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Identification and Characterization of Deafness Genes in Drosophila melanogaster

Identifizierung und Charakterizierung von Taubheitsgene in Drosophila melanogaster

by Pingkalai Senthilan
Doctoral thesis
Date of Examination:2011-01-25
Date of issue:2011-02-08
Advisor:Prof. Dr. Martin Göpfert
Referee:Prof. Dr. Martin Göpfert
Referee:Prof. Dr. André Fiala
crossref-logoPersistent Address: http://dx.doi.org/10.53846/goediss-423

 

 

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Name:senthilan.pdf
Size:3.41Mb
Format:PDF
Description:Dissertation
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Abstract

English

The antennal auditory organ of Drosophila, Johnston s organ (JO), provides a valuable system to study hearing. JO neurons and hair cells of mammals are developmentally specified via homologous atonal family genes and share equivalent transduction machineries. In this study, a novel reverse genetics approach is used to establish a catalogue of JO genes by comparing gene expression profiles between atonal mutants and controls. 274 candidate genes are identified to be expressed in JO. Apart from four known auditory relevant genes, we identify novel genes that have not yet been associated with JO or hearing. The genes include three TRP channels, 7 axonemal dynein motors, and chemo- and phototransduction genes such as ionotropic receptors (IRs) and rhodopsins. The microarray data is validated with quantitative real-time PCR (qPCR) and cluster analysis. Gene expression in JO is further confirmed by in situ hybridizations, antibody stainings, and Gal4 enhancer trap lines. 30 new genes are identified whose disruption impairs JO function, doubling the number of auditory relevant Drosophila genes. Photo- and chemotransducer such as ionotropic receptors (IRs) and Rhodopsins are confirmed to be expressed in JO and to contribute to JO function. This extends the genetic parallels between sensory modalities from development to sensory signal processing.
Keywords: Drosophila melanogaster fruitfly genetic model microarray hearing audition transcriptome neurobiology neuroscience gal4 uas in situ hybridization atonal impaired improved deaf alteration novel genes

Other Languages

Das auditorische Organ der Fruchtfliege Drosophila, das im zweiten Antennensegment befindliche Johnstonsche Organ (JO) ist ein nützliches System um Hörprozesse zu untersuchen. JO Neurone und die Haarsinneszellen der Säugetiere werden durch homologe Gene der atonal-Familie genetisch spezifiziert und besitzen funktional äquivalente Transduktionsmechanismen. In dieser Studie wurde eine neuartige Reverse Genetik Methode angewandt um Gene zu identifizieren, die im Johnstonschem Organ exprimiert werden. Hierfür wurden die Transkriptome im zweiten Antennensegment von atonal Mutanten mit die der Kontrollfliegen verglichen. Es wurden 274 Kandidatengene identifiziert, die in JO exprimiert werden. Zusätzlich zu vier bereits bekannten Hörgene wurden etliche bisher unbekannte hörrelavante Gene entdeckt. Hierzu gehören drei TRP Kanäle, sieben axonemale Dyneinmotoren und Gene, die in der Chemo- und Phototransduktion beteiligt sind, wie z.B. ionotropische Rezeptoren (IR) und Rhodopsine. Die den Transkriptomen zugrunde liegenden Mikroarray Daten wurden anhand von quantitativer real-time PCR (qPCR) und Cluster Analysen validiert. Genexpression wurde mit in situ Hybridisierung, Antikörperfärbung, und Gal4-Konstrukten überprüft. Es wurden 30 neue Gene identifiziert, deren Störung die JO Funktion beeinträchtigte. Hierbei wurde die Anzahl der bisher bekannten Fliegenhörgene verdoppelt. Es wurde gezeigt, dass Proteine, die in der Photo-und Chemotransduktion beteiligt sind - wie ionotropische Rezeptoren und Rhodopsine - im Johnstonschen Organ exprimiert und an der Funktion des Organs beteiligt sind. Diese Ergebnisse erweitern die bestehenden genetischen Parallelen der Entwicklung um weitere genetische Gemeinsamkeiten in der Signalverarbeitung.
Schlagwörter: Fruchtfliege Taufliege Hören Audition Mikroarray Transkriptom Hörgene Taubheit Hören Neurobiologie Vererbung Gal4 UAS Modelorganismus Flybase Tierpysiologie
 

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