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Dissection and Immunohistochemistry of Larval, Pupal and Adult <em>Drosophila</em> Retinas

The compound eye of Drosophila melanogaster consists of about 750 ommatidia (unit eyes). Each ommatidium is composed of about 20 cells, including ...

Limb growth in higher vertebrate embryos is initially due to the outgrowth of limb buds and later continues as a result of elongation of the skeletal elements. The distal limb mesenchyme is crucial for limb bud outgrowth. Members of the Hairy/Enhancer of Split family of DNA binding transcriptional repressors can be effectors of Notch signaling and often act to maintain cell populations in an undifferentiated, proliferating state, properties predicted for the distal limb mesenchyme. We find that a member of this family, c-hairy1, is expressed in this region and that two alternatively spliced isoforms, c-hairy1A and c-hairy1B, of this gene are produced, predicting proteins that differ in their basic, DNA binding, domains. Viral misexpression of c-hairy1A causes a reduction in size of the limb and shortened skeletal elements, without affecting the chondrocyte differentiation program. Misexpression of c-hairy1B leads to a significantly lesser shortening of the bones, implying functional differences between the two isoforms. We conclude that c-hairy1 regulates the size of the limb, suggesting a role for Notch signaling in the distal mesenchyme.

A role for hairy1 in regulating chick limb bud growth.

Gliedma&szlig;en Wachstum bei h&ouml;herer vertebrate Embryos ist zun&auml;chst aufgrund der Auswuchs der Gliedma&szlig;en Knospen und sp&auml;ter weiter durch Dehnung der Skelettelemente. Die distale Mesenchym ist entscheidend f&uuml;r Gliedma&szlig;en Knospe Auswuchs. Mitglieder von der haarigen/Enhancer Split-Familie von DNA-Bindung transkriptionelle Repressoren k&ouml;nnen werden Effektoren Kerbe zu signalisieren und oft handeln, um die Zelle Bev&ouml;lkerungen in eine undifferenzierte, pflegen vermehren Zustand, Eigenschaften, die f&uuml;r die distale Mesenchym vorhergesagt. Wir finden, dass ein Mitglied dieser Familie, c-hairy1, dr&uuml;ckt sich in dieser Region und dass zwei Alternativ gesplei&szlig;t Isoformen, c-hairy1A und c-hairy1B, dieses Gens produziert, Vorhersage von Proteinen, die sich in ihre Basic, die DNA-Bindung, die Dom&auml;nen unterscheiden. Virale Misexpression von c-hairy1A f&uuml;hrt eine Verringerung der Gr&ouml;&szlig;e der Gliedma&szlig;en und verk&uuml;rzte Skelettelemente, ohne Beeintr&auml;chtigung des Chondrozyten Differenzierung Programms. Misexpression von c-hairy1B f&uuml;hrt zu einer geringeren Verk&uuml;rzung der Knochen, was bedeutet funktionale Unterschiede zwischen den zwei Isoformen. Wir schlie&szlig;en, die c-hairy1 die Gr&ouml;&szlig;e des Gliedes, regelt eine Rolle f&uuml;r die Kerbe signalisieren in den distalen Mesenchym vorschlagen.

Eine Rolle f&uuml;r hairy1 bei der Regulierung der K&uuml;ken Gliedma&szlig;en Knospe Wachstum.

The Drosophila eye is a mosaic that results from the stochastic distribution of two ommatidial subtypes. Pale and yellow ommatidia can be distinguished by the expression of distinct rhodopsins and other pigments in their inner photoreceptors (R7 and R8), which are implicated in color vision. The pale subtype contains ultraviolet (UV)-absorbing Rh3 in R7 and blue-absorbing Rh5 in R8. The yellow subtype contains UV-absorbing Rh4 in R7 and green-absorbing Rh6 in R8. The exclusive expression of one rhodopsin per photoreceptor is a widespread phenomenon, although exceptions exist. The mechanisms leading to the exclusive expression or to co-expression of sensory receptors are currently not known. We describe a new class of ommatidia that co-express rh3 and rh4 in R7, but maintain normal exclusion between rh5 and rh6 in R8. These ommatidia, which are localized in the dorsal eye, result from the expansion of rh3 into the yellow-R7 subtype. Genes from the Iroquois Complex (Iro-C) are necessary and sufficient to induce co-expression in yR7. Iro-C genes allow photoreceptors to break the "one receptor-one neuron" rule, leading to a novel subtype of broad-spectrum UV- and green-sensitive ommatidia.

Iroquois complex genes induce co-expression of rhodopsins in Drosophila.

