Evolution of caudal translational repression in higher insects

Abstract

Der anterior lokalisierte Entwicklungsfaktor bicoid (bcd) steuert the translationale Repression von caudal (cad) in Drosophila Embryos. Das bcd Gen kommt im Gegensatz zu cad nur in einer abgeleiteten Gruppe von Diptera vor. Die Expression von cad in anderen Insektenarten muss daher auf andere Weise reguliert sein. Interessanterweise kann BCD die Translation des Tribolium castaneum cad Homologs (Tc cad) reprimieren, wenn es in transgenen Drosophila Embryos exprimiert ist. Der Bereich an dem BCD in der Tc cad mRNA bindet, liegt wahrscheinlich in der 3 UTR des Transkripts und es stellt sich die Frage, ob BCD an ein konserviertes Element in den unterschiedlichen mRNAs bindet. Mit Hilfe eines in vivo Sensor-Assays wurden kurze Regionen in den 3 untranslatierten Regionen (3 UTR) von Drosophila und der Bremse Haematopota pluvialis identifiziert, die in Anwesenheit von BCD die translationale Repression von Sensortranskripten herbeiführen. Diese RNA Regionen weisen Ähnlichkeiten in ihren Sekundärstrukturen auf und könnten die Grundlage für ein konserviertes BCD-Bindungselement darstellen. Die direkte Bindung der BCD-Homeodomäne an diese RNA-Regionen wurde mit Hilfe eines elektrophoretischen Mobilitäts-Assays nachgewiesen. Die BCD-Bindungsregion der Drosophila 3 UTR überlappt mit einer putativen Bindungsstelle der microRNA miR-308. Mutationen in dieser Region verhindern einerseits die miR-308-Bindung und andererseits die BCD-abhängige translationale Repression des Sensors. Des Weiteren können auch verschiedene Isoformen des BCD Proteins die Translation von Sensortranskripten verhindern. Zusammenfassend weisen diese Ergebnisse auf das Vorhandensein von alternativen Mechanismen der cadDrosophila hin und könnten auch in anderen Insektenarten vorhanden sein.