsseln. Kleine RNAsmdashs wie microRNAs und endo-siRNAsmdashregulieren die Genexpression, doch ist die Entwicklung oft unberührt von ihrer Abwesenheit. Richard Carthew (Northwestern U.) präsentierte zwei Fälle von kleinen RNAs, die Embryonen helfen, Schwankungen der Wachstumstemperatur durch Normalisierung der Expression von Segmentierung oder neurogenen Genen zu kompensieren. David Stern (Princeton U.) löschte zwei der scheinbar redundanten Enhancer aus dem shavenbaby (svb) - Gen, das für die korrekte Spezifikation von Trichomen erforderlich ist. Fliegen, die diese Deletion trug, erzeugten weniger Trichome als Wildtypfliegen, aber nur, wenn sie bei extremen Temperaturen oder in Kombination mit einer flügellosen Mutation aufgezogen wurden. Zusammengenommen scheint es, dass das, was als lsquoredundancyrsquo bezeichnet wird, von Umweltbedingungen abhängig sein kann, wenn Tiere unter optimalen Bedingungen aufgezogen werden, bestimmte Enhancer, kleine RNAs oder andere Regulatoren überflüssig erscheinen. Sie sind gegenüber Umwelteinflüssen oder genetischen Variationen ausgesetzt und können so Robustheit verleihen. Claude Desplan (New York U.) beschrieb einen Mechanismus, bei dem Robustheit und Stochastizität koexistieren. Die Farbsicht in Drosophila hängt von zwei Subtypen von Photorezeptoren ab, die zufällig im gesamten Auge angeordnet sind und verschiedene Rhodopsin-Gene exprimieren. Trotz dieser Stochastizität ist die Gesamtzahl der Photorezeptoren, die ein gegebenes Rhodopsin exprimieren, konstant. Dies wird durch den PAS-bHLH-Transkriptionsfaktor Spineless gesteuert. Der Wettbewerb zwischen zwei Promotoren für ein Enhancer-Element steuert die stochastische Expression von jedem spineless Allel und damit die Anordnung von Photorezeptor-Subtypen, ähnlich wie das menschliche Farb-Vision-System. Zellbiologie und Entwicklung Zellbiologie und Entwicklungsbiologie können sich auf verschiedene Weise aufeinander beziehen, wobei jedes Feld das andere fördert. Manchmal kann die Untersuchung eines Entwicklungsphänotyps zu neuen Entdeckungen in der Zellbiologie führen. So beschrieb Kenji Matsuno (U. von Tokyo) ein neuartiges Zellverhalten im Hintergut. Epithelzellen in diesem röhrenförmigen Organ nehmen eine planare Zellenform an, die chiral ist. Dies führt zu einer asymmetrischen Links-Rechts-Drehrichtung des Darm-Epithelrohrs. Die Gruppe fand heraus, dass MyosinID und DE-Cadherin für dieses neuartige Zellverhalten erforderlich sind, das sie als lsquoplanares zellförmiges Chiralityrsquo bezeichnen. Mehrere Vorträge zeigten, wie die Fragestellungen der Zellbiologie das Verständnis von Entwicklungsprozessen fördern können. Diese Strategie ist besonders nützlich, wenn sie mit neuartigen Berechnungs - oder Bildgebungsansätzen angewendet wird. Stefan Luschnig (U. Zürich) stellte Analysen der Trachealtubusentwicklung vor, bei der die Tracheen ihr schmales Lumen erweitern. Die Gruppe zeigte, dass eine zell-autonome Sekretion-abhängige programmemdashrather als extrinsische (luminal) cuesmdashdrives Röhrenerweiterung, was auf eine entscheidende Rolle für Membranwachstum in diesem Prozess hindeutet. Um das Verhalten einzelner Epithelzellen während der Morphogenese zu verfolgen und zu analysieren, adaptierte die Luschnig-Gruppe das lbsquobrainbowrsquo-System, das ursprünglich entwickelt wurde, um die neuronale Konnektivität in der mousemdashfor-Applikation in Drosophila zu untersuchen (Abb. 1). Eine Gruppe von trachealen Epithelzellen. Mit dem lsquobrainbowrsquo-Verfahren kann jede Zelle unterschiedlich beschriftet werden. Mit freundlicher Genehmigung von Dominique Foumlrster und Stefan Luschnig. Anne Ephrussi (EMBL) diskutierte, wie oskar messenger Ribonukleoproteine (mRNPs) Mikrotubuli und ihre zugehörigen motorischen Proteine mdashkinesin schweren Kette (KHC) und cytoplasmatischen dyneinmdashto erreichen den hinteren Pol der sich entwickelnden Oozyte. Sie entwickelten einen Ex vivo-Assay, der eine genaue räumlich-zeitliche Verfolgung von einzelnen Oskar-mRNPs ermöglicht. Vorläufige Ergebnisse deuten auf ein kryptisches Tauziehen zwischen den beiden