Segmentale Musterbildung in der terminalen Abdominalregion des zentralen Nervensystems von Drosophila melanogaster

In dieser Arbeit wurden Mechanismen der Musterbildung in der terminalen Abdominalregion des Zentralnervensystems von Drosophila melanogaster untersucht. Dazu wurden zunächst die Anzahl der angelegten Neuromere und das Muster der dort lokalisierten neuralen Stammzellen (Neuroblasten) analysiert. Dabei zeigte sich, dass sowohl die Größe der Neuromere, als auch die Anzahl an Neuroblasten von anterior nach posterior sukzessiv abnimmt, wobei keine geschlechtsspezifischen Unterschiede in der Anzahl der vorhandenen Neuroblasten festgestellt werden konnten. Durch die Kombination einer Vielzahl von molekularen Markern war es anschließend möglich, die Identität aller Neuroblasten in diesem Bereich aufzuklären und in einer Karte zusammenzutragen. Sie weisen alle eine serielle Homologie zu Neuroblasten in weiter anterior gelegenen Segmenten auf. Des Weiteren wurde die embryonale Identität der geschlechtsspezifischen Neuroblasten untersucht und deren postembryonalen mänchenspezifischen Zellstammbäume charakterisiert. Diese detaillierten Beschreibungen bildeten die Grundlage für die funktionelle Analyse von geschlechts- und segmentspezifischen Faktoren, die zur Musterbildung in dieser Region des Zentralnervensystems beitragen. So konnte gezeigt werden, dass die weibliche Isoform von doublesex den programmierten Zelltod der geschlechtsspezifischen Neuroblasten induziert, während die männliche Isoform diesen verhindert. Das Hox-Gen Abdominal-B zeigt relativ milde Effekte auf das Überleben dieser Neuroblasten, was darauf hindeutet, dass weitere Faktoren benötigt werden, um diesen Prozess in segmentspezifischer Weise zu kontrollieren. Die Funktion von Hox-Genen wurde ferner im Hinblick auf die abgeleitete Morphologie der terminalen Neuromere untersucht. Es konnte herausgefunden werden, dass die regulatorische Isoform von Abdominal-B auf mehreren Ebenen wirkt: Sie beeinflusst die Zusammensetzung bestimmter Zellstammbäume durch Modifikation von Zelldeterminationsprozessen und durch die Kontrolle des programmierten Zelltods. Außerdem unterdrückt sie die Bildung einer spezifischen Subpopulation von Neuroblasten. Allerdings benötigt Abdominal-B.r die Co-Expression des ParaHox-Gens caudal, um sein gesamtes Potenzial bezüglich der Suppression dieser Neuroblasten zu entfalten. Die vorliegende Arbeit hat somit erste Einblicke in die geschlechtsspezifische und segmentspezifische Spezifizierung der terminalen Abdominalregion des Zentralnervensystems von Drosophila auf Ebene des Neuroektoderms, der daraus hervorgehenden Neuroblasten und deren Tochterzellen gewährt. Die vollständige und detailgetreue Beschreibung des Neuroblasten-Musters und der postembryonalen männchenspezifischen Zellstammbäume hat zudem attraktive Modellsysteme für zukünftige Untersuchungen etabliert, an denen sich weitere Mechanismen der Musterbildung im Zentralnervensystem analysieren lassen.

