Hirnasymmetrie ist ein häufiges Merkmal bilateraler Nervensysteme und trägt vermutlich zu einer effizienten parallelen Informationsverarbeitung durch hemisphärische Spezialisierung und verhaltensbezogene Differenzierung bei. In Drosophila melanogaster bietet der Asymmetrische Körper (Asymmetrical Body, AB) des Zentral Komplexes (Central Complex, CX) ein leistungsfähiges Modellsystem, um lateralisierte neuronale Verschaltungen auf zellulärer Ebene zu untersuchen. Dennoch sind die molekularen Mechanismen, die eine gerichtete Lateralität etablieren, bisher nur unzureichend verstanden. In dieser Studie wurde ein forward-genetischer Screen mittels RNAi durchgeführt. Einzelne Gene wurden entweder in spezifischen neuronalen Populationen oder gleichzeitig in mehreren miteinander verschalteten Zelltypen herunterreguliert, um zu testen, ob deren Verlust die AB-Lateralisation beeinträchtigt. Anschließend wurden Lateralitätsphänotypen quantifiziert und Gene, die einen vordefinierten Schwellenwert überschritten, für weiterführende Analysen ausgewählt. Zwei Kandidaten, 18-wheeler (18w) und Dpr-interacting protein ζ (DIP ζ), zeigten zunächst erhöhte bilaterale Phänotypen; jedoch erwies sich ausschließlich DIP ζ im Rescreen als reproduzierbar. Die Herunterregulierung von DIP ζ führte konsistent zu verstärkten Lateralitätsdefekten, wobei die deutlichsten Effekte auftraten, wenn sowohl AB-afferente (Input-) als auch AB-efferente (Output-) Neuronen gleichzeitig betroffen waren. Dies deutet darauf hin, dass DIP ζ innerhalb dieses verschalteten neuronalen Kreises benötigt wird. Entwicklungsanalysen zeigten zudem, dass bilaterale Projektionen bereits im frühen Puppenstadium auftreten, was darauf hindeutet, dass DIP ζ jene Remodellierungsprozesse beeinflusst, die normalerweise zum Rückzug der SAuni-Axone aus der linken Gehirnhemisphäre führen. Im Gegensatz dazu verursachte die alleinige Herunterregulierung in den afferenten Neuronen keine pupalen Phänotypen, sondern reduzierte die Lateralität des AB-Kreises erst im Erwachsenenstadium. Dies spricht für eine zusätzliche, spätere Funktion von DIP ζ bei der Aufrechterhaltung der korrekten hemisphärischen Verschaltung in einem zelltypspezifischen Kontext. Insgesamt identifiziert diese Arbeit DIP ζ als bislang unbekannten Regulator der AB-Lateralisation in Drosophila melanogaster. Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung von Zelladhäsionsmolekülen für neuronales Remodeling und liefern eine Grundlage für zukünftige Studien, die die molekulare Logik hemisphärischer Spezialisierung entschlüsseln sollen.
Leonard Alexander Schönsteiner (Thu,) studied this question.