A Drosophila melanogaster Atg8 fehérjék lipidációtól független szerepeinek a vizsgálata

Atg8 proteins play important roles in autophagosome biogenesis in all eukaryotes. These are the most widely used markers for autophagy thanks to the association of their lipidated forms with autophagic membranes. The Atg8 protein family expanded in animals and plants, with most Drosophila species ha...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Main Author: Jipa András
Other Authors: Juhász Gábor
Format: Dissertation
Published: 2021-04-19
Kulcsszavak:autofágia, Drosophila melanogaster, Atg8a, Atg8b, spermatogenézis.
Subjects:
doi:10.14232/phd.10737

mtmt:32474204
Online Access:http://doktori.ek.szte.hu/10737
Description
Summary:Atg8 proteins play important roles in autophagosome biogenesis in all eukaryotes. These are the most widely used markers for autophagy thanks to the association of their lipidated forms with autophagic membranes. The Atg8 protein family expanded in animals and plants, with most Drosophila species having two Atg8 homologs. In my thesis, we use clear-cut genetic analysis in Drosophila melanogaster to show that lipidated Atg8a is required for autophagy, while its non-lipidated form is essential for developmentally programmed larval midgut and salivary gland elimination and viability. However, expression of Atg8b is restricted to the male germline and its loss causes male sterility, via loss of motility of the sperms without affecting autophagy. We find that high expression of non-lipidated Atg8b in the male germline is required for fertility. The specific role of Atg8b relative to Atg8a in male fertility is thought to depend primarily on differences in gene expression rather than amino acid sequence differences. Consistent with these non-canonical functions of Atg8 proteins, loss of Atg genes required for Atg8 lipidation lead to autophagy defects but do not cause developmental failure or male sterility.
Az Atg8 fontos szerepet tölt be az autofagoszómák biogenézisében az eukarióta élőlényekben. Ezen felül ez a leggyakrabban használt marker az autofágia követésére, köszönhetően annak, hogy kovalens módon kötődik a fagofór lipidjéhez. Az Atg8 fehérjecsalád jelentős redundanciát mutat a többsejtű állatokban és a növényekben egyaránt, ennek ellenére Drosophila fajokban csak két Atg8 homológot írtak le. Munkám során reverz genetikai megközelítés alkalmazásával kimutattuk Drosophila melanogaster modellorganizmuson, hogy a lipidálódott Atg8a szükséges az autofágia folyamatához. Ugyanakkor azt is kimutattuk lárvális középbél első felében található vakbelek és a nyálmirigy sejthalál modelljén, hogy a nem lipidálódott forma szerepet játszik az egyedfejlődés függő sejthalálban. Ugyanakkor kimutattuk, hogy az Atg8b kizárólag hím ivarvonalban fejeződik ki és ennek megfelelően erős hím steril fenotípusa van, mivel elvesztette hímivarsejtjei elvesztették a mozgásképességüket. Ugyanakkor ezen szerepének betöltéséhez herék szintjén sem tölt be funkciót az autofágiában. Ezt azzal is igazultuk, hogy a lipidálatlan Atg8b transzgénikus kifejeztetése ivarvonalon képes menekíteni az Atg8b mutáns fenotípusát. Továbbá kísérleteink alapján arra a következtetésre jutottunk, hogy az Atg8a és az Atg8b különböző funkciói a herék ivarvonal szintjén elsősorban nem szekvenciafüggő, hanem génkefejeződés mintázatával és mértékével függ össze. Az Atg8 nem kanonikus funkcióiból levonhatjuk azt a következtetést, hogy bár a különböző lipidációért felelős Atg gének elvesztése az autofágia meghibásodását okozzák, ennek ellenére nem okoznak jelentős fejlődésbiológiai zavart és hím sterilitást.