entgegengesetzten Polaritätsmotoren hin, und dass die Dynein-Zwischenkette mdashan obligatorische Dynein-Untereinheit, die an der Aufrechterhaltung der KHC-Prozessivität beteiligt ist, was die Funktion von Dynein im oskar-mRNP-Transport veranschaulicht. Christian Dahmann (MPI Zellbiologie und Genetik) und Kollegen haben physikalische Ansätze und quantitative Bildgebung verwendet, um zu zeigen, dass die aktomyosinabhängige mechanische Spannung an zellulären Übergängen entlang der anteroposterioren Kompartimentgrenze im sich entwickelnden Drosophila-Flügel erhöht ist. Simulationen zeigen, dass dieser Anstieg der Spannung eine stabile Grenzfläche zwischen zwei proliferierenden Zellpopulationen beibehält, was darauf hindeutet, dass die Zunahme der lokalen mechanischen Spannung die Zellsortierung an den Kompartimentgrenzen lenkt. Die mechanische Spannung treibt auch polarisierte Zellbewegungen während der Keimbandverlängerung im Drosophila-Embryo an. Proteine, die an der Actomyosin-Kontraktilität und der Zelladhäsion beteiligt sind, sind asymmetrisch lokalisiert in interkalierenden Zellen, die lsquorosettesrsquo bilden. Neuere Arbeiten von Jennifer Zallen (Memorial SloanndashKettering Cancer Center) zeigen, dass die Rosettenbildung eine mechanische Rückkopplungsschleife beinhaltet, bei der die Spannung Myosin in den Kortex rekrutiert und eine Myosinlokalisierungswelle auslöst, die das Zellverhalten in mehrzelligen Populationen koordiniert. Benny Shilo (Weizmann Institute of Science) beschrieb eine Erweiterung der Studien zur Muskelzellfusion im Embryo, zur Muskelbildung der Erwachsenen in der Puppe. Myoblasten aus der Flügel-Phantasie-Scheibe sind die Flugmuskulatur angezogen und bleiben semi-differenziert, bis sie die Myotube, mit denen sie verschmelzen zu begegnen. Viele der Gene, die an der embryonalen Muskelverschmelzung beteiligt sind, sind auch bei Erwachsenen erforderlich, was auf die Verwendung einer gemeinsamen Maschinerie hindeutet. Signalisierung in der Entwicklung Mehrere Vorträge zeigten, dass das Signalfeld immer noch Überraschungen bereithält. Francois Payre (U. ToulouseCNRS) präsentierte Arbeiten in Zusammenarbeit mit Yuji Kageyama (Okazaki Institut). Sie zeigten, dass kleine Peptide (11ndash32-Aminosäuren), die durch die polycistronisch polierte ricetarsal-freie sORF-RNA codiert werden, die Differenzierung von embryonalen Epidermiszellen durch Auslösen der aminoterminalen Trunkierung des Shavenbaby-Proteins steuern. Abgeschnittene Shavenbaby schaltet seine Transkriptionsaktivität von einem Repressor zu einem Aktivator. Zusätzliche Entwicklungsprozesse werden wahrscheinlich durch sORF-codierte kleine Peptide reguliert. Utpal Banerjee (U. California Los Angeles) diskutierte die homöostatische Erhaltung von Blut-Stemprogenitorzellen durch Signale, die aus zwei verschiedenen Quellen stammen. Stammzellen werden durch ein Nischen-abgeleitetes Hedgehog-Signal gehalten. Zusätzlich regulieren die differenzierenden Tochterzellen von Blutstammzellen ihre Erhaltung durch ein Rückwärtssignal, das den von Adenosin abgeleiteten Wachstumsfaktor A aktiviert. Der Adenosin-abgeleitete Wachstumsfaktor A fungiert als Adenosindesaminase und hemmt die Proliferation und Differenzierung der Progenitoren, indem er niedrige Werte beibehält Von Adenosin. Physiologie und Entwicklung Mit vielen Regulatoren, die zwischen Säugetieren und Fliegen konserviert sind, und mit dem wachsenden Gefühl, dass die Physiologie mit vielen klinischen Zuständen verknüpft ist und diese beeinflusst, hat die Drosophila-Physiologie dieses Jahr viel Aufmerksamkeit erhalten. Insbesondere die Rolle des Insulins und der Steroidhormon Ecdyson-Wege und die Verbindungen zwischen ihnen waren ein Schwerpunkt des Interesses. Stephen Cohen (Institut für Molekulare und Zellbiologie, Singapur) beschrieb eine Rolle für die Mikro-RNA miR14 bei der Kontrolle der Insulinproduktion in Neuronen. Das Cohen-Labor ist dabei, alle miRNAs in Drosophila zu klopfen. Bisher wurden etwa 80 der miRNA-Gene deletiert, was viele Phänotypen bewirkt, die mit dem zentralen Nervensystem assoziiert sind. Ernährungs - und Entwicklungsprogramme sind durch komplizierte Rückkopplungsschleifen miteinander verbunden, die sich zeit - und zellspezifisch verändern können. Andrea Brand (U. Cambridge) präsentierte Daten, die zeigen, dass der InsulinIGF-Rezeptorpfad für Neuroblasten notwendig ist, um Ruhe zu verlassen und eine postembryonale Phase der Proliferation einzugehen, um das erwachsene Nervensystem zu erzeugen. Sie zeigte, dass Gliazellen, die den Neuroblasten benachbart sind, als Reaktion auf die Ernährung InsulinIGF-ähnliche Peptide produzieren und dass diese Expression ausreichend ist, um Neuroblasten zu reaktivieren. Aurelio Teleman präsentierte die Identifizierung und Charakterisierung des Drosophila-Homologen des Diabetes - und Adipositas-regulierten Gens (dDOR), das als Co-Aktivator für den Ecdysonrezeptor wirkt. DDOR reguliert die Verpuppung sowie den Lipidstoffwechsel und könnte die Insulin - und Ecdysonwege in Fettkörperzellen verbinden. Pierre Leopold (U. Nizza) diskutierte auch die Zusammenhänge zwischen Insulin und Ecdyson-Signalgebung. Sein Labor zeigte, dass steigende Mengen an Ecdyson am Ende der juvenilen Entwicklung spezifisch auf Fettkörperzellen wirken, um dMyc zu hemmen. Diese lokale Hemmung führt durch einen unbekannten Relaismechanismus zur systemischen Herunterregulierung der Insulin-Signalisierung und zum Wachstumsstopp, wobei die Tiergrße am Ende der juvenilen Periode bestimmt wird. Die Erforschung der Physiologie kann durch neuartige Biomarker verbessert werden. Ein Beispiel dafür war die Präsentation von Irene Miguel-Aliagas (U. Cambridge). Sie hat Fliegenkot als experimentelles Maß der Nahrungsaufnahme, des Darmtransits und der wateracidndashbase Balance analysiert. Sie berichtet, dass diese Prozesse durch den Fortpflanzungszustand der Fliege moduliert und durch eine neue Untergruppe von Hindgut-innervierenden Neuronen vermittelt werden. Somit dienen enterische Neuronen dazu, Ernährungs - und Fortpflanzungszustände mit der intestinalen Homöostase zu koppeln. Gemeinschaftsmittel und neuartige Instrumente Eine besondere Stärke von Drosophila als Modellorganismus war schon immer der Reichtum an Ressourcen, die der ganzen Gemeinde zur Verfügung stehen. Ein Großteil der bahnbrechenden Arbeit in diesem Bereich wäre nicht möglich gewesen, ohne die fortschreitende Fokussierung auf die Erzeugung neuartiger Werkzeuge und die Vision der Menschen, die sie entwerfen und teilen, nicht weiter zu konzentrieren. William Gelbart (Harvard U.) beschrieb den aktuellen Status von FlyBase und seinen Zukunftsplänen (Tweedie et al., 2009). Eine der Herausforderungen, denen sich Forscher in diesem Bereich gegenübersehen, ist, mit den großen Mengen an genomischen Sequenzdaten, die sowohl von modENCODE als auch von der breiten Gemeinschaft auftauchen, Schritt zu halten. Making FlyBase zugänglicher für die breitere Forschungs-Community, insbesondere diejenigen, die auf das menschliche Genom und Arthropoden diseasemdashis eine weitere Priorität. Die Bedeutung der Anerkennung von Gemeinschaftsressourcen in Publikationen, um ihren Wert auf Finanzierungsagenturen zu unterstreichen, wurde ebenfalls erörtert. Hugo Bellen (Baylor College of Medicine) berichtete über ein modifiziertes Minos-Element (MIMIC) mit Sequenzen für rekombinationsvermittelten Kassettenaustausch (RMCE), die die Integration von DNA-Fragmenten für in vivo Proteinmarkierung, Genunterbrechung und mehr erleichtern. Norbert Perrimon (Harvard Medical School) berichtet, dass seine Gruppe einen optimierten Vektor entwarf, der Haarnadel-RNAs zur Keimbahn mit dem endogenen miRNA-Weg liefert. Dies erleichtert das Studium der Oogenese und der frühen Embryogenese, die bislang nicht zum Schalldämpfen durch RNAi geeignet waren. Spyros Artavanis-Tsakonas (Harvard Medical School) stellte die Fortschritte im Rahmen des DPiM-Projekts vor, in dem die Labore von Steven Gygi, Susan Celniker und Vijay Raghavan zusammenarbeiten. Sie erzeugen eine Drosophila-Protein-Interaktionskarte, basierend auf der Affinitätsreinigung von markierten Proteinen und der massenspektrometrischen Analyse von Proteinkomplexen. Innerhalb