Epigenetics and gene regulation (Council of Medical and Biological Sciences)
60 %
Endocrinology (Council of Medical and Biological Sciences)
20 %
Ortelius classification: Endocrinology
Developmental neurobiology (Council of Medical and Biological Sciences)
20 %
Ortelius classification: Dosimetry
Panel
Genetics, Genomics, Bioinformatics and Systems Biology
Department or equivalent
Institute of Genetics (HUN-REN Biological Research Centre Szeged)
Participants
Ádám, Géza Fónagy, Adrien Szlanka, Tamás
Starting date
2009-01-01
Closing date
2012-12-31
Funding (in million HUF)
19.000
FTE (full time equivalent)
5.36
state
closed project
Summary in Hungarian
A rovarok neurohormonjai és azok receptorai sokféle fiziológiai, fejlődési és metabolikus folyamatot szabályoznak. Mindazonáltal a hatásmechanizmusuk csak kevéssé ismert. A Drosophila melanogaster, mint teljes átalakulással fejlődő rovar és egyben az egyik legjobban ismert eukaryota modell-organizmus, a legjobb választás a rovar-fejlődés modern módszerekkel történő tanulmányozására. A tervezett projektben a muslica-genetika és molekuláris biológia hatásos eszközeit szeretnénk felhasználni a FaRP neuropeptid családnak (FMRFamidok, dromyosuppressin, drosulfakininek) és receptoraik tanulmányozására. Minden idetartozó gén nukleotid-szekvenciáját meghatározták a Drosophila genom projektben. Tanulmányozni fogjuk a törzsközpontokból beszerezhető RNAi („géncsendesítő”) transzgénikus törzsek és az általunk előállitott over-expresszáló genetikai konstrukciók fenotipusos hatásait. Homológ rekombináció segitségével külön-külön mutánsokat fogunk késziteni az öt FMRFa és a három drosulfakinin peptidre, amelyek poliprotein szekvencia-részleteiként expresszálódnak. A mutánsokkal végzett DNS microarray és genetikai interakciós vizsgálatok segítségével olyan jelátviteli utakat fogunk azonosítani, amelyek ezeknek a peptideknek a hatását közvetitik. Elsőként alkalmazzuk a genetikai megközelitési stratégiát a rovar peptidhormonok kutatásában, és várható, hogy eredményeinkkel hatásosan tudunk hozzájárulni a hatásmechanizmusuk megismeréséhez. Az itt nyert tudást alkalmazni lehet majd a rokon emberi neuropeptidek kutatásában, és a még hatásosabb, a környezetet kevésbé károsító rovarölő szerek kifejlesztésében.
Summary
The insect neurohormones and their G protein-coupled receptors steer diverse physiological, developmental and metabolic processes. However, their mechanism of action is scarcely known. Drosophila melanogaster, as a Holometabolous insect and one of the best known eukaryotic model system, is the best choice for studying insect development with modern methods. We propose to use the powerful means of fruitfly genetics, genomics and molecular biology to study the FaRP family of neuropeptides (FMRFamids, dromyosuppressins, drososulfakinins) and their GPCR receptors. All these gene sequences have been identified by the Drosophila genome project. We will study the phenotypic effects of gene-silencing RNAi transgenes available from public stock centers and overexpressing constructs that we make. We also produce separate mutants for each of the five FMRFa and three DSK peptides expressed in polyproteins. Through DNA microarray and genetic interaction studies with mutants, we wish to identify the signal transduction pathways which transmit the effects of these peptides. This will be the first application of the genetic approach strategy to the insect peptide hormone research, and we hope to effectively contribute to a better knowledge of their mechanism of action. Such knowledge can be applied to the related human neuropeptides , and can be used to develop more effective and ecologically safer means of insect control.
Final report
Results in Hungarian
Genetikai módszerekkel tanulmányoztuk ecetmuslica (Drosophila melanogaster)
modellben az FMRF-rokon (FARP) és azok receptorait. (1) Intragénikus deléciós
mutánsokat izoláltunk a DMS-R1 and FMRFa génekben. (2) Kettős-szálú RNS
(RNAi) segítségével csendesítettük a peptid- és receptor géneket. (3) Gal4 driver-eket
készítettünk az FMRFa gén 5’ régiójának fragmentjeivel, majd FMRFa peptiderg
neuronokat elimináltunk.
Az RNAi tesztben először az Act5C-Gal4 drivert alkalmaztuk, amely az FMRFa,
DMS, DMS-R1, DSK-R1 és DSK-R2 gének esetében letalitást eredményezett. A pánneurális
elav-Gal4 driverrel viszont minden kombináció életképes volt. Homozigóta
életképesek az FMRFa és DMS-R1 deléciós mutánsok is. Az eredmények
magyarázata az „off-target” hatás..
A mutáns kombinációknak az adult viselkedésre gyakorolt hatását stressz-indukált
mozgási tesztben vizsgáltuk. A mozgási aktivitást szignifikánsan csökkentették a
deléciós mutánsok és az RNAi kombinációk, valamint bizonyos FMRF-specifikus
neuronok ablációja.
Results in English
We accomplished a genetic analysis in Drosophila melanogaster of the FMRF-related
group of peptides (FARPs) comprising (DMS the dFMRFamide, dromyosuppressin)
and drosulfakinin (DSK) peptides, and their specific receptors (FP, DMS-R1 and -R2,
DSK-R1 and –R2). We used three approaches: (i) isolating intragenic deletions by P
transposon remobilization in the DMS-R1 and FMRFa genes, (ii) gene silencing by
double-stranded inhibitory RNA (RNAi) and (iii) constructing new Gal4 drivers (RS-
8, -11 ans -17) with 5’ regulatory fragments of the FMRFa gene, and using them to
ablate specific FMRFa peptidergic neurons.
In the RNAi tests, when using the Act5C-Gal4 driver expressing continuously in all
the tissues, silencing the FMRFa, DMS, DMS-R1, DSK-R1 and DSK-R2 genes
resulted in lethality, while with the pan-neuronal elav-Gal4 driver all the
combinations remained alive. Similarly, the FMRFa and DMS-R1 deletion mutants
are homozygous viable. The RNAi-induced lethality is likely explained by off-target
effect, i.e. silencing non-specific genes which have sections in their DNA sequence
similar to that of the target gene.
In order to compare the effects of the above mutant combinations on adult behavior,
we examined the startle-induced locomotor activity of flies by measuring the mean
velocity of movement (MVM) following repeated air-puffs. In general, the MVM was
decreased by the deletion mutants, the elav-Gal4-induced RNAi knockdown and the
ablation of some FMRF-specific neurons.
A. Fónagy, K. Moto, A. Ohnishi, M. Kurihara, J. Kis, S. Matsumoto: Studies of sex pheromone production under neuroendocrine control by analytical and morphological means in the oriental armyworm, Pseudaletia separata, Walker (Lepidoptera: Noctuidae)., Gen. Comp. Endocrinol. 172: 62-76, 2011
A. Fónagy: Insect timing (Rhythms) from the point of view of neuroendocrine effector mechanisms., Acta Phytopathol. Entomol. Hung. 44, 61-73, 2009