Identification of target genes of the T-box proteins in Drosophila melanogaster

In a prior bioinformatic analysis by Hüyseyin Binbas, potential Tbx targets sequences in wing-related genes have been identified. Guided by this information, enhancer trap/reporter lacZ insertions were characterized by X-gal staining first in wildtype and then in l(1)omb imaginal discs.rnIn several lines I observed an increase in reporter expression in a l(1)omb mutant background. Since Omb is assumed to function predominantly as a transcriptional repressor, this may indicate direct regulation. Repression by Omb was observed e.g. for brk and tkv. These genes are negatively regulated by Dpp, while omb is induced by Dpp. Omb which mediates the effects of Dpp on proliferation could, thus, also mediate the Dpp effect on patterning of the wing disc. However, brk and tkv were not completely derepressed in l(1)omb indicating that Dpp represses these genes also by an Omb-independent mechanism.rnMore frequently I observed loss of reporter expression in an l(1)omb mutant background. In these cases, regulation by Omb presumably is indirect. For example, STAT92E-lacZ expression in the wildtype eye was symmetrically expressed at the dorsal and ventral margins. In l(1)omb, ventral expression was selectively lost. Loss of omb is known to cause ventral overproliferation of the eye by activation of the Jak/STAT pathway. STAT92E expression is negatively regulated by Jak/STAT signaling suggesting that loss of omb activates Jak/STAT further upstream in the pathway.rnRegional overproliferation of eye and wing in the l(1)omb mutant background proved a complicating issue in the search for Omb targets. This effect made it difficult to decide whether an expanded reporter expression pattern was due to tissue expansion or reporter gene derepression. For instance hth-lacZ appeared to expand along the ventral eye disc margin in l(1)omb. Without addtional experiments it cannot be concluded whether this is due to de-repression or to activation in association with the proliferative state. Parallel to my experiments, evidence accumulated in our laboratory that loss of omb may attenuate Wg and Hegehog signaling. Since these diffusible proteins are the main patterning molecules in the wing imaginal disc, with dpp being downstream of Hh, many of the observed effects could be secondary to reduced Wg and Hh activity. Examples are ab-lacZ, Dll-lacZ and vgBE-lacZ (reduced expression on the dorso-ventral boundary) and inv-lacZ (late larval expression in the anterior wing disc compartment is lost) or sal-lacZ. Epistasis experiment will be required to clarifiy these issues.rnFurthermore, loss of omb appeared to induce cell fate changes. It was reported previously that in an omb null mutant, the dorsal determinant apterous (ap) is ectopically expressed in the ventral compartment (an effect I did not observe with the strongly hypomorphic l(1)omb15, indicating strong dose dependence). Ventral repression of ap is maintained by epigenetic mechanisms. The patchy and variable nature of ectopic expression of ap or grn-1.1-lacZ points to an effect of omb on epigenetic stability.rnIn the second part of my thesis, an analysis of Omb expression in the Drosophila embryonic ventral nervous system was performed. Omb was found co-expressed with Eve in the medial aCC and RP2 motorneurons as well as the fpCC interneuron and the mediolateral CQ neurons. Additionally, Omb was detected in the Eg positive NB7-3 GW serotonergic motoneuron and the N2-4 neurons. Omb was not found in Repo positive glial cells. During embryonic stage 14, Omb showed some coepression with Dpn or Pros. At the embryonic stage 16, Omb was expressed in minor subset of Mid and Wg positive cells.

Funktionelle Analyse von intrazellulären Signalwegen bei der Migration der embryonalen peripheren Gliazellen von Drosophila melanogaster

Im Rahmen dieser Arbeit wurden Signalwege untersucht, die an der Migration der embryona-len peripheren Gliazellen (ePG) beteiligt sind. Der Fokus lag dabei auf Myoblast city (Mbc). Zunächst wurden dazu unterschiedliche mbc Mutanten analysiert, bei denen es zu starken glialen Migrationsdefekten kommt. Um die auftretenden Phänotypen quantitativ zu analysieren, wurde eine Methode entwickelt um die Position der Pionierglia ePG9 zu bestimmen. Dies ermöglicht es, auch sehr subtile gliale Migrationsphänotypen zu detektieren. Durch knock-down Experimente konnte gezeigt werden, dass Mbc eine zellautonome Rolle bei der glialen Migration spielt. Besonders interessant ist die Tatsache, dass während der Migration der ePG eine alternativ gespleißte Isoform benötigt wird, die bisher kaum untersucht wurde. Durch Strukturvorhersagen konnte gezeigt werden, dass sich der Bereich in dem sich die beiden Isoformen unterscheiden, in einer Region liegt, die sich zu HEAT-repeats faltet. Mbc-PB scheint somit über einen Bereich zu verfügen, der im Vergleich zu Mbc-PA, zusätzliche Interaktionen erlaubt. Zudem scheint es mehrere Phosphorylierungsstellen zu geben, die für die Inaktivierung von Mbc-PB notwendig sind. Die Kinase Wallenda konnte als Kandidat identifiziert werden, der für die Phosphorylierung von Mbc-PB verantwortlich ist. Weitere Experimente zeigten eine einen zellautonomen Einfluss von Mbc-PB auf ePG7, die indirekt die Migration der Pionierglia ePG9 beeinflusst.