des nächsten Jahres wird das Projekt die Untersuchung von 8.000 Proteinen abschließen. Pavel Tomancak (MPI Cell Biology and Genetics) beschrieb das FlyFos-System, das in vivo Reporter der Genexpression durch Kombination einer Bibliothek von genomischen Fosmid-Klonen und einer effizienten Flüssigkultur-Rekombinator-Pipeline erzeugt. Sein Labor beabsichtigt, eine genomweite Sammlung von markierten Fosmiden zu erzeugen, um die Dynamik der gewebespezifischen Genexpression und der subzellulären Proteinlokalisierung zu untersuchen. Dieses Jahr markierte das einhundertste Jubiläum der ersten Drosophila-Forschungsarbeit von Thomas Hunt Morgan, die die Sex-Verknüpfung der weißen Mutation diskutierte, die erste Mutation, die in der Fliege isoliert wurde (Morgan, 1910). Diese Entdeckung war entscheidend für die Etablierung von Drosophila als einem wichtigen Modellorganismus für Entwicklungsgenetik. Die EMBO-Konferenz versicherte uns, dass mit ihren einzigartigen genetischen Werkzeugen und neuartigen Hochdurchsatz-Methoden, fliegen Forschung wird gebunden, um viele weitere spannende Entdeckungen für eine lange Zeit zu kommen. Biographien Lilach Gilboa ist am Institut für Biologische Regulation, Weizmann Institut für Wissenschaft, Israel. E-mail: lilach. gilboaweizmann. ac. ilFest 100 Jahre Drosophila-Forschung Die siebzehnte EMBO-Konferenz zur molekularen und Entwicklungsbiologie von Drosophila fand vom 20. bis 26. Juni 2010 in Kolymbari, Kreta, statt Und viele Fortschritte wurden durch die Kombination von zwei oder mehreren Bereichen des Studiums. Solche Kombinationen umfassten quantitative Ansätze in der Zell - und Entwicklungsbiologie, zerlegten Zusammenhänge von Physiologie und Entwicklung und integrierter Genomanalyse. Einleitung Die diesjährige Biennale-EMBO-Konferenz über Molekulare und Entwicklungsbiologie von Drosophila fand in ihrem traditionellen Veranstaltungsort, der orthodoxen Akademie von Kreta, Griechenland, statt. Dieses besondere Treffen, das seit über 30 Jahren stattfindet, ist Teil dessen, was die Drosophila-Gemeinschaft kommunikativ und lebendig macht. Mehr als 110 TeilnehmerInnen, darunter viele junge WissenschaftlerInnen, die zum ersten Mal oder zum zweiten Mal an einer intensiven Präsentationswoche und informellen Diskussionen teilnahmen, wurden von A. Ephrussi, W. Gelbart, C. Delidakis, D. Andrew, A. Bejsovec, S. Bray, C. Desplan, A. Giangrande, J. Knoblich, M. Leptin, H. Lipshitz, S. Parkhurst, P. Rrth, R. Saint und M. van Doren. Von Genen zu Genomen Ein wichtiges Thema auf diesem Treffen war die Regulation der Genexpression. Die Präsentationen reichten von der umfassenden Sezierung eines einzelnen Enhancers bis hin zu Genomskalenanalysen. Scott Barolo (U. Michigan) berichtete über die Struktur, Funktion und Entwicklung von Schaumwein. Ein Notch - und EGFRMAPK-regulierter, conecellspezifischer Enhancer des Drosophila-Pax2-Gens. Seine Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Enhancer-Organisation das richtige Expressionsmuster bestimmt, indem es bestimmte regulatorische Wechselwirkungen auf kleinere Regio - nen auf Kosten anderer ermöglicht. Debbie Andrew (Johns Hopkins U.) zeigte, dass die CrebA-Familie von bZip-Transkriptionsfaktoren als direkte Regulatoren von mindestens 200 Genen fungieren, die entweder Komponenten des sekretorischen Weges oder sekretierte Fracht eine Funktion kodieren, die in menschlichen Zellen konserviert ist. Schlüsselfragen in der Genomforschung sind das Erstellen umfassender Modelle von Genregulationsnetzen auf der Basis von Sequenz - und Transkriptionsfaktorbindungsdaten sowie die Vorhersage zeitlicher und räumlicher Genexpression auf globaler Ebene, basierend auf cis-regulatorischen Motiven. Francois Schweisguth (Institut Pasteur) hat rechnerische Methoden entwickelt, um die cis-regulatorischen Module (CRMs) zu identifizieren, die einen Satz von kernregulierten Genen steuern. Beginnend mit einem Trainings-Set bekannter Drosophila-CRMs und orthologen Sequenzen aus 11 anderen Drosophila-Genomen berichtete er von einer rechnerischen Vorhersage von Transkriptionsfaktor-Bindungsstellen