Ectopic Expression of Human, Mouse, and Fruit Fly Aryl Hydrocarbon Receptor in Drosophila melanogaster Tissues

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The aryl hydrocarbon receptor (AHR) is a ligand-dependent transcription factor and its target genes play a fundamental role in detoxification, regulation of developmental processes, maintenance of homeostasis, as well as in the occurrence of oncological and autoimmune diseases and drug metabolism. The high conservatism of vertebrate AHR allowed us to study its functions in vivo using transformed Drosophila melanogaster fruit flies with human or mouse AHR gene and compare the ectopic effect of their expression with the expression of spineless gene, Drosophila AHR homologue. This work demonstrates for the first time that vertebrate AHR exhibits its functional activity in Drosophila embryogenesis, in leg imaginal discs and in somatic cells of female reproductive system in the absence of exogenous ligands.

About the authors

D. Yu. Baranova

Institute of Biology and Chemistry Moscow Pedagogical State University

Email: vorontsova@idbras.ru
Russia, 119992, Moscow

A. A. Akishina

Koltzov Institute of Developmental Biology of Russian Academy of Sciences

Email: vorontsova@idbras.ru
Russia, 119334, Moscow

R. O. Cherezov

Koltzov Institute of Developmental Biology of Russian Academy of Sciences

Email: vorontsova@idbras.ru
Russia, 119334, Moscow

D. A. Kulikova

Koltzov Institute of Developmental Biology of Russian Academy of Sciences

Email: vorontsova@idbras.ru
Russia, 119334, Moscow

I. B. Mertsalov

Koltzov Institute of Developmental Biology of Russian Academy of Sciences

Email: vorontsova@idbras.ru
Russia, 119334, Moscow

O. B. Simonova

Koltzov Institute of Developmental Biology of Russian Academy of Sciences

Email: vorontsova@idbras.ru
Russia, 119334, Moscow

J. E. Vorontsova

Koltzov Institute of Developmental Biology of Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: vorontsova@idbras.ru
Russia, 119334, Moscow

References

  1. Кузин Б.А., Досжанов К.Т., Симонова О.Б. Новый аллельный вариант ssa гена и его вовлеченность в контроль пролиферации стволовых клеток ножных и антенных имагинальных дисков Drosophila melanogaster // Онтогенез. 1991. Т. 22. С. 212–217.
  2. Akishina A.A., Vorontsova J.E., Cherezov R.O. et al. Xenobiotic-induced activation of human aryl hydrocarbon receptor target genes in Drosophila is mediated by the epigenetic chromatin modifiers // Oncotarget. 2017. V. 8 (61). P. 102934–102947.
  3. Bacsi S.G., Hankinson O. Functional Characterization of DNA-binding Domains of the Subunits of the Heterodimeric Aryl Hydrocarbon Receptor Complex Imputing Novel and Canonical Basic Helix-Loop-Helix Protein-DNA Interactions // J. Biological Chemistry. 1996. V. 271. P. 8843–8850.
  4. Brand A.H., Perrimon N. Targeted gene expression as a means of altering cell fates and generating dominant phenotypes // Development. 1993. V. 118. P. 401–415.
  5. Butler R.A., Kelley M.L., Powell W.H., Hahn M.E., Van Beneden R.J. An aryl hydrocarbon receptor (AHR) homologue from the soft-shell clam, Mya arenaria: evidence that invertebrate AHR homologues lack 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin and beta-naphthoflavone binding // Gene. 2001. V. 278. P. 223–234.
  6. Céspedes M.A., Galindo M.I., Couso J.P. Dioxin toxicity in vivo results from an increase in the dioxin-independent transcriptional activity of the aryl hydrocarbon receptor // PLoS One. 2010. V. 5 (11). P. 15382.
  7. Denison M.S., Nagy S.R. Activation of the aryl hydrocarbon receptor by structurally diverse exogenous and endogenous chemicals // Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 2003. V. 43. P. 309–334.
  8. Duncan D.M., Burgess E.A., Duncan I. Control of distal antennal identity and tarsal development in Drosophila by spineless–aristapedia, a homolog of the mammalian dioxin receptor // Genes Dev. 1998. V. 12. (9). P. 1290–1303.
  9. Emmons R.B., Duncan D., Estes P.A. et al. The Spineless-Aristapedia and Tango BHLH-PAS proteins interact to control antennal and tarsal development in Drosophila // Development. 1999. V. 126. P. 3937–3945.
  10. Flaveny C.A., Perdew G.H. Transgenic humanized AHR mouse reveals differences between human and mouse AHR ligand selectivity // Mol. Cell Pharmacol. 2009. V. 1. P. 119–123.
  11. Kozu S., Tajiri R., Tsuji T. et al. Temporal regulation of late expression of Bar homeobox genes during Drosophila leg development by Spineless, a homolog of the mammalian dioxin receptor // Developmental Biology. 2006. V. 294 (2). P. 497–508.
  12. Lin L., Dai Y., Xia Y. An overview of aryl hydrocarbon receptor ligands in the last two decades (2002–2022): A medicinal chemistry perspective // Med. Chem. 2022. V. 244. P. 114845.
  13. Murray I.A., Patterson A.D., Perdew G.H. Aryl hydrocarbon receptor ligands in cancer: friend and foe // Nat. Rev. Cancer. 2014. V. 14. P. 801–814.
  14. Powell-Coffman J.A., Bradfield C.A., Wood W.B. Caenorhabditis elegans orthologs of the aryl hydrocarbon receptor and its heterodimerization partner the aryl hydrocarbon receptor nuclear translocator // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1998. V. 95. P. 2844–2849.
  15. Sonnenfeld M., Ward M., Nystrom G. et al. The Drosophila tango gene encodes a bHLH-PAS protein that is orthologous to mammalian Arnt and controls CNS midline and tracheal development // Development. 1997. V. 124 (22). P. 4571–4582.
  16. Vogel C.F.A., Van Winkle L., Esser C. et al. The aryl hydrocarbon receptor as a target of environmental stressors – Implications for pollution mediated stress and inflammatory responses // Redox Biol. 2020. V. 34. P. 101530.
  17. Wernet M.F., Mazzoni E.O., Celik A. et al. Stochastic spineless expression creates the retinal mosaic for colour vision // Nature. 2006. V. 440. P. 174–180.
  18. Wright E.J. Canonical and non-canonical aryl hydrocarbon receptor signaling pathways // Curr. Opin Toxicol. 2017. V. 2. P. 87–92.
  19. Xu X., Zhang X., Yuan Y. et al. Species-specific differences in aryl hydrocarbon receptor responses: How and why? // Int. J. Mol. Sci. 2021. V. 22. P. 13293.
  20. Zhang S., Funahashi Y., Tanaka S. et al. Chlamydia trachomatis relies on the scavenger role of aryl hydrocarbon receptor with detyrosinated tubulin for its intracellular growth, but this is impaired by excess indole // Microbes and Infect. 2023. P. 105097.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (303KB)
3.

Download (3MB)
4.

Download (199KB)

Copyright (c) 2023 Д.Ю. Баранова, А.А. Акишина, Р.О. Черезов, Д.А. Куликова, И.Б. Мерцалов, О.Б. Симонова, Ю.Е. Воронцова

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».