Physiologie eines erlernten Körpermodells in Drosophila melanogaster

In der vorliegenden Dissertation wird ein Körpergrößengedächtnis untersucht. Es wird dargestellt, wie diese Information über die Reichweite der Fliege beim Lückenklettern unter kotrollierten Umweltbedingungen erworben und prozessiert wird. Zusätzlich wird geklärt, welche biochemischen Signale benötigt werden, um daraus ein lang anhalten-des Gedächtnis zu formen. Adulte Fliegen sind in der Lage, ihre Körperreichweite zu lernen. Naive Fliegen, die in der Dunkelheit gehalten wurden, versuchen erfolglos, zu breite Lücken zu überqueren, während visuell erfahrene Fliegen die Kletterversuche an ihre Körpergröße anpassen. Erfahrene kleine Fliegen scheinen Kenntnis ihres Nachteils zu haben. Sie kehren an Lückenbreiten um, welche ihre größeren Artgenos-sen durchaus noch versuchen. Die Taufliegen lernen die größenabhängige Reichweite über die visuelle Rückmeldung während des Laufens (aus Parallaxenbewegung). Da-bei reichen 15 min in strukturierter, heller Umgebung aus. Es gibt keinen festgelegten Beginn der sensiblen Phase. Nach 2 h ist das Gedächtnis jedoch konsolidiert und kann durch Stress nicht mehr zerstört oder durch sensorische Eingänge verändert werden. Dunkel aufgezogene Fliegen wurden ausgewählten Streifenmustern mit spezifischen Raumfrequenzen ausgesetzt. Nur die Insekten, welche mit einem als „optimal“ klassi-fizierten Muster visuell stimuliert wurden, sind in der Lage, die Körperreichweite einzu-schätzen, indem die durchschnittliche Schrittlänge in Verbindung mit der visuellen Wahrnehmung gebracht wird. Überraschenderweise ist es sogar mittels partieller Kompensation der Parallaxen möglich, naive Fliegen so zu trainieren, dass sie sich wie kleinere Exemplare verhalten. Da die Experimente ein Erlernen der Körperreich-weite vermuten lassen, wurden lernmutante Stämme beim Lückenüberwinden getes-tet. Sowohl die Ergebnisse von rut1- und dnc1-Mutanten, als auch das defizitäre Klet-tern von oc1-Fliegen ließ eine Beteiligung der cAMP-abhängigen Lernkaskade in der Protocerebralbrücke (PB) vermuten. Rettungsexperimente der rut1- und dnc1-Hinter-gründe kartierten das Gedächtnis in unterschiedliche Neuronengruppen der PB, wel-che auch für die visuelle Ausrichtung des Kletterns benötigt werden. Erstaunlicher-weise haben laterale lokale PB-Neurone und PFN-Neurone (Projektion von der PB über den fächerförmigen Körper zu den Noduli) verschiedene Erfordernisse für cAMP-Signale. Zusammenfassend weisen die Ergebnisse darauf hin, dass hohe Mengen an cAMP/PKA-Signalen in den latero-lateralen Elementen der PB benötigt werden, wäh-rend kolumnäre PFN-Neurone geringe oder keine Mengen an cAMP/PKA erfordern. Das Körperreichweitengedächtnis ist vermutlich das am längsten andauernde Ge-dächtnis in Drosophila. Wenn es erst einmal konsolidiert ist hält es länger als drei Wo-chen.rnAußerdem kann die Fruchtliege Drosophila melanogaster trainiert werden, die kom-plexe motorische Aufgabe des Lückenkletterns zu optimieren. Die trainierten Fliegen werden erfolgreicher und schneller beim Überqueren von Lücken, welche größer sind als sie selbst. Dabei existiert eine Kurzeitkomponente (STM), die 40 min nach dem ersten Training anhält. Nach weiteren vier Trainingsdurchläufen im Abstand von 20 min wird ein Langzeitgedächtnis (LTM) zum Folgetag geformt. Analysen mit Mutati-onslinien wiesen eine Beteiligung der cAMP-abhängigen Lernkaskade an dieser Ge-dächtnisform auf. Rettungsexperimente des rut2080-Hintergrunds kartierten sowohl das STM, als auch das LTM in PFN-Neuronen. Das STM kann aber ebenso in den alpha- und beta- Loben der Pilzkörper gerettet werden.rnLetztendlich sind wildtypische Fliegen sogar in der Lage, sich an einen Verlust eines Mittelbeintarsuses und dem einhergehenden Fehlen des Adhäsionsorgans am Tarsusende anzupassen. Das Klettern wird zwar sofort schlechter, erholt sich aber bis zum Folgetag wieder auf ein normales Niveau. Dieser neue Zustand erfordert ein Ge-dächtnis für die physischen Möglichkeiten, die nur durch plastische Veränderungen im Nervensystem des Insekts erreicht werden können.

