|
Developmental and functional analysis of the sessile tissue and its crosstalk with other hematopoietic compartments in Drosophila melanogaster
|
Help
Print
|
Here you can view and search the projects funded by NKFI since 2004
Back »
|
|
Details of project |
|
|
Identifier |
115534 |
Type |
PD |
Principal investigator |
Honti, Viktor |
Title in Hungarian |
A szesszilis szövet fejlődésének, működésének és más hematopoietikus kompartmentumokkal való kommunikációjának vizsgálata Drosophila melanogaster-ben |
Title in English |
Developmental and functional analysis of the sessile tissue and its crosstalk with other hematopoietic compartments in Drosophila melanogaster |
Keywords in Hungarian |
vérsejt, vérsejtképződés, vérsejtképző kompartmentum, sejt differenciálódás |
Keywords in English |
hemocyte, hematopoiesis, hematopoietic compartment, cell differentiation |
Discipline |
Development, developmental genetics, pattern formation and embryology (Council of Medical and Biological Sciences) | 100 % |
|
Panel |
Cellular and Developmental Biology |
Department or equivalent |
Institute of Genetics (HUN-REN Biological Research Centre Szeged) |
Starting date |
2015-09-01 |
Closing date |
2019-08-31 |
Funding (in million HUF) |
23.766 |
FTE (full time equivalent) |
3.20 |
state |
closed project |
Summary in Hungarian A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára. Az ecetmuslica (Drosophila melanogaster) immár fél évszázada szolgál modellorganizmusként az immunfolyamatok, illetve az immunsejtek keletkezésének tanulmányozásához. Az is kiderült, hogy a vérsejtek funkciója, differenciálódása és annak szabályozása evolúciósan konzervált. Az ecetmuslica lárvájának vérsejtjei három kompartmentumban: a keringésben, a központi nyirokszervben és a szesszilis szövetben helyezkednek el. Korábbi sejtvonaljelöléses kísérleteink rávilágítottak, hogy bár a központi nyirokszerv elszigetelten fejlődik, a hatékony immunválasz mindhárom kompartmentum összehangolt működését igényli. Pályázatom célja, hogy alaposabb betekintést nyerjünk az egyik fontos vérsejtképző kompartmentum - a szesszilis szövet - fejlődésébe és működésébe, illetve megvizsgáljuk annak a központi nyirokszervvel való kommunikációját. Előzetes eredményeink szerint a szesszilis szövet a keringéssel dinamikus egyensúlyi állapotot tart fenn. A szesszilis szövet sejtjei sejtnyúlványokkal (citonémákkal) kapcsolatban állnak egymással, melyek valószínűleg részt vesznek a vérsejtek differenciálódási jeleinek továbbításában. Azonosítottunk egy szabályozó faktort - a Headcase fehérjét - is, amely pedig feltételezhetően a szesszilis szövet és a központi nyirokszerv kommunikációjának a sejtek differenciálódása során töténő szabályozásában tölt be fontos szerepet. A rendelkezésünkre álló eszköztár segítségével, modern genetikai (sejtvonaljelölés, sejtvonalak átprogramozása), illetve immunológiai (sejttípus specifikus ellenanyag festés, in vivo immunfluoreszcencia) módszerek alkalmazásával kívánjuk tisztázni a citonémák funkcióját, illetve a Headcase fehérje szabályozásban betöltött szerepét.
Mi a kutatás alapkérdése? Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek. Kutatásunk célja az ecetmuslica (Drosophila melanogaster) vérsejtképző kompartmentumaiban - azok fejlődése és működése során zajló - szabályozási folyamatok alaposabb megismerése. Korábbi kísérleteink rávilágítottak, hogy bár az ecetmuslica lárvájának központi nyirokszerve a másik két vérsejtkompartmentumtól - a szesszilis szövettől és keringéstől - elszigetelten fejlődik, a hatékony immunválaszhoz elengedhetetlen a kompartmentumok összehangolt működése. Azonosítottuk egy szabályozó faktort - a Headcase fehérjét - amely előzetes eredményeink alapján szerepet játszik a központi nyirokszerv és a szesszilis szövet közötti kommunikációban. In vivo konfokális mikroszkópos vizsgálataink arra is rávilágítottak, hogy immunindukció hatására a szesszilis szövet vérsejtjei között sejtnyúlványokon keresztül kapcsolatok alakulnak ki, melyek valószínűleg fontos szerepet játszanak a differenciálódási folyamatok szabályozásában. Kísérleteink arra irányulnak, hogy felderítsük a kompartmentumokban és azok között zajló kommunikációs folyamatokat. Ezért szeretnénk megismerni a citonémák kialakulásának feltételeit, az általuk közvetített sejtkommunikációs jeleket, a vérsejtek differenciálódásában betöltött szabályozó szerepüket. Kísérleteket tervezünk a szesszilis szövet és a keringés dinamikus egyensúlyi állapotának megismerésére is. Terveink között szerepel a Headcase fehérje működésének megértése, ezért vizsgálni kívánjuk a fehérje kifejeződési mintázatát, mutációjának fenotípusát, és az egyes vérsejtdifferenciálódási útvonalak tagjaival való kölcsönhatását.