und neuartigen genomischen CRMs, die der Kernregulation von Genexpressionsprogrammen zugrunde liegen, in sensorischen Organvorläuferzellen. Eileen Furlong (EMBL) berichtete über eine highresolution Karte der Belegungsmuster der wichtigsten Transkriptionsfaktoren während aufeinander folgender Stadien der Mesoderm-Entwicklung. Unter Verwendung eines maschinellen Lernansatzes zeigte ihre Gruppe, dass die Transkriptionsfaktorbindung allein ausreicht, um die räumlich-räumliche Aktivität von CRM vorherzusagen, ohne vorherige Kenntnis der Expressions - oder Sequenzpräferenzen der Transkriptionsfaktoren selbst. Ihre Ergebnisse zeigen, dass ähnliche räumlich-zeitliche Ausprägungsmuster durch eine Reihe von CRMs verursacht werden können, was auf einen Mangel an konsistenter Motivgrammatik innerhalb globaler Genregulationsnetze schließen lässt. Manolis Kellis (MIT) stellte fest, dass die Kombination von regulatorischen Motivsequenzen und der vorhergesagten Regleraktivität mit Chromatinmarken die Vorhersage der nachgeschalteten Genexpression ist. Er beschrieb auch die integrativen Analyse-Bemühungen für das NIH modENCODE-Projekt. Chromatin-Funktion in Keimzellen Die Rolle der Chromatin-Modifikatoren bei der Förderung der Identität und Funktion der Keimzellen wurde auch auf der Tagung diskutiert. Die Hauptfunktion einer Keimzelle ist es, ihr intaktes genetisches Material an die nächste Generation weiterzugeben. Dies könnte erschreckend, wenn man bedenkt, dass Transposons etwa 20 des Drosophila-Genoms ausmachen und die Mobilisierung dieser Elemente zu einer genetischen Instabilität führt. Piwiinteracting RNAs (piRNAs) kodiert durch heterochromatische Cluster Stille transposons in Keimzellen. William Theurkauf (U. Massachusetts) berichtet, dass das HP1-homologe Rhino an diese Cluster bindet und die piRNA-Vorläuferproduktion fördert. Das rhi-Gen entwickelt sich rasch und unter starker positiver Selektion, was nahelegt, dass es mit den Transposon-Targets von piRNA-Silencing coevolving sein könnte. Chromatin-Regulation auch in der Keimbahn Stammzellbiologie. Ruth Lehmann (New York U.) berichtet, dass das Transkriptionsschweigen einer ausgewählten Anzahl von Loci durch chromatinmodifizierende Enzyme nicht nur für die Keimbahnstammzellinjektion erforderlich ist, sondern auch für ihre Differenzierung. Das Lehmann-Labor analysierte auch die Entstehung primordialer Keimzellen (PGC). Mit Hilfe der 4D-Multiphotonen-Bildanalyse zeigten sie, dass sich PGCs durch eine hochspezialisierte Cytokinese bilden, bei der die koordinierte Beschränkung von zwei kontraktilen Furchen zur Bildung von zwei PGCs führt. Mark van Doren (Johns Hopkins U.) berichtete über die Rolle der Chromatin-Regulatoren bei der Förderung der Keimzelle sexuelle Identität ein schlecht verstandenes Phänomen. Die Gruppe untersuchte Phf7, ein Protein, das ein PHDfinger-Motiv enthält, das in Chromatinreglern üblich ist. Phf7 wird bevorzugt in männlichen Keimzellen exprimiert. Der Verlust der phf7-Funktion scheint XY-Keimzellen zu feminisieren, während ihre Überexpression XX-Keimzellen maskiert. So hängt die männliche sexuelle Identität von Keimzellen von der Chromatinregulation ab. Robustheit und Stochastizität Um die normale Entwicklung zu unterstützen, muss die Genexpression sorgfältig kontrolliert werden. Ein Phänomen, das das Feld verwirrt hat, ist die Existenz von scheinbar redundanten Kontrollmodulen. Die Arbeit, die von mehreren Gruppen präsentiert wird, beginnt, dieses Geheimnis auf der Transkriptions - und Posttranskriptionsstufe zu entschlüsseln. Kleine RNAs wie microRNAs und endosiRNAs regulieren die Genexpression, doch ist die Entwicklung oft unberührt von ihrer Abwesenheit. Richard Carthew (Northwestern U.) präsentierte zwei Fälle von kleinen RNAs, die Embryonen helfen, Schwankungen der Wachstumstemperatur durch Normalisierung der Expression von Segmentierung oder neurogenen Genen zu kompensieren. David Stern (Princeton U.) löschte zwei der scheinbar redundanten Enhancer aus dem shavenbaby (svb) - Gen, das für die korrekte Spezifikation von Trichomen erforderlich