Die Drosophila-Eye ist ein Mosaik, das Ergebnis der stochastischen Verteilung der beiden ommatidial Untertypen. Blass und gelbe Ommatidia k&ouml;nnen unterschieden werden, durch den Ausdruck der unterschiedlichen Rhodopsin und andere Pigmente in ihrer inneren Photorezeptoren (R7 und R8), die in Farbe Vision verwickelt sind. Der blasse Untertyp enth&auml;lt Ultraviolett (UV)-absorbierende Rh3 in R7 und blau-absorbierenden Rh5 im R8. Der gelbe Untertyp enth&auml;lt UV-undurchl&auml;ssige Rh4 in R7 und gr&uuml;n-absorbierenden Rh6 im R8. Der exklusive Ausdruck ein Rhodopsin pro Photorezeptoren ist ein weit verbreitetes Ph&auml;nomen, obgleich Ausnahmen bestehen. Die Mechanismen der exklusiven Ausdruck oder Koexpression von Sinnesrezeptoren, sind derzeit nicht bekannt. Wir beschreiben eine neue Klasse von Ommatidia, die co-express rh3 und rh4 in R7, sondern pflegen normalen Ausgrenzung zwischen rh5 und rh6 im R8. Diese Ommatidia, die im dorsalen Auge, ergeben sich aus der Erweiterung der rh3 in den gelb-R7-Untertyp lokalisiert sind. Gene aus der Irokesen-Komplex (Iro-C) sind notwendige und hinreichende Koexpression in yR7 zu veranlassen. IRO-C Gene erlauben Photorezeptoren, die Regel &quot;ein Rezeptor-ein Neuron&quot;, f&uuml;hrt zu neuartigen Subtyp von Breitspektrum UV - und gr&uuml;n-Sensitive Ommatidia zu brechen.

Irokesen komplexe Gene induzieren Koexpression von Rhodopsin in Drosophila.

Sensorischen Systeme enthalten in der Regel eine Reihe von neuronalen Untertypen, die unterschiedlichen sensorischen Rezeptor-Proteine exprimieren. Diese Vielfalt wird durch deterministische und stochastische Zelle Schicksal Entscheidungen, erzeugt, w&auml;hrend die Aufrechterhaltung des Subtyps oft einen unterschiedlichen Mechanismus erfordert. In einer Studie ver&ouml;ffentlicht in der 1. Februar 2009, Ausgabe der Gene &amp; Entwicklung, Lesch und Kollegen (s. 345-358) beschreiben eine neue Transkription Faktor, NSY-7, das dient um eine stochastische Subtyp-Wahl in AWC chemosensory Neuronen in Caenorhabditis Elegans zu stabilisieren.

Aufrechterhaltung einer stochastischen neuronale Zelle Schicksal Entscheidung.

Sensory systems generally contain a number of neuronal subtypes that express distinct sensory receptor proteins. This diversity is generated through deterministic and stochastic cell fate choices, while maintaining the subtype often requires a distinct mechanism. In a study published in the February 1, 2009, issue of Genes & Development, Lesch and colleagues (pp. 345-358) describe a new transcription factor, NSY-7, that acts to stabilize a stochastic subtype choice in AWC chemosensory neurons in Caenorhabditis elegans.

Maintaining a stochastic neuronal cell fate decision.

How complex networks of activators and repressors lead to exquisitely specific cell-type determination during development is poorly understood. In the Drosophila eye, expression patterns of Rhodopsins define at least eight functionally distinct though related subtypes of photoreceptors. Here, we describe a role for the transcription factor gene defective proventriculus (dve) as a critical node in the network regulating Rhodopsin expression. dve is a shared component of two opposing, interlocked feedforward loops (FFLs). Orthodenticle and Dve interact in an incoherent FFL to repress Rhodopsin expression throughout the eye. In R7 and R8 photoreceptors, a coherent FFL relieves repression by Dve while activating Rhodopsin expression. Therefore, this network uses repression to restrict and combinatorial activation to induce cell-type-specific expression. Furthermore, Dve levels are finely tuned to yield cell-type- and region-specific repression or activation outcomes. This interlocked FFL motif may be a general mechanism to control terminal cell-fate specification.

Interlocked feedforward loops control cell-type-specific Rhodopsin expression in the Drosophila eye.

