Robo Swaps secify the functions of the Robo Receptors as axon guidance molecules

Bettina Spitzweck

doi:10.25365/thesis.3035

You are here: University of Vienna PHAIDRA Detail o:1253721

Title (eng)

Robo Swaps secify the functions of the Robo Receptors as axon guidance molecules

Parallel title (deu)

Robo Swaps spezifizieren die Funktionen der Robo Rezeptoren als Axon-guidance Moleküle

Author

Bettina Spitzweck

Advisor

Barry Dickson

Assessor

Angela Giangrande

Jürgen Knoblich

Abstract (deu)

In Drosophila gibt es drei Robo-Rezeptor Familienmitglieder (Robo, Robo2 und Robo3), die unterschiedliche und überlappende Funktionen im embryonalen CNS haben. Als repulsive axon guidance Moleküle kontrollieren sie das Überqueren der Mittellinie und die laterale Positionsfindung. Die Lokalisierung dieser unterschiedlichen Funktionen könnte in den Proteindomänen oder aber in den Expressionsmustern der Rezeptoren liegen. Strukturell unterscheiden sich die Robo-Rezeptoren cytoplasmatmisch, da Robo2 und Robo3 zwei konservierte Domänen fehlen, die Robo besitzt. Die Expressionsmuster der drei Rezeptoren unterscheiden sich folgendermassen: Robo wird von Neuronen der gesamten Breite des CNS gebildet, Robo3 nur von den lateralen zwei Dritteln und Robo2 nur vom äussersten Drittel. Hier beantworten wir die Frage ob die axon guidance Fuktionen der Robo Rezeptoren ihre Domänenunterschiede oder ihre verschiedenen Expressionsmuster wiederspiegeln. Durch homologe Rekombination konnten wir jedes der drei Robo Gene durch alle der drei Robo Gene ersetzen. Dadurch lässt sich jeder Robo Rezeptor im Expressionsmuster aller drei Robos bilden. Wir zeigen, dass Robo weder durch Robo2 noch durch Robo3 ersetzt werden kann. Dies zeigt die Einzigartigkeit von Robo im Überqueren der Mittellinie. Robo3 andererseits kann von Robo und von Robo2 ersetzt werden. Dies zeigt dass die Funktion des lateralen Positionierens in allen drei Robo-Rezeptoren gleichermassen kodiert ist und stimmt mit Modellen überein, die davon ausgehen, dass die Gesamtmenge an allen Robo-Rezeptoren die laterale Position bestimmt. Die Ergebnisse von Robo2 deuten an, dass Robo2 eine zusätzliche Funktion im Überqueren der Mittellinie hat. Wir zeigen, dass Robo2 nicht nur repulsiv ist, sondern auch einen positiven Beitrag zu diesem Prozess zeigt.

Abstract (eng)

In Drosophila, three Robo receptor family members (Robo, Robo2 and Robo3) with distinct and overlapping functions in the embryonic CNS are described. As repulsive axon guidance receptors they control midline crossing and lateral positioning. The distinct functions of the three Robo receptors could be attributed to different features of the respective protein domains or to differences in their spatiotemporal expression patterns. Structurally, the Robo receptors differ in their cytoplasmic regions, since Robo2 and Robo3 lack two conserved domains with respect to Robo. The expression patterns differ for all three Robo receptors. Robo is expressed on the entire width of the CNS, Robo3 is restricted to the lateral two thirds and Robo2 is restricted to the outermost zone of the CNS. Here, we address whether the distinct axon guidance functions of the three Robo receptors reflect different features of the proteins or differences in their expression patterns. We used homologous recombination to replace the coding region of each robo gene with each one of the three robo genes. Thus, we can express a particular Robo receptor in the endogenous loci of all other Robo receptors. We show that robo can not be replaced by robo2 or robo3 in its midline crossing function reflecting a structural uniqueness of Robo. However, robo3 can be fully replaced by either robo or robo2. Thus, Robo3`s lateral positioning function is structurally present in all three Robo receptors. These results are consistent with models in which total levels of Robo receptors specify lateral positions. The results for the Robo2 receptor implicate an additional role for Robo2 in midline crossing. We discovered that Robo2 is not only a repulsive receptor but has an unexpected, positive contribution to midline crossing.

Keywords (eng)

Drosophila melanogasterdevelopmentgeneticsAxon-guidanceRobo-ReceptorsSlitNetrinANetrinB

Keywords (deu)

Drosophila melanogasterEntwicklungGenetikAxon-guidanceRobo-RezeptorenSlitNetrinANetrinB

Subject (deu)

Subject (deu)

Subject (deu)

Type (deu)