34.4.2.8 Drosophila-Genetik zeigt überlappende Elemente zwischen visueller und olfaktorischer Signaltransduktion

Verhaltensbiologische Versuchsanordnungen bieten die einfachste Methode, um schnell und ohne elektrophysiologischen Aufwand Mutationen des olfaktorischen Systems zu isolieren, z.B. als Änderungen des chemotaktischen Verhaltens. Man kann Drosophila-Larven in einer Petrischale alternativen chemischen Agenzien aussetzen oder adulte Fliegen in einem T-Rohr mit olfaktorischen Reizen konfrontieren. Natürlich werden dabei auch pleiotrope Phänotypen von Allelen erfaßt, die ganz andere Elemente der Reaktionskette betreffen, zum Beispiel solche, die mit der Signaltransduktion und Reizleitung zu tun haben oder solche, die für die Anlage von Sinneszellen oder Sinnesorganen von Bedeutung sind. Gerade was Photorezeptoren anbelangt, gibt es eine Reihe von Mutationen, die entweder individuelle Zellen (sevenless) oder Zellgruppen (no ocelli, eyes absent, eyeless) eliminieren. Mutationen in neurogenen Genen führen zu einer Änderung der Borstenzahl, die ja sensorische Organe darstellen (s. 34.3.1). Einige der olfaktorischen Mutationen wurden auch bei der Suche nach Verhaltens- und Lernmutationen gefunden, bei der oft olfaktorische Reize als Lernmuster dienen.

Ein Beispiel für die Pleiotropie von Allelen, die nur indirekt mit der Sinneswarnehmung in Drosophila zu tun haben, ist das Gen pentagon, welches eine reduzierte olfaktorische Empfindlichkeit für Benzaldehyd (Bittermandelöl) aufweist. Einige Allele dieses Gens zeigen auch Defekte in der Pigmentierung und damit im Melanin-Metabolismus. Catecholamine, die wichtige Neurotransmitter im Nervensystem sind, haben einige der biosynthetischen Routen gemein mit der Melaninbildung. Es liegt daher der Schluß nahe, daß Dopamin oder Serotonin bei der Übertragung speziell von Benzaldehyd-induzierten Sinnesreizen eine Rolle spielen.

Ein anderes Gen, das bei einem Screen nach olfaktorischen Mutationen gefunden wurde, entpuppte sich als Allel eines bereits bekannten Locus mit einem Phänotyp im visuellen System. retinal degeneration B (rdgB) verursacht Schäden an der Photorezeptormembran, gefolgt von einer Degeneration der Photorezeptoren, wenn homozygote Träger dem Licht ausgesetzt werden. Das Gen codiert für Phosphatidyl-Inositol-Phosphotransferase, ist also im Stoffwechsel des in der Signaltransduktion zentralen Second Messengers Inositol-trisphosphat (IP3) von Bedeutung. Damit ist erwiesen, daß dieser Metabolit sowohl für die Photo-Signaltransduktion von Bedeutung ist, als auch für die olfaktorische Wahrnehmung. Konsequenterweise haben auch Mutationen im Gen für Phospholipase C einen allgemeinen olfaktorischen Phänotyp. Phospholipase C hydrolysiert Phosphatidylinositol-4,5-bisphosphat zu IP3 und 1,2-Diacylglycerin (DAG). Eine andere olfaktorische Mutante stellte sich als Allel des paralytic-Locus heraus, der für einen Natriumkanal codiert.