title: Establishing a screen for enhancers active in Drosophila embryogenesis
Creators: name: Stampfel, Gerald
Publisher: name: :none
Year: 2011

description: Enhancer sind massgeblich an der Regulation zeitlicher und raumlicher Genexpression beteiligt. Ein starker Indikator für die Relevanz von Enhancern ist die Beobachtung, dass die DNA-Sequenz eines Enhancers gekoppelt an ein Reportergen zu einem gewebe-spezifischen Expressionsmuster dieses Gens führt. Die essentiellen Teile einer Enhancer Sequenz die dessen Funktion zugrunde liegen sind jedoch noch nicht bekannt. Um dieses Problem genauer zu ergründen, ist die Analyse einer grossen Anzahl an systematisch verifizierten Enhancern nötig. Da sich die bisherige Forschung jedoch weitgehend mit regulatorischen Regionen einzelner Gene in unterschiedlichen experimentellen Versuchsanordnungen und Organismen beschaftigt hat, existiert eine derartige Ressource noch nicht. Daher stellen wir eine Methode zur systematischen Identifizierung von embryonalen Enhancern in der Taufliege Drosophila Melanogaster vor. Insgesamt haben wir 981 potentielle Enhancer mithilfe von Reporter-Assays auf ihre zeit- und gewebsspezifische Aktivität hin untersucht. Eine unserer zentralen Beobachtungen zeigte einen graduellen Anstieg der Zahl aktiver Enhancer mit foranschreitender Embryonalentwicklung. Diese Beobachtung lasst sich durch Arbeiten anderer Forschungsgruppen erklaren, wonach im Laufe der Embryogenese sowohl die Zahl der Gewebe als auch die Komplexitat des Genexpressionsmuster in den einzelnen Geweben zunimmt. Der dadurch enstehende Bedarf an zusatzlicher Regulation erklart den beobachteten Anstieg aktiver Enhancer in spaten Embryogenese-Stadien. Um eine weitergehende Analyse unserer untersuchten aktiven Enhancer, welche unterschiedliche zeit- und gewebsspezifische Aktivitatsmuster zeigen, zu ermöglichen, wurde von uns ein computergestütztes Bildanalyseverfahren entwickelt. Dadurch konnten unsere Proben automatisiert auf zeitliche und raumliche Aktivitat analysiert und visuell dargestellt werden. Zusammenfassend stellen unsere Resultate eine zuverlassige Ausgangsbasis für weitere Analysen dar die in der Zukunft zum genaueren Verstandnis des zentralen Zusammenhangs zwischen der Sequenz und der Aktivitat eines Enhancers beitragen können.
description: Enhancers are critical determinants of spatio-temporal gene expression. An enhancer's sole DNA sequence, cloned upstream of a reporter gene, is sufficient to drive expression which partially or fully resembles the endogenous gene's pattern. The sequence determinants which give rise to this specific activity are, however, unclear. While previous resarch concentrated on dissecting regulatory regions of individual genes, a large-scale approach might be needed to find shared sequences among enhancers with similar activity and thereby improve our understanding of the regulatory code. This thesis reports on a method for the identification and analysis of enhancers active in the embryogenesis of the common fruit fly Drosophila Melanogaster. Upon screening 981 enhancer candidates using an in-vivo reporter assay, we find 403 (41\%) to be active in at least one stage of development. Additionally, we find the fraction of active elements to increase as the developing embryo becomes more complex over time. For further analysis, we developed a computational pipeline enabling us to find elements of similar spatio-temporal activity and visualize their pattern over time and space. Overall, our results provide a reliable basis for future analysis which may lead to the identification of sequence elements determining an enhancer's specific activity.