Wie komplexe Netzwerke von Aktivatoren und Repressoren zu f&uuml;hren ist exquisit bestimmten Zelltyp Bestimmung w&auml;hrend der Entwicklung oft missverstanden. In Drosophila Auges definieren Ausdrucksmuster des Rhodopsin mindestens acht funktional unterschiedliche obwohl Untertypen der Photorezeptoren mit Bezug. Hier beschreiben wir eine Rolle f&uuml;r die Transkription Faktor gen defekt Proventriculus (Dve), als ein wichtiger Knoten im Netzwerk Regulierung Rhodopsin Ausdruck. DVE ist eine freigegebene Komponente von zwei gegens&auml;tzlichen, Interlock Feedforward Schleifen (FFLs). Orthodenticle und Dve interagieren in einer zusammenhanglosen FFL Rhodopsin Ausdruck in das Auge zu unterdr&uuml;cken. In R7 und R8 Photorezeptoren lindert eine koh&auml;rente FFL Unterdr&uuml;ckung von Dve w&auml;hrend des Aktivierens Rhodopsin Ausdruck. Daher verwendet dieses Netzwerk Repression zu beschr&auml;nken und kombinatorische Aktivierung Zelle-abh&auml;ngigen Ausdruck veranlassen. Dar&uuml;ber hinaus sind Dve Ebenen fein abgestimmt, um Art von Zelle und regionsspezifische Repression oder Aktivierung Ergebnisse zu erzielen. Dieses verriegelt FFL-Motiv kann ein allgemeiner Mechanismus Steuerelement terminal Zelle-Fate-Spezifikation sein.

Interlock Feedforward Schleifen Steuern Zelle-typspezifische Rhodopsin Ausdruck in den Augen der Taufliege.

Sensory systems with high discriminatory power use neurons that express only one of several alternative sensory receptor proteins. This exclusive receptor gene expression restricts the sensitivity spectrum of neurons and is coordinated with the choice of their synaptic targets. However, little is known about how it is maintained throughout the life of a neuron. Here we show that the green-light sensing receptor rhodopsin 6 (Rh6) acts to exclude an alternative blue-sensitive rhodopsin 5 (Rh5) from a subset of Drosophila R8 photoreceptor neurons. Loss of Rh6 leads to a gradual expansion of Rh5 expression into all R8 photoreceptors of the ageing adult retina. The Rh6 feedback signal results in repression of the rh5 promoter and can be mimicked by other Drosophila rhodopsins; it is partly dependent on activation of rhodopsin by light, and relies on G(Î±q) activity, but not on the subsequent steps of the phototransduction cascade. Our observations reveal a thus far unappreciated spectral plasticity of R8 photoreceptors, and identify rhodopsin feedback as an exclusion mechanism.

Feedback from rhodopsin controls rhodopsin exclusion in Drosophila photoreceptors.

Sensorischen Systeme mit hoher Trennsch&auml;rfe verwenden Neuronen, die nur eine von mehreren Alternativen sensorischer Rezeptor-Proteine exprimieren. Dieses exklusive Rezeptor-Genexpression schr&auml;nkt das Empfindlichkeit Spektrum von Neuronen und ist mit der Wahl ihrer synaptischen Ziele abgestimmt. Jedoch ist wenig bekannt &uuml;ber, wie es w&auml;hrend der gesamten Lebensdauer eines Neurons aufrechterhalten wird. Hier zeigen wir, dass Gr&uuml;nlicht sensing Rezeptors Rhodopsin 6 (Rh6) fungiert, um eine Teilmenge der Taufliege R8 Photorezeptor Neuronen eine alternative blau-Sensitive Rhodopsin 5 (Rh5) ausschlie&szlig;en. Verlust der Rh6 f&uuml;hren zu eine schrittweise Ausweitung der Rh5 Ausdruck in allen R8 Photorezeptoren der Alterung Erwachsenen Retina. Das R&uuml;ckkopplungssignal Rh6 f&uuml;hrt zu einer Unterdr&uuml;ckung des Projekttr&auml;gers rh5 und kann von anderen Drosophila Rhodopsin imitiert werden; Es ist teilweise abh&auml;ngig von der Aktivierung des Rhodopsin durch Licht und st&uuml;tzt sich auf G(&alpha;q) T&auml;tigkeit, aber nicht auf die nachfolgenden Schritte der Signaltransduktion Kaskade. Unsere Beobachtungen zeigen eine bisher unbeachtet spektrale Plastizit&auml;t R8 Photorezeptoren und Rhodopsin Feedback als ein Ausschlussmechanismus zu identifizieren.

Article	Year
A role for hairy1 in regulating chick limb bud growth. Developmental biology\| PubMed ID: 14512021	2003
Iroquois complex genes induce co-expression of rhodopsins in Drosophila. PLoS biology\| PubMed ID: 18433293	2008
Maintaining a stochastic neuronal cell fate decision. Genes & development\| PubMed ID: 19240127	2009
Interlocked feedforward loops control cell-type-specific Rhodopsin expression in the Drosophila eye. Cell\| PubMed ID: 21663797	2011
Feedback from rhodopsin controls rhodopsin exclusion in Drosophila photoreceptors. Nature\| PubMed ID: 21983964	2011

Daniel Vasiliauskas

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