Outcomes following three-line vision loss during treatment of neovascular age-related macular degeneration: subgroup analyses from MARINA and ANCHOR

This study aims to assess the impact of continued ranibizumab treatment for neovascular age-related macular degeneration on patients from the MARINA and ANCHOR randomised clinical studies who lost ≥ 3 lines of best-corrected visual acuity (BCVA) at any time during the first year of treatment.

The overexpression of homeotic complex gene Ultrabithorax in the post-embryonic neuronal lineages of the ventral nervous system in Drosophila melanogaster

This study uses a molecular technique called MARCM (Mosaic Analysis with a Repressible Cell Marker) to label neuronal lineages that overexpress the Hox gene Ultrabithorax (Ubx) in an unlabeled, wild type background. The results indicate that the overexpression of Ubx is sufficient to transform more anterior neuronal lineages to themorphology of their more posterior counterparts. The data presented here begin to elucidate the role that the Hox genes have in shaping segment-specific neural connections in the post-embryonic ventral nervous system.

Health insurance coverage of Hispanic adults: An assessment of subgroup difference and the impact of immigration

This research explores the health insurance coverage of various Hispanic subgroups in comparison to non-Hispanic whites and blacks. The impact of immigration status is also considered as we hypothesize that nativity, duration, and naturalization tap a possible process of structural acculturation that increases access to insurance coverage for Hispanic groups. We find that the immigration variables impact the type of insurance reported. However, race/ethnic disparities continue to exist, with the various Hispanic subgroups more likely to report miscellaneous government health insurance or no health insurance coverage as compared to non-Hispanic whites.

The Role of Antennapedia in Anteroposterior Patterning of the Drosophila Melanogaster Ventral Nervous System

A major unresolved question in developmental neurobiology is how the nervous system is adapted to the specific needs of the organism at different life stages. In the holometabolous insect Drosophila melanogaster, the larval ventral nervous system (VNS) is comprised of similar repeating segments, as opposed to the adult VNS, which varies greatly from segment to segment both in number and types of neurons. The adult-specific neurons of each segment are generated by 25 distinct types of neuronal progenitor cells called neuroblasts (NBs) that appear in a stereotyped array (Truman et al., 2004). Each NB divides repeatedly to produce a distinct set of daughter cells termed a lineage, which is bilaterally symmetric but present to varying degrees in each segment. These daughter cells can be distinguished by their position within the nervous system as well as by their axonal projections. Each of the 25 NBs produces neurons; if both daughter cells are present in a lineage then both sibling populations survived, whereas if only one projection is seen cell death occurred, leaving a hemilineage (half lineage). In some lineages, the same sibling type survives in all segments in which the lineage appears, but in others, the surviving sibling type varies across segments, resulting in a different morphology for the same lineage in different segments. How are these differences in survival and morphology controlled? The Hox genes provide positional information for developing structures along the anterior-posterior (AP) axis of animals. They encode transcription factors, thereby controlling the activity of genes down stream. In the postembryonic VNS, each NB lineage features its own characteristic expression pattern of Hox genes Antp and Ubx, which can vary from segment-to-segment, and can thereby cause variation in the number of neural cells and axonal projections that survive. This study defines the wild-type expression pattern of Antp and elucidates the role of Antp in gain of function studies. These studies are possible due to the MARCM (Mosaic Analysis with a Repressible Cell Marker) method, which allows the genetically manipulated cells to be specifically labeled in an otherwise normal, unlabeled organism. The results indicate that Antp is expressed in a segment-, lineage-, and hemilineage-specific manner. Antp is sufficient for both anterior and posterior transformations of particular lineages, including promotion of cell death and/or survival as well as axon guidance.

