title: The Arf-GEF Schizo directs myoblast fusion through activation of the D-Arf1 GTPase, whereas the Arf-GAP D-Git controls targeting of muscles cooperating with the D-Arf6 GTPase
title: Der Arf-GEF Schizo fördert die Fusion der Myoblasten über die Aktivierung der D-Arf1-GTPase während der frühen Myogenese von Drosophila melanogaster, während der Arf-GAP D-Git in Kooperation mit D-Arf6 die Wegfindung der Muskeln in der späten Myogenese beeinflusst
Creators: name: Dottermusch, Christine
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2011
Subjects: Entwicklungsbiologie
Muskelentwicklung
myogenesis
Taufliege
Developmental Biology
Biowissenschaften, Biologie

description: The multinucleated somatic body
      wall musculature of Drosophila melanogaster arises through
      the heterologous fusion of so called founder cells (fc) and
      fusion compentent myoblasts (fcm). Mutants for schizo display
      only unfused myoblasts thus demonstrating an essential role
      of Schizo for the fusion process. Cell-type specific rescue
      experiments provided strong evidence for Schizo being
      required in both fcs and fcms. schizo encodes for a
      guanine-nucleotid-exchange factor (GEF) that catalyzes the
      GDP/GTP-exchange on small GTPases of the
      ADP-ribosylation-factor (Arf)-family. One aim of this work
      was therefore to address which of the Drosophila Arf-GTPases,
      D-Arf1, D-Arf2 or D-Arf6, gets activated through Schizo
      during myoblast fusion. Interestingly, the introduction of an
      activated form of D-Arf1 was able to partially rescue the
      schizo mutant fusion phenotype indicating that Schizo directs
      myoblast fusion through activation of D-Arf1 and not D-Arf6,
      which is in contrast to the vertebrate homologue of Schizo,
      Brag2. This assumption is further supported by
      Yeast-Two-Hybrid data which accounted for an interaction
      between Schizo and the GDP-bound form of D-Arf1. However,
      loss of D-Arf1 activity did not result in fusion defects.
      This could be either due to maternal provided d-arf1 mRNA or
      functional redundancy to D-Arf2, since redundancy with D-Arf6
      could be excluded. Genetic interaction studies as well as
      rescue experiments with known important actin regulators
      furthermore argue against the assumption from Chen et al.
      (2003) Schizo being involved in actin-cytoskeleton
      rearrangement by localizing the Rac-GTPase, and are
      consistent with the finding that Schizo acts as a GEF for
      D-Arf1. Additionally, the mRNA distribution pattern of
      putative Drosophila Arf-GTPase activating protein (Arf-GAP)
      encoding genes was examined in order to identify the Arf-GAP
      which might catalyze the hydrolysis of D-Arf1-GTP during
      myoblast fusion. Among them, the Drosophila homologue of
      mammalian Git1, D-Git, was identified to be enriched in the
      mesoderm. Deletion mutants for d git do not display myoblast
      fusion defects, but show a failure in pathfinding and
      morphogenesis particularly in ventral muscles. During
      pathfinding , multinucleated muscles stretch in direction to
      their epidermal attachment sites, in doing so establish
      actin-rich filpodia which sense the environment for guiding
      signals. In accordance with D-Gits role in late aspects of
      muscle development D-Git protein concentrates at the end of
      growing muscles. However, interaction and localization
      studies with the adhesion-associated protein Paxillin were
      not able to uncover a linkage between muscle guidance and
      integrin-mediated muscle adhesion to attachment sites. But
      interestingly, genetic interaction studies revealed a
      cooperation between D-Git and the D-Arf6 GTPase during muscle
      pathfinding, through which most likely external pathfinding
      signals are transmitted to the actin cytoskeleton and/or
      membrane recycling at the end of the muscles to allow proper
      muscle guidance to their appropriate target site.
