Tale-Class Homeodomain転写因子、Homothoraxおよび外節、ショウジョウバエ脳の嗅投影ニューロンのコントロール樹状突起および軸索標的化

神経系の正確なニューロン接続は、個々のニューロンの特定の軸索および樹状突起標的に依存します。ショウジョウバエの脳では、嗅覚投射ニューロンは、触角葉からキノコの体や横角などの高次の脳中心に臭気情報を伝えます。ここでは、物語クラスのホメオドメイン転写因子であるHomothorax（HTH）が、投影ニューロンや局所介在ニューロンを含む多くの触角葉ニューロンで発現していることを示しています。さらに、HTHは嗅投影ニューロンの前駆細胞で発現し、HTHの活性は外側の生成に必要であるが、前筋系および腹側系統では必要ありません。MARCM分析は、HTHが触角葉の投影ニューロンの正しい樹状突起ターゲティングに不可欠であることを示しています。さらに、HTHの活性は、投影ニューロンの軸索束化、正しいルーティング、末端分岐に必要です。また、投影ニューロンの樹状突起および軸索の発達には、別の物語クラスのホメオドメインタンパク質（EXD）が必要であることも示しています。EXDの変異は、HTH活性の喪失によって引き起こされる表現型を連想させる投影ニューロン欠陥を引き起こします。二重免疫染色実験により、HTHとEXDは嗅投影ニューロンとその前駆細胞で共発現し、HTHとEXDの発現には互いの遺伝子の活性が必要であることが示されています。したがって、これらの結果は、ショウジョウバエの嗅覚ネットワークの細胞型仕様と正確な配線における物語級ホメオドメインタンパク質の機能的重要性を示しています。

Precise neuronal connectivity in the nervous system depends on specific axonal and dendritic targeting of individual neurons. In the Drosophila brain, olfactory projection neurons convey odor information from the antennal lobe to higher order brain centers such as the mushroom body and the lateral horn. Here, we show that Homothorax (Hth), a TALE-class homeodomain transcription factor, is expressed in many of the antennal lobe neurons including projection neurons and local interneurons. In addition, HTH is expressed in the progenitors of the olfactory projection neurons, and the activity of hth is required for the generation of the lateral but not for the anterodorsal and ventral lineages. MARCM analyses show that the hth is essential for correct dendritic targeting of projection neurons in the antennal lobe. Moreover, the activity of hth is required for axonal fasciculation, correct routing and terminal branching of the projection neurons. We also show that another TALE-class homeodomain protein, Extradenticle (Exd), is required for the dendritic and axonal development of projection neurons. Mutation of exd causes projection neuron defects that are reminiscent of the phenotypes caused by the loss of the hth activity. Double immunostaining experiments show that Hth and Exd are coexpressed in olfactory projection neurons and their progenitors, and that the expressions of Hth and Exd require the activity of each other gene. These results thus demonstrate the functional importance of the TALE-class homeodomain proteins in cell-type specification and precise wiring of the Drosophila olfactory network.