Antibiotic susceptibility and molecular diversity of Bacillus anthracis strains in Chad: detection of a new phylogenetic subgroup

We genotyped 15 Bacillus anthracis isolates from Chad, Africa, using multiple-locus variable-number tandem repeat analysis and three additional direct-repeat markers. We identified two unique genotypes that represent a novel genetic lineage in the A cluster. Chadian isolates were susceptible to 11 antibiotics and free of 94 antibiotic resistance genes.

Impact of vessel size on outcome after implantation of sirolimus-eluting and paclitaxel-eluting stents: a subgroup analysis of the SIRTAX trial

OBJECTIVES: We assessed the impact of vessel size on angiographic and long-term clinical outcome after percutaneous coronary intervention (PCI) with sirolimus-eluting stents (SES) and paclitaxel-eluting stents (PES) within a randomized trial (SIRTAX [Sirolimus-Eluting Stent Compared With Paclitaxel-Eluting Stent for Coronary Revascularization]). BACKGROUND: Percutaneous coronary intervention in small-vessel disease is associated with an increased risk of major adverse cardiac events (MACE). METHODS: A total of 1,012 patients were randomly assigned to treatment with SES (n = 503) or PES (n = 509). A stratified analysis of angiographic and clinical outcome was performed up to 2 years after PCI according to size of the treated vessel (reference vessel diameter < or =2.75 vs. >2.75 mm). RESULTS: Of 1,012 patients, 370 patients (37%) with 495 lesions underwent stent implantation in small vessels only, 504 patients (50%) with 613 lesions in large vessels only, and 138 patients (14%) with 301 lesions in both small and large vessels (mixed). In patients with small-vessel stents, SES reduced MACE by 55% (10.4% vs. 21.4%; p = 0.004), mainly driven by a 69% reduction of target lesion revascularization (TLR) (6.0% vs. 17.7%; p = 0.001) compared with PES at 2 years. In patients with large- and mixed-vessel stents, rates of MACE (large: 10.4% vs. 13.1%; p = 0.33; mixed: 16.7% vs. 18.0%; p = 0.83) and TLR (large: 6.9% vs. 8.6%; p = 0.47; mixed: 16.7% vs. 15.4%; p = 0.86) were similar for SES and PES. There were no significant differences with respect to death and myocardial infarction between the 3 groups. CONCLUSIONS: Compared with PES, SES more effectively reduced MACE and TLR in small-vessel disease. Differences between SES and PES appear less pronounced in patients with large- and mixed-vessel disease. (The SIRTAX trial; http://clinicaltrials.gov/ct/show/NCT00297661?order=1; NCT00297661).

Genetic maps of the proximal half of chromosome arm 2L of Drosophila melanogaster

Drosophila mutants have played an important role in elucidating the physiologic function of genes. Large-scale projects have succeeded in producing mutations in a large proportion of Drosophila genes. Many mutant fly lines have also been produced through the efforts of individual laboratories over the past century. In an effort to make some of these mutants more useful to the research community, we systematically mapped a large number of mutations affecting genes in the proximal half of chromosome arm 2L to more precisely defined regions, defined by deficiency intervals, and, when possible, by individual complementation groups. To further analyze regions 36 and 39-40, we produced 11 new deficiencies with gamma irradiation, and we constructed 6 new deficiencies in region 30-33, using the DrosDel system. trans-heterozygous combinations of deficiencies revealed 5 additional functions, essential for viability or fertility.