ist. Fliegen, die diese Deletion trug, erzeugten weniger Trichome als Wildtyp-Fliegen, aber nur, wenn sie bei extremen Temperaturen oder in Kombination mit einer flügellosen Mutation aufgezogen wurden. Zusammengenommen scheint es, dass das, was als Redundanz bezeichnet wird, von Umweltbedingungen abhängig sein kann, wenn Tiere unter optimalen Bedingungen aufgezogen werden, bestimmte Enhancer, kleine RNAs oder andere Regulatoren überflüssig erscheinen. Sie sind gegenüber Umwelteinflüssen oder genetischen Variationen ausgesetzt und können so Robustheit verleihen. Claude Desplan (New York U.) beschrieb einen Mechanismus, bei dem Robustheit und Stochastizität koexistieren. Die Farbsicht in Drosophila hängt von zwei Subtypen von Photorezeptoren ab, die zufällig im gesamten Auge angeordnet sind und verschiedene Rhodopsin-Gene exprimieren. Trotz dieser Stochastizität ist die Gesamtzahl der Photorezeptoren, die ein gegebenes Rhodopsin exprimieren, konstant. Dies wird durch den PASbHLH-Transkriptionsfaktor Spineless gesteuert. Der Wettbewerb zwischen zwei Promotoren für ein Enhancer-Element steuert die stochastische Expression von jedem spineless Allel und damit die Anordnung von Photorezeptor-Subtypen, ähnlich wie das menschliche Farb-Vision-System. Zellbiologie und Entwicklung Zellbiologie und Entwicklungsbiologie können sich auf verschiedene Weise aufeinander beziehen, wobei jedes Feld das andere fördert. Manchmal kann die Untersuchung eines Entwicklungsphänotyps zu neuen Entdeckungen in der Zellbiologie führen. So beschrieb Kenji Matsuno (U. von Tokyo) ein neuartiges Zellverhalten im Hintergut. Epithelzellen in diesem röhrenförmigen Organ nehmen eine planare Zellenform an, die chiral ist. Dies führt zu einer asymmetrischen Linksdrehung des Darmepithelrohres. Die Gruppe fand heraus, dass MyosinID und DECadherin für dieses neuartige Zellverhalten erforderlich sind, das sie als planare Cell-Shape-Chiralität bezeichnen. Mehrere Vorträge zeigten, wie die Fragestellungen der Zellbiologie das Verständnis von Entwicklungsprozessen fördern können. Diese Strategie ist besonders nützlich, wenn sie mit neuartigen Berechnungs - oder Bildgebungsansätzen angewendet wird. Stefan Luschnig (U. Zürich) stellte Analysen der Trachealtubusentwicklung vor, bei der die Tracheen ihr schmales Lumen erweitern. Die Gruppe zeigte, dass ein cellautonomes sekretionsabhängiges Programmiermittel als extrinsische (luminal) cuesdrives die Röhrenerweiterung darstellt, was auf eine entscheidende Rolle für das Membranwachstum in diesem Prozess schließen lässt. Um das Verhalten einzelner Epithelzellen während der Morphogenese zu verfolgen und zu analysieren, adaptierte die Luschnig-Gruppe das ursprünglich entwickelte Brainbow-System zur Untersuchung der neuronalen Konnektivität in der Maus für Anwendungen in Drosophila (Abb. 1). Eine Gruppe von trachealen Epithelzellen. Mit Hilfe der Brainbow-Methode kann jede Zelle unterschiedlich beschriftet werden. Mit freundlicher Genehmigung von Dominique Frster und Stefan Luschnig. Anne Ephrussi (EMBL) diskutierte, wie Oskar-Boten-Ribonukleoproteine (mRNPs) Mikrotubuli und ihre assoziierten motorischen Proteine in schweren Ketten (KHC) und zytoplasmatischem Dynein zum hinteren Pol der sich entwickelnden Oozyte verwenden. Sie entwickelten einen Ex vivo-Assay, der eine genaue räumlich-zeitliche Verfolgung von einzelnen Oskar-mRNPs ermöglicht. Die vorläufigen Ergebnisse deuten auf ein kryptisches Tugofwar zwischen den beiden entgegengesetzten Polaritätsmotoren hin, und dass die Dynein-Zwischenkette eine obligatorische Dynein-Subunitis involviert, die an der Aufrechterhaltung der KHC-Pro - zessivität beteiligt ist und die Funktion von Dynein im oskar-mRNP-Transport veranschaulicht. Christian Dahmann (MPI Zellbiologie und Genetik) und Kollegen haben physikalische Ansätze und quantitative Bildgebung verwendet, um zu zeigen, dass actomyosunabhängige mechanische Spannung an zellulären Übergängen entlang der anteroposterioren Kompartimentgrenze im sich entwickelnden Drosophila-Flügel erhöht ist. Simulationen zeigen, dass dieser Anstieg der Spannung eine