Titelaufnahme

Titel
Emp (epithelial membrane protein) ist erforderlich für funktionelle Tracheen in Drosophila
Weitere Titel
Emp (epithelial membrane protein) is required in functional airways in Drosophila
VerfasserCtortecka, Claudia
Erschienen2015
Datum der AbgabeJuli 2015
SpracheEnglisch
DokumenttypBachelorarbeit
Schlagwörter (DE)Drosophila melanogaster / Emp (epithelial membrane protein) / Drosophila Tracheensystem / Tracheenmorphogenese / Epithelintegrität in Tracheen
Schlagwörter (EN)Drosophila melanogaster / Emp (epithelial membrane protein) / tracheal system / tube maturation / tracheal epithelial integrity
Zugriffsbeschränkung
 _
Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Die Tracheen in Drosophila sind ein röhrenförmiges Netzwerk, welche verantwortlich sind für eine optimale Luftversorgung. Am Ende der Embryogenese erfolgt im Tracheennetzwerk ein Reifungsprozess, welcher essentiell für die Entwicklung des Embryos ist. Die vollständige Entwicklung der Tracheenäste setzt sich aus drei separaten Ereignissen zusammen: 1.) Sekretion von Proteinen in den interzellulären Tracheenlumen (TL), welches die Ausdehnung der Äste bewirkt; 2.) Entfernung der Proteine aus dem TL und 3.) Füllung der Tracheen mit Gas, um das Tracheennetzwerk funktionsfähig zu machen. In dieser Arbeit wurden Embryos mit einer Mutation im Gen CG2727 analysiert. Diese Mutation führt zu einem Defekt im Luftfüllungsprozess, welcher nach der Embryogenese letal ist. CG2727 kodiert Emp (Epithelial membrane protein) und besitzt ein homologes Protein im Menschen, das CD36. Emp im Menschen trägt zu vielen pathologischen Prozessen bei, wie zum Beispiel Arteriosklerose, Stoffwechselstörungen und Tumorwachstum. Durch systematische Analysen der Tracheenentwicklung in Embryos mit einer Mutation im emp (emp mutant), konnte festgestellt werden, dass durch fehlerhafte Entfernung der Proteine aus dem TL ein letaler Defekt in der Gasfüllung der Tracheen resultiert. Durch RNAi knock-down Experimente konnte eine signifikante Reduzierung von gasgefüllten emp mutant Embryos festgestellt werden, hervorgerufen durch die Mutation im emp. Durch erneute Expression von Emp in Tracheenzellen von emp mutant Embryos, konnte kein Defekt in der Gasfüllung mehr festgestellt werden. Dieses Ergebnis demonstrierte eine zellautonome Funktion von Emp in der Tracheenzellreifung. Die Tracheenlänge und ihr Durchmesser sind in frühen Stadien unverändert, erst im späten 17. Stadium wurden überlange, gewundene Äste beobachtet. Weitere Zellanalysen in EMP-GFP transgenen Embryos zeigten Überlappungen der Emp Expression mit immunohistochemischen Färbungen mit α-Ptp10D, lokalisiert apikal, sowie mit α-Armadillo (β-Catenin) und α-DE-Cadherin, lokalisiert auf apikalen Adhäsionsverbindungen. emp mutant Embryos wurden mittels Echtzeit-Bildanalysen, immunohistochemischen Färbungen und Genetik ausführlicher analysiert. Diese Beobachtungen zeigten keinen Einfluss von Emp auf die Organisation von Epithelzellen, einschließlich Zellpolarität und der Ausbildung von Adhäsions- und Septumsverbindungen im Tracheensystem. Von zukünftigen Analysen der emp mutant Embryos wird erwartet, die zelluläre und molekulare Funktion von Emp, während der Tracheenreifung, zu zeigen.

Zusammenfassung (Englisch)

The Drosophila trachea is a tubular interconnected network responsible for air supply to target tissues. At the end of embryogenesis the tracheal system undergoes a maturation process, which is crucial for the post-embryonic development. Tube maturation is subdivided into three dynamic epithelial cell transitions: 1) secretion of luminal proteins, which initiates tube expansion; 2) luminal protein clearance and 3) liquid clearance to create an operational trachea system. In the present work, an embryonic lethal and gas filling deficient mutant of the gene CG2727 was studied. The gene encodes the Emp (Epithelial membrane protein), which is a homologue to the human CD36. Emp in human is involved in many pathological processes like atherosclerosis, metabolic disorders and tumor growth. By systematically dissecting the tracheal maturation steps in emp mutant embryos it was identified that embryonic lethality and gas unfilled tubes are due to a luminal protein clearance defect in the mutants. RNAi knock-down of emp showed significant gas filing defects and re-expression of emp into the tracheal system of emp mutants rescued the gas filling phenotype. This indicates that Emp has cell autonomous function in tracheal cells during tube maturation. The tube length and diameter expansion appeared to be normal at early stages but irregularities in the tube growth, including twists and constrictions in dorsal trunks were observed at stage 17. Subcellular analysis of an EMP-GFP transgene expressed in tracheal cells showed co-localization with the apical membrane marker Ptp10D and with the AJ components Armadillo (β-Catenin) and DECad. The emp embryos were further analyzed at the cellular level through a combination of live imaging, immunohistochemical stainings and genetics. This analysis showed that Emp is not required for epithelial organization including cell polarity, AJ and SJ formation in tracheal cells. Further analysis of emp mutants is expected to reveal the cellular and molecular function of Emp in luminal protein clearance during airway development.