[Lack of GAGA protein in Trl mutants causes massive cell death in Drosophila spermatogenesis and oogenesis]

Белок дрозофилы GAGA (GAF) является фактором эпигенетической регуляции транскрипции большой группы генов с широким разнообразием клеточных функций. GAF кодируется геном Trithorax-like (Trl), который экспрессируется в различных органах и тканях на всех стадиях онтогенеза дрозофилы. Мутации этого гена вызывают множественные нарушения развития. В предыдущих работах мы показали, что этот белок необходим для развития половой системы как самцов, так и самок дрозофилы. Снижение экспрессии гена Trl приводило ко множественным нарушениям спермато- и оогенеза. Одно из значительных нарушений было связано с массовой деградацией и потерей клеток зародышевого пути, что позволило предположить, что этот белок вовлечен в регуляцию клеточной гибели. В представленной работе мы провели более детальное цитологическое исследование, чтобы определить, какой тип гибели клеток зародышевого пути характерен для Trl-мутантов, и происходят ли нарушения или изменения этого процесса по сравнению с нормой. Полученные результаты показали, что недостаток белка GAF вызывает массовую гибель клеток зародышевого пути как у самок, так и самцов дрозофилы, но проявляется эта гибель в зависимости от пола по-разному. У самок, мутантных по гену Trl, фенотипически этот процесс не отличается от нормы и в гибнущих яйцевых камерах выявлены признаки апоптоза и аутофагии клеток зародышевого пути. У самцов, мутантных по гену Trl, в отличие от самок, не обнаружены признаки апоптоза. У самцов мутации Trl индуцируют массовую гибель клеток через аутофагию, что не характерно для сперматогенеза дрозофилы и не описано ранее ни в норме, ни у мутаций по другим генам. Таким образом, недостаток GAF у мутантов Trl приводит к усилению апоптотической и аутофагической гибели клеток зародышевого пути. Эктопическая клеточная гибель и атрофия зародышевой линии, вероятно, связаны с нарушением экспрессии генов-мишеней GAGAфактора, среди которых есть гены, регулирующие как апоптоз, так и аутофагию.

State of Drosophila melanogaster Ovaries after a Full Cycle of Gametogenesis under Microgravity Modeling: Cellular Respiration and the Content of Cytoskeletal Proteins

The effect of weightlessness on gametogenesis and the functional state of female germ cells are still poorly understood. We studied the ovaries of Drosophila melanogaster, the full development cycle of which (from zygote to sexually mature adults) passed under simulated microgravity by a random positioning machine. The rate of cellular respiration was studied by polarography as a parameter reflecting the functional state of mitochondria. The content of cytoskeletal proteins and histones was determined using Western blotting. The relative content of mRNA was determined using qRT-PCR. The results obtained indicated an increase in the rate of cellular respiration under simulated microgravity conditions during the full cycle of gametogenesis in Drosophila melanogaster due to complex I of the respiratory chain. In addition, an increase in the contents of actin cytoskeleton components was observed against the background of an increase in the mRNA content of the cytoskeleton’s encoding genes. Moreover, we observed an increase in the relative content of histone H3 acetylated at Lys9 and Lys27, which may explain the increase in the expression of cytoskeletal genes. In conclusion, the formation of an adaptive pattern of functioning of the Drosophila melanogaster ovaries that developed under simulated microgravity includes structural and functional changes and epigenetic regulation.

Murder on the Ovarian Express: A Tale of Non-Autonomous Cell Death in the Drosophila Ovary

Throughout oogenesis, Drosophila egg chambers traverse the fine line between survival and death. After surviving the ten early and middle stages of oogenesis, egg chambers drastically change their size and structure to produce fully developed oocytes. The development of an oocyte comes at a cost, the price is the lives of the oocyte’s 15 siblings, the nurse cells. These nurse cells do not die of their own accord. Their death is dependent upon their neighbors—the stretch follicle cells. Stretch follicle cells are nonprofessional phagocytes that spend the final stages of oogenesis surrounding the nurse cells and subsequently forcing the nurse cells to give up everything for the sake of the oocyte. In this review, we provide an overview of cell death in the ovary, with a focus on recent findings concerning this phagocyte-dependent non-autonomous cell death.

Loss of Drosophila E3 Ubiquitin Ligase Hyd Promotes Extra Mitosis in Germline Cysts and Massive Cell Death During Oogenesis

The Drosophila hyperplastic disc (hyd) gene is the ortholog of mammalian tumor suppressor EDD, which is implicated in a wide variety of cellular processes, and its regulation is impaired in various tumors. It is a member of the highly conserved HECT family of E3 ubiquitin ligases, which directly attach ubiquitin to targeted substrates. In early works, it was shown that Drosophila Hyd may be a tumor suppressor because it is involved in the control of imaginal-disc cell proliferation and growth. In this study, we demonstrated that Hyd is also important for the regulation of female germ cell proliferation and that its depletion leads to additional germline cell mitoses. Furthermore, we revealed a previously unknown Hyd function associated with the maintenance of germ cells' viability. A reduction in hyd expression by either mutations or RNA interference resulted in large-scale germ cell death at different stages of oogenesis. Thus, the analysis of phenotypes arising from the hyd deficiency points to Hyd's role in the regulation of germline metabolic processes during oogenesis.