Drozophila jó modellállat, mert: - genomja szekvenált (adatbázisok) - legtöbb génre deficiencia ill. mutáció kül. izogenizált vonalakban (törzsközpontok) - genetikai manipuláció szempontjából nagyon megbízható szervezet - gyorsan létre lehet hozni nagy számú, genetikailag meghatározott egyedet, és kontrolált körülmények között fent lehet tartani

Kvantitatív bélyegek általános jellemzői: - folyamatos eloszlás - poligénesség - környezeti tényezők befolyásoló hatása Elmúlt pár évtizedben számos kulcs gén lett azonosítva Drosophilában, melyek hatással vannak a viselkedésre: dunce memória rutabaga tanulás period helyváltoztató mozgás cirkadián aktivitása

Különböző tesztek a Drosophila viselkedésének vizsgálatára udvarlási viselkedés: - udvarlási látenciaidő - közösülési látenciaidő

aggresszió: - egy meghattározott alkohol-teszt: aggresszió: - egy meghattározott időszakon belüli aggresszív összecsapások száma szaglási viselkedés:

lárvális feldúló viselkedés ülő lárva – kis területen eszik foraging : ciklikus GMP-függő protein kináz vándorló lárva – nagy területen eszik

- a komplex viselkedés moduláris: udvarlási viselkedés: - felismerés - tájékozódás - mozgás - szárny vibráció - kopuláció

A szükséges minta mérete variancia a párzási látenciában: 16min2 → 2 perc különbség vizsgálatához (0,5σ) 84 egyed szükséges 100min2 → 2 perc differencia vizsgálatához (0,2σ) 525 egyed szükséges

A vizsgálat során figyelembe kell venni: - szexuális dimorfizmus viselkedésben játszott szerepe → ált. vizsgálatokban mindkét nemből azonos számú egyed kell, mivel a Drozophila transzkriptom 50%-a, vagy több mutat eltérést a nemek között → csak az egyik nemben megfigyelhető hatás (sex-specific effects) → a hatás mindkét nemnél megfigyelhető, de különböző mértékű (sex-biased effects) → a hatás mindkét nemnél megfigyelhető, de ellentétes irányú (sex-antagonistic effects) - genetikai háttér: - Canton-S legyek – kis mennyiségű szagra válasz - Samarkend legyek – ritkán hasonló

- környezeti változások zavaró hatása (hőmérséklet, páratartalom, légnyomás, mozgási aktivitás napi váltakozása) - genotype by enviroment interaction: kölcsönhatás, amikor 2 genotipus különbözik a megváltozott környezetre adott válaszában

Varianciaanalízis (analysis of variance /ANOVA/) Y= μ + G + Er Y: egyedek megfigyelt értéke μ: átlag középérték G: genotipikus hatás Er: változás a genotipusokon belül G szignifikáns G nem szignifikáns a genotipikus hatás akkor szignifikáns, ha az adott genotípusú egyedek viselkezése hasonlóbb, mint a különböző genotipusú egyedeké

Kísérleti stratégia Drosophila viselkedési jellegek kvantitatív analízisére Exelixis - nehezen megfogható fenotipikus változás

A természetes változatokban szerepet játszó gének térképezése QTL (Quantitative trait loci) térképezés: - egy vagy több QTL-t tartalmazó régió feltérképezése, mely érinti a viselkedésben történt változást 1. Genetikai mintavétel - nagy számú beltenyésztett vonal előállítás a természetes populációból, melyben a keresett jellemzőre tudunk szelektálni - mesterséges szelekciót végezve csökkenthetjük vagy éppen felerősíthetjük az adott viselkedés kifejeződését

A természetes változatokban szerepet játszó gének térképezése Irányelvek: - nagy alappopulációt használunk - minden kiválasztott vonalat többször mérünk - kell egy kontroll vonal, melyben a beltenyésztés hatására létrejövő leromlást mérjük - minimalizálni kell a genetikai sodródás hatását a szelekció alatt a populáció méretének maximalizálásával - kb. 25 generáció után le kell állítani a szelekciót a várható spontán mutációk kizárása érdekében

A természetes változatokban szerepet játszó gének térképezése 2. QTL térképezése - standard rekombinációs térképezéssel (RILs:Recombinant inbred lines) szükséges: - óriási számú rekombináns - a polimorfikus molekuláris markerek ultra-nagy sűrűségű térképe

A természetes változatokban szerepet játszó gének térképezése Komplementációs analízis: - a QTL régió beazonosítása után - leszűkítjük a QTL intervallumot és azonosítjuk a jelölt géneket - Drosophila: (DrosDel, Exelixis) - deficienciák - mutációk co-izogenizált háttéren - azonosítás komplementációs teszttel történik

A természetes változatokban szerepet játszó gének térképezése Linkage-disequilibrium(LD) mapping: célja: - meghatározni, hogy a jelölt gén kapcsolatban van-e a viselkedésben történt változással - meghatározni a változás okát (szekvenciaváltozás), és megállapítani, hogy ez a fenotipikus értékkel statisztikusan szignifikáns kapcsolatban áll-e → minden polimorfizmusra statisztikus tesztet kell végrehajtani - a gént és a szomszédos régiókat is fel kell térképezni, hogy meghatározzuk az LD pontos méretét

Transcriptional profiling

Transcriptional profiling - specifikus expressziós változások, melyet egy egyszeres mutáció okoz, hatással van a jellemre - a transzkripciós „bőség” egy kvantitatív jellemző →teljes genominális expressziós vizsgálat standard feltételek: 1. 50, vagy több légy minden genotipusból → elegendő RNS a hibridizációhoz 2. transzkripció cirkadián aktivitása → mintavétel a napnak ugyanabban a szakában 3. legalább két független készlet, RNS extrakció és hibridizáció szükséges a statisztikai analízishez (fluoreszcens festékek felcserélése)

false negative false pozitive

Episztázis - két géntermék egymásra hatása - interakcióvizsgálat co-izogenizált mutánsokkal, melyek szerepet játszanak a viselkedés kialakításában (enhanszer és szupresszor hatás) - hasonló viselkedést okozó mutációk → fél-diallél keresztezés (co-izogenizált háttér) n(n-1)/2 12 mutáció 66 transzheterozigóta - exponenciálisan nő az n értékének növekedésével

Pleiotrópia - egy gén több viselkedésben szerepet játszik egy gén – több hatás

Feladatok a jövőben - a gének között fellépő episztázis milyenségének vizsgálata - annak meghatározása, hogy hogyan szabályozza a genetikai hálózat a fejlődés folyamán a viselkedésben bekövetkező változások - annak vizsgálata, hogy hogyan alakul át a genetikai hálózat a fizikai és szociális környezet megváltozása által és milyen mértékben különbözik a nemek között - a microarray vizsgálatok jó eszközt jelentenek a komplex tulajdonságok alapjának meghatározásához - elsősorban a jövőben a neuronok különböző alpopulációjának vizsgálatával próbálnak egyre közelebbi képet kapni a viselkedés kialakulásáról

Köszönöm a figyelmet!