description: In Drosophila melanogaster
      entstehen die mehrkernigen Muskeln der Körperwandmuskulatur
      durch die heterologe Fusion von Founderzellen (FCs) und
      Fusions-kompetenten Myoblasten (FCMs). Mutanten für das Gen
      schizo weisen nur unfusionierte Myoblasten auf, was auf eine
      essentielle Funktion dieses Gens für den Fusionsprozess
      hinweist. Zelltyp-spezifische Rettungsexperimente konnten
      zeigen, dass Schizo sowohl in FCs als auch in FCMs benötigt
      wird. Schizo kodiert für einen
      Guanin-Nukleotid-Austauschfaktor (GEF), welcher den
      GDP/GTP-Austausch an Arf-GTPasen katalysiert. Ein Ziel dieser
      Arbeit war es daher, zu analysieren, welche der Drosophila
      Arf-GTPasen, D-Arf1, D-Arf2 oder D-Arf6, während der
      Myoblastenfusion von Schizo aktiviert wird. Anders als das
      Vertebraten Homolog Brag2 scheint Schizo die Myoblastenfusion
      über die Aktivierung der D Arf1-GTPase und nicht der
      D-Arf6-GTPase zu fördern, da die Einführung der aktivierten
      Form von D-Arf1 eine partielle Rettung des schizo induzierten
      Fusionsdefekt bewirkte. Diese Vermutung wird zudem durch
      Hefe-Zwei-Hybrid-Daten unterstützt, in denen eine Interaktion
      zwischen Schizo und der GDP-gebundenen Form beobachtet werden
      konnte. Jedoch resultierte der Verlust der D-Arf1-Aktivität
      nicht in Fusionsstörungen. Dies könnte durch die maternal
      bereitgestellte mRNA von d-arf1 oder durch eine funktionelle
      Redundanz mit D-Arf2 begründet sein, da eine funktionelle
      Redundanz mit D Arf6 ausgeschlossen werden konnte. Genetische
      Interaktionsstudien und Rettungsexperimente mit bekannten
      Aktin-Regulatoren widerlegen zudem die Vermutung von Chen et
      al. (2003), dass Schizo über die Lokalisation der Rac-GTPase
      an der Umstrukturierung des Aktin-Zytoskeletts beteiligt ist
      und stehen im Einklang damit, dass Schizo ein GEF für D-Arf1
      ist. Des Weiteren wurde das mRNA Verteilungsmuster von
      Drosophila Arf-GTPase-aktivierende Proteinen (Arf-GAPs)
      untersucht, die möglicherweise an der Hydrolyse des
      D-Arf1-GTP während der Myoblastenfusion beteiligt sein
      könnten. Unter diesen konnte das Drosophila Homolog von Git1,
      D Git, als im Mesoderm angereicherter Arf-GAP identifiziert
      werden. Die in dieser Arbeit erfolgreich generierten Mutanten
      für d-git zeigen zwar keine Fusionsdefekte, weisen jedoch
      Fehler in der Wegfindung und Morphogenese insbesondere der
      ventralen Muskeln auf. Während der Wegfindung strecken sich
      mehrkernige Muskeln in Richtung ihrer epidermalen
      Anheftungsstelle, wobei sie an ihren Enden Aktin-reiche
      Filopodien ausbilden, welche die Umgebung auf leitende
      Signale absuchen. In Übereinstimmung mit einer Funktion von
      D-Git in den späten Aspekten der Muskelentwicklung befindet
      sich das D-Git Protein konzentriert an den Enden der
      wachsenden Muskeln. Interaktions- und Lokalisationsstudien
      mit dem Adhäsions-assoziiertem Protein Paxillin zeigen, dass
      die Wegfindung der Muskeln nicht mit der
      Integrin-vermittelten Adhäsion der Muskeln gekoppelt ist.
      Genetische Interaktionsstudien konnten jedoch belegen, dass
      D-Git während der Wegfindung der Muskeln mit der
      D-Arf6-GTPase kooperiert, wodurch es wahrscheinlich externe
      Wegfindungssignale auf das Aktin-Zytoskelett und/oder den
      Membrantransport in den Enden der Muskeln überträgt.