Thioredoxins and gene regulation in the Drosophila germline

Sammanfattning: Spermatogenesen är i många organismer en av de mest dramatiska förvandlingar som en cell kan genomgå – en vanlig, rund, diploid cell omvandlas till en nålformad, haploid cell med ett tätt packat cellmaskineri. I bananfluga, Drosophila melanogaster, innebär denna process flera karaktäristiska stadier. Ett av dessa är det primära spermatocyt-stadiet, som infaller innan cellen påbörjar meios-delning. Stadiet karaktäriseras av en uppluckrad kromatinstruktur i cellens kärna och ovanligt höga transkriptions- och translationshastigheter, för att producera allt det mRNA och de proteiner som behövs senare under spermatidomvandlingen. Två av de proteiner som uttrycks i höga nivåer i primära spermatocyter är ThioredoxinT (TrxT) och Painting of fourth (POF).Thioredoxiner är små proteiner som har som funktion att reducera disulfidbryggor i andra proteiner, en mekanism som används i många olika fysiologiska sammanhang. I denna avhandling visar jag att TrxT-genen kodar för ett testikelspecifikt thioredoxin som binder specifikt till Y-kromosom-loopar i primära spermatocyter. TrxT-genen ligger precis bredvid deadhead (dhd), en gen som kodar för ett hon-specifikt thioredoxin som är lokaliserat till cellkärnorna i flugans äggstockar. Ett tredje thioredoxin i Drosophila är det allmänt uttryckta Thioredoxin-2 (Trx-2). Jag har upptäckt att flugor som saknar Trx-2 är livsdugliga, men att de lever kortare än vildtypsflugor, medan flugor med extra mycket Trx-2 har en ökad tålighet mot oxidativ stress. Slående nog är en total avsaknad av alla tre thioredoxiner inte förenat med letalitet, tvärtemot vad man skulle kunnat vänta sig. Alla tre thioredoxiner finns i de olika Drosophilider som undersökts och den ovanliga genorganisation som delas av TrxT och dhd är generellt konserverad.Gen-namnet Painting of fourth härstammar från upptäckten att POF binder till (”målar”) Drosophilas kromosom 4. Jag visar i min avhandling att POFs bindning till den fjärde kromosomen är bevarad i olika Drosophila-arter och att POF kolokaliserar med både ett protein och en histon-modifiering, som är förknippade med doskompensation, i arter där POF också binder till hanens X-kromosom. POF uttrycks överallt i både honor och hanar, men i väldigt höga nivåer i hanens testiklar. Jag visar här att POF finns i cellkärnan hos primära spermatocyter, men också i kärnan på mognande spermatider, och att avsaknad av POF in hanens könsceller orsakar en global nedreglering av gener som ligger på kromosom 4. Kombinationen av mina POF- resultat tyder på att POF har en viktig funktion i det första kända fallet av genreglering av en hel autosomal kromosom.