stabile Grenzfläche zwischen zwei proliferierenden Zellpopulationen beibehält, was darauf hindeutet, dass die Zunahme der lokalen mechanischen Spannung die Zellsortierung an den Kompartimentgrenzen lenkt. Die mechanische Spannung treibt auch polarisierte Zellbewegungen während der Keimbandverlängerung im Drosophila-Embryo an. Proteine, die an der Actomyosin-Kontraktilität und Zelladhäsion beteiligt sind, sind asymmetrisch lokalisiert in interkalierenden Zellen, die Rosetten bilden. Neuere Arbeiten von Jennifer Zallen (Memorial SloanKettering Cancer Center) zeigen, dass die Rosettenbildung eine mechanische Rückkopplungsschleife beinhaltet, in der die Spannung Myosin in den Kortex rekrutiert und eine Myosin-Lokalisierungswelle auslöst, die das Zellverhalten in mehrzelligen Populationen koordiniert. Benny Shilo (Weizmann Institute of Science) beschrieb eine Erweiterung der Studien zur Muskelzellfusion im Embryo, zur Muskelbildung der Erwachsenen in der Puppe. Myoblasten aus der Flügel-Imaginalscheibe werden von den Flugmuskeln angezogen und bleiben semidifferenziert, bis sie auf die Myotube treffen, mit der sie verschmelzen. Viele der Gene, die an der embryonalen Muskelverschmelzung beteiligt sind, sind auch bei Erwachsenen erforderlich, was auf die Verwendung einer gemeinsamen Maschinerie hindeutet. Signalisierung in der Entwicklung Mehrere Vorträge zeigten, dass das Signalfeld immer noch Überraschungen bereithält. Francois Payre (U. ToulouseCNRS) präsentierte Arbeiten in Zusammenarbeit mit Yuji Kageyama (Okazaki Institut). Sie zeigten, dass kleine Peptide (1132 Aminosäuren), die durch die polycistronisch polierte ricetarlose sORF-RNA codiert werden, die Differenzierung von embryonalen Epidermiszellen durch Auslösen der aminoterminalen Trunkierung des Shavenbaby-Proteins steuern. Abgeschnittene Shavenbaby schaltet seine Transkriptionsaktivität von einem Repressor zu einem Aktivator. Zusätzliche Entwicklungsprozesse werden wahrscheinlich durch sORFencodierte kleine Peptide reguliert. Utpal Banerjee (U. California Los Angeles) diskutierte die homöostatische Erhaltung von Blut-Stemprogenitorzellen durch Signale, die aus zwei verschiedenen Quellen stammen. Stammzellen werden durch ein niedliches Hedgehog-Signal gepflegt. Zusätzlich regulieren die differenzierenden Tochterzellen von Blutstammzellen ihre Erhaltung durch ein Rückwärtssignal, das den Adenosinederivalen Wachstumsfaktor A aktiviert. Der Adenosinederivierte Wachstumsfaktor A wirkt als Adenosindesaminase und hemmt die Proliferation und Differenzierung der Progenitoren, indem er niedrige Adenosinspiegel aufrechterhält. Physiologie und Entwicklung Mit vielen Regulatoren, die zwischen Säugetieren und Fliegen konserviert sind, und mit dem wachsenden Gefühl, dass die Physiologie mit vielen klinischen Zuständen verknüpft ist und diese beeinflusst, hat die Drosophila-Physiologie dieses Jahr viel Aufmerksamkeit erhalten. Insbesondere die Rolle des Insulins und der Steroidhormon Ecdyson-Wege und die Verbindungen zwischen ihnen waren ein Schwerpunkt des Interesses. Stephen Cohen (Institute of Molecular and Cell Biology, Singapore) described a role for the micro RNA miR14 in the control of insulin production in neurons. The Cohen lab is in the process of knocking out all miRNAs in Drosophila . So far, about 80 of the miRNA genes have been deleted, effecting many phenotypes that are associated with the central nervous system. Nutrition and development programmes are interconnected by complicated feedback loops that might change in a temporal and cellspecific manner. Andrea Brand (U. Cambridge) presented data showing that the InsulinIGF receptor pathway is necessary for neuroblasts to exit quiescence and embark on a postembryonic phase of proliferation to generate the adult nervous system. She showed that glial cells neighbouring the neuroblasts produce InsulinIGFlike peptides in response to nutrition, and that this expression is sufficient to reactivate neuroblasts. Aurelio Teleman (German Cancer Research Center) presented the identification and characterization of the Drosophila homologue