Mi a kutatás jelentősége? Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának! Kutatásunk célja, hogy alaposabb ismereteket szerezzünk a vérsejtképző komparmentumokban - azok fejlődése és működése során - zajló szabályozási folyamatokról, illetve hogy megértsük, hogyan kommunikálnak egymással a vérsejtek és vérsejtképző kompartmentumok. Az ecetmuslica (Drosophila melanogaster) azért kiváló modellorganizmus ezen kérdések tanulmányozásához, mivel a vérsejtképzés, illetve annak szabályozása evolúciósan nagymértékben konzervált. Az ecetmuslica lárvájában három vérsejt kompartmentum különíthető el: a keringés, a központi nyirokszerv és a szesszilis szövet. A központi nyirokszerv a többi kompartmentumtól elkülönülten fejlődik, azonban a paraziták elleni immunválasz mindhárom kompartmentum összehangolt működését igényli. A központi nyirokszervben zajló szabályozási folyamatok jól ismertek, azonban a szesszilis szövetben történő vérsejt differenciálódásról kevés információ áll rendelkezésünkre. A pályázatban vállaltak megvalósításával közelebb kerülhetünk a szesszilis szövet fejlődésének és működésének megértéséhez. Megvizsgáljuk a szesszilis szövet kialakulását, valamint a keringéssel fenntartott dinamikus egyensúlyi állapotát. Tervezett kísérleteink rávilágítanak az általunk felfedezett sejtnyúlványoknak (citonémáknak) a vérsejtek közötti kommunikációban a vérsejtek differenciálódás során betöltött szerepére. Egy korábban általunk azonosított szabályozó faktor - a Headcase - működésének megértésével felderíthetjük az egyes vérsejtkompartmentumok közötti kölcsönhatásokat, az immunindukciót követő összehangolt működések alapjait. Reményeink szerint a kísérleteink eredményei hozzájárulnak a vérsejtkompartmentumok fejlődésének, a vérsejtek őssejtekből való differenciálódásának, az immunválaszt követő sejtkommunikációs és szabályozási folyamatoknak, valamint a tumorok kialakulásának megértéséhez. A MTA Szegedi Biológiai Kutatóközpont vezetősége támogatja a Kutatóközpontban elért eredmények publikálását, valamint a kutatók és a társadalom közötti információáramlást, párbeszédet. A kutatási eredményeink szabadon hozzáférhetők a Kutatóközpont honlapján: http//www.brc.hu. A kapott eredmények egyetemi és Ph.D. hallgatóknak szervezett kurzus formájában rendszeresen bemutatásra kerülnek.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára. Az ecetmuslica (Drosophila melanogaster) immár egy évszázada szolgál modellszervezetként a különféle élettani folyamatok vizsgálatához, mivel szöveteinek, szerveinek kialakulása, fejlődése, illetve az ezeket szabályozó folyamatok meglepő hasonlóságokat mutatnak a gerincesekben - így az emberben - zajló folyamatokhoz. Munkánk során az ecetmuslica lárva vérsejtképző szöveteinek kialakulásának és működésének szabályozását tanulmányozzuk. Ezekben a szövetekben képződnek az immunsejtek, amelyek megvédik a szervezetet a különféle betolakodók ellen. Ezen sejtek működéséről sokat tudunk, kevésbé ismert azonban, hogy milyen szabályozási folyamatok vezetnek képződésükhöz. Korábbi kísérleteinkből kiderült, hogy a vérsejtek a fejlődésüket biztosító szövetekben az idegsejtekhez hasonló nyúlványok segítségével kapcsolatot tartanak fenn egymással, és az ezen nyúlványokon (citonémákon) keresztül történő kommunikáció fontos szerepet tölt be a vérsejtek mozgósításában a szervezetet ért támadást követően. Azonosítottunk egy szabályozó faktort - a Headcase fehérjét is - melynek előzetes eredményeink alapján - feladata lehet az egyes vérsejtképző szövetek egymással való kapcsolattartásában is. Érdekes módon a Headcase fehérje az emlős tumorok kialakulásában is fontos szerepet tölt be. Jelen pályázat keretében a vérsejtek, illetve a vérsejtképző szövetek egymással való kapcsolattartását, illetve a citonémáknak és a Headcase fehérjének az ebben betöltött szerepét szeretnénk tanulmányozni. Azt reméljük, hogy eredményeink hozzájárulnak majd a vérsejtképződésnek, a vérsejtképző őssejtek fenntartásának és a tumoros elváltozásoknak az alaposabb megértéséhez.
