Characterization of novel regulators of the TGF-β/BMP pathway in proliferation and differentiation in Drosophila melanogaster

• Type: Thesis
• Date: 2023-10-11

Authors

Adriana Valentim Serra (Author) FMUP

Thesis

Characterization of novel regulators of the TGF-β/BMP pathway in proliferation and differentiation in Drosophila melanogaster

Master's Degree

Dissertation

Scientific classification

FOS: Natural sciences

Associated Institutions

FMUP - Faculdade de Medicina da Universidade do Porto

Other information

Resumo (PT): A via de sinalização da TGF-β, altamente conservada entre metazoários, é uma complexa via de sinalização celular que regula uma ampla variedade de processos biológicos, incluindo crescimento celular, diferenciação, apoptose e resposta imune. Em Drosophila, esta via de sinalização encontra-se dividida em 2 ramos, Activinas e Proteínas Morfogenéticas Ósseas (BMPs), que são ativadas por diferentes ligandos. A I-Smad Daughters against Dpp (Dad) é uma molécula que atua como um efeito inibidor da via. Nesta tese, caraterizamos Dad quanto à localização e função. Predominantemente, Dad localiza-se no nucléolo e na membrana plasmática, inibindo a fosforilação de Mad e o desenvolvimento da retina. Utilizando uma abordagem baseada em proteómica, o nosso laboratório identificou potenciais novos parceiros de Dad na via de sinalização da TGF-β. A proteína Arouser (Aru) foi identificada como potencial parceiro de ligação à proteína Dad, em condições em que a via está hiperativada. A proteína CG8907 (CG) é um parálogo de Aru, portanto, este estudo tem como objetivo compreender se e como estes dois genes podem modificar o fenótipo da desregulação de Dad no olho e na asa de Drosophila. Para isso, exploramos várias ferramentas genéticas, como RNA de interferência e o knockout de genes mediado por CRISPR/Cas9. Investigações adicionais levaram à identificação de uma interação genética entre a sinalização da TGF-β, particularmente entre CG e Dad. No olho de Drosophila, CG tem um impacto na função e expressão de Dad, modificando os fenótipos de sobreexpressão de Dad, tanto nos discos imaginais como nas retinas adultas. Na asa de Drosophila, CG também afeta a função e expressão de Dad, no entanto, o impacto não é tão forte como no olho.

Abstract (EN): The TGF-β signaling pathway, highly conserved among metazoans, is a complex cellular signaling pathway that regulates a wide range of biological processes, including cell growth, differentiation, apoptosis, and immune response. In Drosophila, this signaling pathway is divided into two branches, Activins, and Bone Morphogenetic Proteins (BMPs), which are activated by different ligands. The I-Smad Daughters against Dpp (Dad) is a molecule that acts as a feedback inhibitor of the pathway. Dad has been shown to function by binding the type I receptor for Dpp, and preventing the phosphorylation and activation of the effector R-Smad. In this thesis, we characterize Dad in terms of location and functions. Predominantly, Dad localizes at the nucleolus and plasma membrane, inhibiting Mad phosphorylation and retinal development. Using a proteomics-based approach, our lab has identified potential new partners of Dad in the TGF-β signalling pathway. The Arouser (Aru) protein have been identified as potential protein binding partner of Dad, in conditions where the pathway is hyperactivated. The CG8907 (CG) protein is paralog to Aru, therefore, this study aims to understand if and how these two genes can modify the phenotype of Dad missregulation in the Drosophila eye and wing. For that aim, we explore various genetic tools such as RNA interference, CRISPR/Cas9-mediated gene knockout. Further investigation has led to the identification of a genetic interaction between TGF-β signaling, particularly between CG and Dad. In Drosophila eye, CG has an impact in Dad’s function and expression, modifying the Dad’s overexpression phenotypes, both in the imaginal discs and in adult retinas. In the Drosophila wing, CG also affects Dad function and expression, however, the impact is not as strong as in the eye.

Language: English

No. of pages: 76