Death-associated kinase-related (Drak) localization in Drosophila during early embryogenesis

Abstract

Cells can regulate cellular processes by sensing mechanical forces in a process known as mechanotransduction. This can be achieved with cytoskeletal proteins such as actin crosslinking protein filamin. Fruit fly filamin is known as Cheerio (Cher). In this study, I focused on actomyosin regulations during the cellularization phase of Drosophila early embryogenesis. Specifically, I studied filamin, myosin regulatory light chain protein called Spaghetti squash (Sqh), and Death-associated kinase-related (Drak). Prior research has shown that filamin and Sqh colocalize during cellularization. Additionally, Drak binds to filamin, and both Drak and filamin are involved in the regulation of cellularization. Drak also phosphorylates Sqh, but its localization during Drosophila cellularization is unknown. I used Drosophila melanogaster lines that expressed Green fluorescent protein (GFP) or mCherry red fluorescent protein fusions of Cher, Drak, and Sqh. Early embryos were time-lapse imaged with confocal microscopy and analyzed with ImageJ software. Pearson’s Correlation Coefficient (PCC) was calculated for selected region-of-interests. The main results showed that a proportion of Drak localizes to actin front together with Cher. Cher and Sqh PCC increased as cellularization progresses. In contrast, Drak and Cher colocalization remained similar throughout. Drak also localized near cellular cortex between nuclear divisions and throughout the cellularization process. My results suggest that Drak may have a role in both the cortical region and in the cellularization front. These results provide further knowledge for characterizing the mechanically regulated signaling pathways of filamin.

Solut säätelevät monia solun prosesseja aistimalla mekaanisia voimia ja muuttamalla ne biokemiallisiksi signaaleiksi. Yksi tähän osallistuvista proteiineista on aktiinisäikeitä yhteenliittävä filamiini. Banaanikärpäsen filamiini on nimeltään Cheerio (Cher). Tutkimuksessa keskityin aktomyosiinin säätelyyn Drosophila-kärpäsen alkion varhaisen solujen muodostumisen aikana. Erityisesti tarkastelin filamiinin, myosiinin säätelyalayksikköä nimeltä Spaghetti squash (Sqh) ja solukuolemaan liittyvää proteiinikinaasin (Drak) lokalisaatioita. Aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että filamiini yhteislokalisoituu Sqh:n kanssa varhaisen solujen muodostumisen aikana. Lisäksi Drak sitoutuu filamiiniin, ja sekä Drak että filamiini osallistuvat varhaisen solujen muodostumisen säätelyyn. Drak pystyy myös säätelemään Sqh:tä fosforylaation kautta, mutta sen lokalisaatio ei ole tiedossa. Käytin tutkimuksessa Drosophila melanogaster -linjoja, jotka ilmaisivat vihreätä fluoresoivaa proteiinia (GFP) tai punaista fluoresoivaa proteiinia (mCherry) Cher:n, Drak:n ja Sqh:n proteiiniyhdisteinä. Varhaiset kärpäsalkiot kuvattiin aikaseurannalla konfokaalimikroskoopilla ja analysoitiin ImageJ -ohjelmalla. Pearsonin kolokalisaatiokerroin (PCC) laskettiin valituille kohdealueille. Tutkimuksen päätulos osoitti, että Drak lokalisoituu osittain aktiinifronttiin Cher:n kanssa. Cher:n ja Sqh:n PCC kasvaa aktiinifrontin edetessä, kun taas Drak:n ja Cher:n välillä se pysyy samana. Drak-signaali lokalisoitui myös lähellä solukerrosrakennetta tumanjakautumisten välillä ja solujen muodostumisen aikana. Tutkimukseni tulokset viittaavat siihen, että Drak-proteiinilla voi olla rooli solukuoren alueella sekä aktiinifrontissa. Nämä tulokset tarjoavat myös lisätietoa filamiinin mekaanisesti säädellyn signaloinnin karakterisoinnista.