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Identification and characterization of genes required for sarcomere assembly and muscle growth in Drosophila

Christoph Carl Hubert Langer

Art der Arbeit

Diplomarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Zentrum für Molekulare Biologie

Betreuer*in

Renée Schroeder

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DOI

10.25365/thesis.29500

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-30272.11955.377353-3

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Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Muskeln erlauben es höheren Organismen eine Vielzahl unterschiedlichster Bewegungen auszuführen vom Fangen einer Beute bis hin zum Lesen dieser Zusammenfassung. Dass alle Muskeln an der richtigen Stelle zur richtigen Größe herangewachsen sind, ist Voraussetzung für die korrekte Ausführung dieser Tätigkeiten. In den letzten Jahren konnten wir viel über den Entwicklungspfad von Zellen zu Myoblasten und weiter zu Muskeln in Erfahrung bringen. Jedoch fehlt eine systematische Studie wie Muskeln wachsen und ihre höchst regelmäßigen kontraktilen Einheiten, die sogenannten Sarkomere, zusammenfügen. Drosophila melanogaster ist ein idealer Modelorganismus um Muskelwachstum und Sarkomeraufbau zu beobachten, da ihre Muskeln aus einer einzigen Zelle bestehen und in der Entwicklung vom Embryo bis zur späten Larve um das 1000-fache im Volumen wachsen. Gleichzeitig bleiben Larven transparent und die muskelinterne Organisation kann direkt anhand visueller Marker in intakten Individuen beobachtet werden. Wir testeten systematisch, mithilfe von genomweiter transgener RNAi, 75% des Fliegengenoms auf eine Funktion im Muskelwachstum und Sarkomeraufbau hin. Wir bestimmten die Größe und Form einer spezifischen Gruppe von Drosophila Muskeln und ordneten jedem Gen eine Muskelmorphologiekategorie zu. Des Weiteren bestimmten wir die Abstände, Regelmäßigkeit sowie die Form der Z-Bänder in den Muskeln und ordneten jedem Gen eine Sarkomermorphologiekategorie zu. Eine bioinformatische Analyse dieser Daten fand die starke Anreicherung der bekannten muskelspezifischen Hauptakteure unter den identifizierten Genen. Somit werden diese Daten eine unschätzbare Ressource für zukünftige detaillierte Studien sein, deren Ziel es ist die molekulare Regulation von Muskelwachstum und Sarkomeraufbau während des Lebens eines Organismus zu entschlüsseln. Zusätzlich haben wir eine Methode entwickelt um die Spezifität von RNAi-Phänotypen systematische mithilfe von Cross-Species-Transgenese zu demonstrieren.

Abstract

(Englisch)

Muscles enable a higher organism to perform fast moves, e.g. to catch prey, or slow ones, e.g. to read this abstract. For the correct execution of these behaviors all muscles have to form at the right place and grow to the correct size. In recent years we have learned much about how cells become committed to myoblast fate and thus to form muscles however a systematic study of how muscles grow and assemble their contractile units, the sarcomeres, so regularly is lacking. Drosophila melanogaster is an ideal model system to study muscle growth and sarcomere assembly as Drosophila larval muscles are built from single cells which grow up to 1000 times in volume from the embryo until the late larval stage. At the same time the larvae stay transparent and the sarcomere organistion can be observed using live markers in intact animals. We applied genome-wide transgenic RNAi to systematically test 75% of the fly genes for a function in muscle growth and sarcomere assembly. We determined size and shape of a defined class of Drosophila muscles to classify each gene into a muscle morphology category. Similarly, we measured distance and regularity as well as the shape of the muscle Z-bands to assign each gene into a sarcomere morphology category. Bioinformatic analysis of these data found a strong enrichment of muscle key players in the identified genes. Thus, these data will be an invaluable resource for future detailed studies to unravel the molecular regulation of muscle growth and sarcomere assembly during life of an organism. Further we developed a method to demonstrate specificity of RNAi phenotypes in a systematic manner using cross-species transgenesis.

Autor*innen

Christoph Carl Hubert Langer

Haupttitel (Englisch)

Identification and characterization of genes required for sarcomere assembly and muscle growth in Drosophila

Paralleltitel (Deutsch)

Identifikation und Charakterisierung der für den Sarkomeraufbau und Muskelwachstum benötigten Gene in Drosophila

Publikationsjahr

2013

Umfangsangabe

78 S. : Ill., graph. Darst.

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Renée Schroeder

Klassifikation

42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie

AC Nummer

AC11686004

Utheses ID

26313

Studienkennzahl

UA | 490 | | |

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