Identification and Characterization of Deafness Genes in Drosophila melanogaster

Abstract

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.