Forschungszentrum Karlsruhe - Wissenschaftliche Berichte - FZKA 6856

enoki mushroom, ein Histon-Acetyltransferase-Homolog, ist an der Regulation von Nahrungsaufnahme und Wachstum in Drosophila melanogaster (Meigen) beteiligt

Ingo Zinke

Zusammenfassung
Es sind nicht viele Gene bekannt, die bei der Regulation von Nahrungsaufnahme und Wachstum eine Rolle spielen. In einem Verhaltens-Screen für Fressdefekte in Drosophila-Larven wurde die P-Element-Linie l(2)09373 isoliert. Die Larven dieser Mutanten zeigten Defekte bei der Nahrungsaufnahme und beim Wachstum, den sogenannten rotkehlchen-Phänotyp. Da in l(2)09373 eine Deletion vorlag, wurden in einem Ethyl-Methan-Sulfonat-Mutagenese Screen neue Allele für diesen Phänotyp isoliert. Es wurde gezeigt, dass eine Mutation des enoki mushroom-Gens (enok) für diesen Fress- und Wachstums-Phänotyp verantwortlich war. Sowohl der enok-Lokus als auch die enok-cDNS wurden identifiziert, kloniert und sequenziert. Das Enok-Protein zeigte sehr hohe Sequenz- Homologie zur MYST-Familie der Histon-Acetyltransferasen. Innerhalb dieser Familie zeigte Enok die höchste Homologie zu menschlichem MOZ (monocytic leukemia zinc finger protein). Für die biochemische Untersuchung der Enok- Protein-Funktion wurden monoklonale Enok-Antikörper hergestellt. Die Expression von enok wurde im Gehirn und in Imaginalgeweben von Wildtyp-Larven nachgewiesen. Desweiteren war unter Hungerbedingungen, bei denen Larven das Wachstum einstellten, die enok-Transkription erhöht. Bei der enok-Überexpression in transgenen Drosophila-Larven wurde ein Wachstumsdefekt verbunden mit einem Wanderverhalten, bei dem Larven die Futterquelle verließen, sichtbar. Hungerte man Larven, die enok überexprimieren, so zeigten sie keine vollständige physiologische Hungerreaktion, wie die Untersuchung der Aktivität von Genen, die unter Hungerbedingungen reguliert wurden, zeigten. Schließlich wurde mit Hilfe von DNS-Microarrays begonnen die Gen-Expression in enok-Mutanten und in Larven, die enok überexprimieren, zu untersuchen, um enok-Zielgen-Kandidaten zu identifizieren. Aus den vorliegenden Ergebnissen wurde gefolgert, dass enok unter normalen Nahrungsbedingungen Nahrungsungsaufnahme und Wachstum in Larven fördert. Unter Hungerbedingungen ist enok an der Regulation eines Notprogramms beteiligt, das zu einem Wachstums-Stop und zu einer Veränderung des Fressverhaltens führt und welches somit für die Anpassung dieser Tiere an Hungersituationen überlebenswichtig ist.

enoki mushroom, a histone acetyltransferase homolog, is involved in the regulation of nutrient intake and growth in Drosophila melanogaster (Meigen)

Abstract
There are not many genes known which are involved in the regulation of nutrient intake and growth. The P-element line l(2)09373 was isolated in a behavioural screen for feeding defects in Drosophila larvae. These mutant larvae showed specific defects in food intake and growth, a phenotype which was termed rotkehlchen. Using a deficiency in l(2)09373, new alleles for this phenotype were isolated in an ethyl methane sulfonate mutagenesis screen. The analysis of these lines showed that the mutation of the enoki mushroom (enok) gene caused the feeding and growth defects. In addition to the genomic enok locus, several enok cDNAs were identified, cloned and sequenced. The Enok protein sequence showed high homology to the MYST family of histone acetyltransferases. Within this group the highest homology was to the human MOZ (monocytic leukemia zinc finger protein). Monoclonal Enok antibodies were produced for biochemical analysis of Enok function. The enok gene was expressed in the brain and imaginal tissues of wildtype larvae. The transcription of enok was increased under starvation, a condition where larvae stop organismal growth. Overexpression of enok in transgenic flies led to growth defects and the induction of a so called wandering behaviour that is characterized by larvae leaving the food source. Analysis of genes regulated under starvation conditions in starved larvae which overexpressed enok showed that the physiological starvation response in these transgenic animals was incomplete. Finally a project was started using DNA microarrays to identify putative enok target gene candidates by analysing enok mutant larvae and enok overexpressing larvae. Taken together, these results led to the conclusion that enok promotes nutrient intake and organismal growth in Drosophila larvae under normal feeding conditions. Under starvation enok is involved in the regulation of a rescue program that leads to a stop of growth and to an alteration in feeding behaviour that is essential for adaption and survival under these conditions.

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