of the Diabetes and Obesity Regulated gene ( dDOR ), which acts as a coactivator for the ecdysone receptor. dDOR regulates pupation as well as lipid metabolism, and might connect the Insulin and ecdysone pathways in fat body cells. Pierre Leopold (U. Nice) also discussed the connections between Insulin and ecdysone signalling. His lab showed that rising levels of ecdysone at the end of juvenile development act specifically on fat body cells to inhibit dMyc. This local inhibition leads by an unknown relay mechanism to the systemic downregulation of Insulin signalling and to growth arrest, determining animal size at the end of the juvenile period. Research into physiology can be improved by novel biomarkers. A case in point was Irene MiguelAliagas (U. Cambridge) presentation. She has analysed fly faeces as an experimental measure of food intake, intestinal transit and wateracidbase balance. She reported that these processes are modulated by the reproductive state of the fly and mediated by a novel subset of hindgutinnervating neurons. Thus, enteric neurons function to couple nutritional and reproductive states with intestinal homeostasis. Community resources and novel tools A particular strength of Drosophila as a model organism has always been the wealth of resources that are available to the whole community. Much of the groundbreaking work in the field would not have been possible without continued focus on the generation of novel tools, and the vision of the people who design and share them. William Gelbart (Harvard U.) described the current status of FlyBase and his future plans (Tweedie et al . 2009 ). One of the challenges faced by researchers in the field is to keep pace with the large amounts of genomic sequence data emerging from both modENCODE and the wider community. Making FlyBase more accessible to the broader research communityespecially those working on the human genome and arthropod diseaseis another priority. The importance of acknowledging community resources in publications in order to emphasize their value to funding agencies, was also discussed. Hugo Bellen (Baylor College of Medicine) reported on a modified Minos element (MIMIC) with sequences for recombinationmediated cassette exchange (RMCE) that will facilitate the integration of any DNA fragment for in vivo protein tagging, gene disruption and more. Norbert Perrimon (Harvard Medical School) reported that his group designed an optimized vector that delivers hairpin RNAs to the germline using the endogeneous miRNA pathway. This will facilitate the study of oogenesis and early embryogenesis, which have so far not been amenable to silencing by RNAi. Spyros ArtavanisTsakonas (Harvard Medical School) presented the progress on the DPiM project, which is a collaboration of the laboratories of Steven Gygi, Susan Celniker and Vijay Raghavan. They are generating a Drosophila protein interaction map, based on the affinity purification of tagged proteins and mass spectrometric analysis of protein complexes. Within the next year, the project will complete the examination of 8,000 proteins. Pavel Tomancak (MPI Cell Biology and Genetics) described the FlyFos system that generates in vivo reporters of gene expression by combining a library of genomic fosmid clones and an efficient liquid culture recombineering pipeline. His lab intends to generate a genomewide collection of tagged fosmids to study the dynamics of tissuespecific gene expression and subcellular protein localization. This year marked the onehundredth anniversary of the first Drosophila research paper by Thomas Hunt Morgan, which discussed the sexlinkage of the white mutationthe first mutation that was isolated in the fly (Morgan, 1910 ). This discovery was instrumental in establishing Drosophila as an important model organism for developmental genetics. The EMBO conference assured us that with its unparalleled genetic tools and novel highthroughput methodologies, fly research is bound to produce many more exiting discoveries for a long time to come. Referenzen
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