| Summary Summary of the research and its aims for experts Describe the major aims of the research for experts. During the last fifty years, the fruit fly Drosophila melanogaster served as an important model organism to study immunity and the differentiation of blood cells. These studies revealed that the function and differentiation of the blood cells, as well as their regulation is evolutionary conserved. The blood cells of the Drosophila larvae populate three compartments: the circulation, the lymph gland and the sessile tissue. Our previous cell lineage tracing experiments showed that although the lymph gland develops in isolation, the effective immune response requires concerted action of all three hematopoietic compartments. With this Proposal, we aim to gain insight into the development and function of an important compartment, the sessile tissue, and to investigate its communication with the lymph gland. Our previous data indicate that the sessile tissue is in dynamic steady state with the circulation. The cells of the sessile tissue are interconnected with cytonemes that may convey differentiation signals. We identified a regulatory factor, Headcase, which is assumed to play a role in the cross-talk of the sessile tissue and the lymph gland. With our genetic tools that enable tracing and reprogramming cell lineages and using our immunological methods developed for cell typing and in vivo immunostaining, we aim to clarify the function of the cytonemes and Headcase in the communication of blood cells and hematopoietic compartments.
What is the major research question? Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments. The aim of our research is to better understand the regulatory events during the development and function of the hematopoietic compartments of Drosophila melanogaster. Our previous results revealed that although the lymph gland of the larva develops in separation from the other two compartments, the sessile tissue and the circulation, the effective immune response requires concerted action of all three compartments. We identified a regulatory factor, Headcase, which, according to our preliminary results, plays a role in the cross-talk between the lymph gland and the sessile tissue. Our in vivo confocal microscopy studies also showed that upon immune induction, blood cells of the sessile tissue emanate cytonemes to contact each other, which may participate in the regulation of cell differentiation. With our experiments, we aim to reveal the communication within and between hematopoietic compartments. Therefore, we would like to understand the premisses of cytoneme formation, as well as the function of cytonemes in conveying differentiation signals that enable their regulatory role. We also plan to analyze the dynamic steady state of the sessile tissue and the circulation. To shed light on the function of Headcase, we will study the expression pattern and the mutant phenotypes of the gene, as well as the interaction of the headcase mutation with known regulatory components involved in blood cell differentiation pathways.
What is the significance of the research? Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field. The aim of our research is to gain knowledge on the regulatory events during the development and function of hematopoietic compartments, as well as to understand how blood cells and hematopoietic compartments communicate with each other. Since the hematopoiesis and its regulation are evolutionarily well conserved, the fruit fly Drosophila melanogaster serves as an excellent model organism via which to study these questions. In the larva of the fruit fly, three hematopoietic compartments can be distinguished: the circulation, the lymph gland and the sessile tissue. Although the lymph gland develops in separation, the immune response against parasites requires the concerted action of all three hematopoietic compartments. Regulatory events are well characterized in the lymph gland, however less information is available on blood cell differentiation in the sessile tissue. The experiments described in the Proposal will help us to better understand the development and function of the sessile tissue. We will analyze the formation of the sessile tissue, as well as its dynamic steady state with the circulation. The planned experiments will shed light on the function of the previously discovered filopodia (cytonemes) in the communication of blood cells during differentiation. The clarification of the function of Headcase - a regulatory factor identified by us - will reveal the interaction of compartments and the basis of their concerted action following immune induction. We hope that the results of our experiments will help us better understand the development of hematopoietic compartments, the blood cell differentiation from stem cells, the cell communication and regulatory events that follow the immune induction, as well as the formation of tumors. The Biological Research Centre of the Hungarian Academy of Sciences actively publicizes the research achievements of the Research Centre and facilitates contact between research staff and the non-professional community. Results will also be disseminated via the website of the Biological Research Centre: http://www.brc.hu. Our results will be presented to university and Ph.D. students on courses we regularly organize.
