Analysing the role of regulators in glutamine sensing in Drosophila melanogaster

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201912034043
Title: Analysing the role of regulators in glutamine sensing in Drosophila melanogaster
Alternative title: Glutamiinin aistinnan säätelytekijöiden analysoiminen Drosophila melanogaster -malliorganismissa
Author: Kuitunen, Essi
Other contributor: Helsingin yliopisto, Bio- ja ympäristötieteellinen tiedekunta
University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences
Helsingfors universitet, Bio- och miljövetenskapliga fakulteten
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2019
Language: eng
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201912034043
http://hdl.handle.net/10138/308208
Thesis level: master's thesis
Degree program: Genetiikan ja molekulaaristen biotieteiden maisteriohjelma
Master's Programme in Genetics and Molecular Biosciences
Magisterprogrammet i genetik och molekylära biovetenskaper
Specialisation: Genetiikan ja genomiikan opintosuunta
Genetics and Genomics
Genetik och genomik
Abstract: Glutamiini on yksi ihmiskehon yleisimmistä aminohapoista; sillä on tärkeä rooli niin hiilen kuin typenkin aineenvaihdunnassa. Monet soluille välttämättömät reaktiot, kuten proteiinisynteesi ja solujen hapetus-pelkistystasapainon ylläpitäminen, ovat siitä riippuvaisia. Solujen aineenvaihduntaa säädellään ravintoaineiden saatavuuden mukaisesti. Syöpäsolut kuitenkin poikkeavat tästä säätelystä, ja esimerkiksi kiihtynyt glutamiinin aineenvaihdunta tarjoaa niille rakennuspalikoita nopeaan lisääntymiseen sekä työkaluja solulle epäsuotuisissa stressiolosuhteissa selviytymiseen. Tästä johtuen olemme kiinnostuneita selvittämään glutamiinin aistinnan ja aineenvaihdunnan säätelymekanismeja syvällisemmin. Tutkimuksessa käytimme Drosophila melanogaster -malliorganismia. Banaanikärpänen on ideaali valinta, sillä vaikka sen genomi on huomattavasti ihmisgenomia yksinkertaisempi, ovat useimmat geenit ja niiden säätelyreitit hyvinkin konservoituneita lajien välillä. Työssä keskityimme aiemmin löydettyjen säätelytekijäkandidaattien, Forkhead box O (FoxO), Super sex combs (Sxc), Spalt major (Salm) ja Spalt-related (Salr), tutkimiseen. Hyödynsimme kärpäslinjoja, jotka ali- tai yliekspressoivat kandidaattigeenejä ja analysoimme, millaisia fysiologisia tai geneettisiä vasteita havaitsemme, kun kärpäset saavat joko ruokaa glutamiinilla tai ilman glutamiinia. Tuloksista näimme, että foxo ja sxc mutantit ilmensivät glutamiini-intoleranttia fenotyyppiä. Varmistimme myös, ettei fenotyyppi ollut riippuvainen siitä, että mutantit toukat olisivat syöneet eri määrän ruokaa sen glutamiinipitoisuudesta riippuen. Emme huomanneet selkeää glutamiini-intoleranssia kärpäsillä, joilla Salr tai Salm oli aliekspressoitu. Pyrimme ymmärtämään syvällisemmin FoxO:n ja Sxc:n rooleja glutamiinin aineenvaihdunnassa. Aminohappojen hajottaminen tuottaa ammoniakkia, ja toisaalta glutamiinin metabolialla on tärkeä rooli ammoniakin detoksifikaatiossa. Siksi olimme kiinnostuneita, voisiko foxo tai sxc mutanttien hemolymfan pH-arvoissa olla eroja glutamiinia sisältävällä ruoalla vs. glutamiinittomalla ruoalla. Saamiimme tuloksiin nojaten emme kuitenkaan voineet yhdistää FoxO:a tai Sxc:tä glutamiiniperäisen ammoniakin poistamisen säätelyyn. Lisäksi selvitimme FoxO:n roolia kuuden eri geenin, Paics, Uro, Sesn, salr, Prat2, ja Gdh, säätelyssä lusiferaasi-reportterigeeni analyysilla. Tuloksista näimme, että FoxO säätelee niistä jokaisen ekspressiota. Seuraavaksi voisimme hyödyntää tässä työssä rakennettuja plasmideja selvittääksemme, onko soluviljelmän glutamiinipitoisuudella vaikutusta näiden kuuden geenin FoxO:sta riippuvaiseen säätelyyn.Glutamine, the conditionally essential amino acid, is a major carbon and nitrogen carrier required for a range of cell functions, such as protein synthesis and maintaining redox balance. While healthy cells adjust their activities in response to glutamine availability, tumor cells display deregulated glutamine uptake and metabolism allowing quick proliferation and survival in cellular stress conditions. Hence, further knowledge of the glutamine sensing network is of interest. Utilizing Drosophila melanogaster, the roles of formerly identified glutamine sensing regulator candidates, Forkhead box O (FoxO), Super sex combs (Sxc), Spalt major (Salm) and Spalt-related (Salr), were explored. Drosophila is an efficient model organism for analyzing gene regulatory mechanisms, with its simple genome but conserved genes and metabolic pathways. Loss-of function and gain-of-function mutants of the candidates were cultured with/without glutamine, and their physiological response and gene expression changes were analyzed. The results show the glutamine intolerant phenotype of FoxO and Sxc deficiency, not dependent on altered food intake levels of larvae. However, glutamine intolerance of Salr and Salm deficiency was not observed. Moreover, we aimed to gain further insight to the roles of FoxO and Sxc in glutamine metabolism. Since amino acid catabolism produces ammonia, and glutamine metabolism plays a vital role in ammonia detoxification, we performed a pH-based measurement of foxo and sxc mutant larvae hemolymph on food with/without glutamine. However, we could not associate FoxO or Sxc with regulation of glutamine-derived ammonia clearance. In addition, we explored FoxO downstream regulator candidates. Putative promoter areas of Paics, Uro, Sesn, salr, Prat2 and Gdh were cloned into reporter vectors and the luciferase activity was analyzed under the expression of foxo. The results indicate that FoxO is a regulator of all of the 6 genes. Next we could utilize the here constructed plasmids to see whether the FoxO-mediated regulation is affected by altered glutamine levels in cell culture.
Subject: Drosophila melanogaster
glutamiini
ravintoaineiden aistiminen
aineenvaihdunta
säätelytekijä
Glutamine
nutrient sensing
Drosophila melanogaster
metabolism
gene regulation


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Kuitunen_Essi_pro_gradu_2019.pdf 1.799Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record