Summary and aims of the research for the public Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others. In the last century, due to the striking similarities of its physiology and development to vertebrates, including humans, the fruit fly Drosophila melanogaster became an important model organism via which to study various processes, such as cell differentiation and tissue development, and their regulation. With our experiments, we study the regulation of the development and function of hematopoietic tissues of the fly larva. These tissues produce the immune cells that protect the organism against various invaders. Although the function of these cells are quite well known, less information is available on the regulatory events that lead to their differentiation. Our previous results revealed that the blood cells communicate via cell protrusions (cytonemes), which are similar to the neurits of neurons. Upon the attack of the invaders, the communication via these cytonemes may play an important role in the mobilization of blood cells. We identified a regulatory factor, Headcase, which - according to our preliminary results - may have a function in the cross-talk of hematopoietic tissues. Interestingly, Headcase is an important component of mammalian tumors. In the framework of this Proposal, we aim to study the communication of blood cells and hematopoietic tissues, as well as their regulation by the cytonemes and Headcase. We hope that our results contribute to the better understanding of hematopoiesis and maintenance of hematopoietic stem cells, as well as to that of tumorous alterations.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
List of publications |
|
|
Varga Gergely I B, Csordás Gábor, Cinege Gyöngyi, Jankovics Ferenc, Sinka Rita, Kurucz Éva, Andó István, Honti Viktor: Headcase is a Repressor of Lamellocyte Fate in Drosophila melanogaster., GENES 10: (3), 2019 | Gergely I. B. Varga, Gábor Csordás, Gyöngyi Cinege, Ferenc Jankovics, Rita Sinka, Éva Kurucz, István Andó * and Viktor Honti *: Headcase regulates blood cell fate via the Hedgehog and Decapentaplegic pathways in Drosophila melanogaster, New Directions in Drosophila Blood Cell Biology, Vienna, Austria, 2018 | Viktor Honti, Gergely István Varga, Gábor Csordás, Róbert Márkus, Gyöngyi Cinege, Szilárd Szikora, Ede Migh, Péter Horváth, Éva Kurucz, István Andó: Analysis of sessile tissue integrity and function in Drosophila melanogaster, Hungarian Molecular Life Sciences, Eger, 2019 | Varga Gergely István†, Migh Ede†, Beleon Attila, Szkalisity Ábel, Hollandi Réka, Horváth Péter, Kurucz Éva, Andó István* és Honti Viktor*: Gépi tanulás alkalmazása az ecetmuslica vérsejt-differenciálódásának vizsgálatában, “Genetikai Műhelyek Magyarországon” XVIII. Minikonferencia, Szeged, 2019 | István Gergely Varga†, Ede Migh†, Attila Beleon, Ábel Szkalisity, Réka Hollandi, Péter Horváth, Éva Kurucz, István Andó* and Viktor Honti*: Machine learning analysis of blood cell transdifferentiation in Drosophila melanogaster, 48. Conference of the Hungarian Society for Immunology, Bükfürdő, 2019 | Viktor Honti, Gergely István Varga, Gábor Csordás, Szilárd Szikora, Ferenc Jankovics, Éva Kurucz and István Andó: Integrity and function of the sessile tissue in Drosophila melanogaster, 47. Conference of the Hungarian Society for Immunology, Bükfürdő, 2018 | Gergely I. B. Varga, Gábor Csordás, Ferenc Jankovics, Tamás Lukácsovich, Gyöngyi Cinege, Rita Sinka, Éva Kurucz, István Andó✽ and Viktor Honti✽: Headcase, a novel regulator of hemocyte differentiation in Drosophila melanogaster, 47. Conference of the Hungarian Society for Immunology, Bükfürdő, 2018 | Gergely I. B. Varga, Gábor Csordás, Ferenc Jankovics, Gyöngyi Cinege, Rita Sinka, Éva Kurucz, István Andó✽ and Viktor Honti✽: Headcase is a regulator of hemocyte differentiation in Drosophila melanogaster, Hungarian Molecular Life Sciences, Eger, 2019 | Gergely István Varga, Gábor Csordás, Ferenc Jankovics, Gyöngyi Cinege, Rita Sinka, Éva Kurucz, István Andó✽, Viktor Honti✽: Headcase is a regulator of hemocyte differentiation in Drosophila melanogaster, Straub-napok, Szeged (Szegedi Biológiai Kutatóközpont), 2019 | Kari B, Csordás G, Honti V, Cinege G, Williams MJ, Andó I, Kurucz É: The raspberry gene is involved in the regulation of the cellular immune response in Drosophila melanogaster, PLOS ONE 11(3): e0150910., 2016 | Viktor Honti, Gergely István Varga, Gábor Csordás, Róbert Márkus, Ferenc Jankovics, Éva Kurucz, István Andó: Sessile tissue: a dynamic hematopoietic compartment in Drosophila melanogaster, A Magyar Immunológiai Társaság 44. Vándorgyűlése, Velence, 2015 | Viktor Honti: Comparative analysis of hemocyte differentiation in Drosophila species, 24th European Drosophila Research Conference, Heidelberg, 2015 | Gergely I. B. Varga, Gábor Csordás, Ferenc Jankovics, Tamás Lukácsovich, Éva Kurucz, Viktor Honti✽ and István Andó✽: Headcase, a novel regulator of blood cell homeostasis in Drosophila melanogaster, Straub-napok, Szeged (Szegedi Biológiai Kutatóközpont), 2016 | Kari B, Csordás G, Honti V, Cinege G, Williams MJ, Andó I, Kurucz É: The raspberry gene is involved in the regulation of the cellular immune response in Drosophila melanogaster, PLOS ONE 11(3): e0150910., 2016 | Cinege G, Zsámboki J, Vidal-Quadras M, Uv A, Csordás G, Honti V, Gábor E, Hegedűs Z, Varga GIB, Kovács AL, Juhász G, Williams MJ, Andó I, Kurucz É: Genes encoding cuticular proteins are components of the Nimrod gene cluster in Drosophila, Insect Biochem Mol Biol. 87:45-54., 2017 | Viktor Honti: Regulation of sessile tissue integrity and function in Drosophila melanogaster, Junior European Drosophila Investigators meeting, Visegrád, 2016 | Viktor Honti, Gergely István Varga, Gábor Csordás, Róbert Márkus, Ferenc Jankovics, Éva Kurucz and István Andó: Sessile tissue: a dynamic blood cell compartment in Drosophila melanogaster, Hungarian Molecular Life Sciences, Eger, 2017 | Gergely I.B. Varga, Gábor Csordás, Ferenc Jankovics, Tamás Lukácsovich, Éva Kurucz, Viktor Honti and István Andó: Headcase regulates the hematopoiesis of Drosophila melanogaster, Straub-napok, Szeged (Szegedi Biológiai Kutatóközpont), 2017 | Gergely I. B. Varga, Gábor Csordás, Ferenc Jankovics, Tamás Lukácsovich, Éva Kurucz, Viktor Honti✽ and István Andó✽: Headcase regulates hemocyte differentiation in Drosophila melanogaster, A Magyar Immunológiai Társaság 45. Vándorgyűlése, Velence, 2016 | Gergely I. B. Varga, Gábor Csordás, Ferenc Jankovics, Tamás Lukácsovich, Gyöngyi Cinege, Éva Kurucz, Viktor Honti✽ and István Andó✽: Headcase regulates non-cell-autonomous hemocyte differentiation in Drosophila melanogaster, Hungarian Molecular Life Sciences, Eger, 2017 | Viktor Honti, Gergely István Varga, Gyöngyi Cinege, Gábor Csordás, Róbert Márkus, Ferenc Jankovics, Szilárd Szikora, Éva Kurucz and István Andó: Analysis of sessile tissue integrity and function in Drosophila melanogaster, Straub-napok, Szeged (Szegedi Biológiai Kutatóközpont), 2017 | Honti Viktor, Varga Gergely István, Csordás Gábor, Cinege Gyöngyi, Jankovics Ferenc, Sinka Rita, Szikora Szilárd, Kurucz Éva és Andó István: A sejtek közötti kommunikáció szerepe a Drosophila melanogaster vérsejtképző kompartmentumaiban zajló differenciálódás során, 48. Membrán-transzport konferencia, Sümeg, 2018 | Viktor Honti: Conservation vs. convergent evolution in the regulation of hematopoiesis (Plenary lecture), A Magyar Immunológiai Társaság 46. Vándorgyűlése, Velence, 2017 | Varga B.I. Gergely, Csordás Gábor, Jankovics Ferenc, Cinege Gyöngyi, Kurucz Éva, Andó István✽ és Honti Viktor✽: A Headcase a Drosophila vérsejtképződésének szabályozó faktora, 48. Membrán-transzport Konferencia, Sümeg, 2018 |
|
|
|
|
|
|
Back »
|
|
|