Η μελέτη της φυλοσύνδετης μετάλλαξης wisertsl (1-21.7, 7E) της Drosophila melanogaster αποκάλυψε ότι υπεύθυνο για τους φαινότυπους φαγωμένα/τσιμπημένα φτερά, ελαφρώς ανώμαλα μάτια και τη θερμοευαισθησία είναι το γονίδιο CG32711, που ονομάσαμε wiser (wings scalloped-eyes rough). Το γονίδιο wiser είναι απαραίτητο για τη σωστή ανάπτυξη της Drosophila melanogaster. Η μετάλλαξη wisertsl χαρτογραφείται στη 5΄ ρυθμιστική περιοχή του γονιδίου wiser. Στην ίδια περιοχή χαρτογραφείται και η θανατογόνος μετάλλαξη wiserPL26. Παραπέρα μελέτη του γονιδίου wiser με τη χρήση αυτών των δυο μεταλλάξεων και του διαγονιδίου UAS-wiser αποκάλυψε ότι: α) Οι μεταλλάξεις wisertsl και wiserPL26 ενισχύουν το φαινότυπο των μεταλλάξεων Beadex1 και Serrate1. Το γονίδιο wiser αλληλεπιδρά με τα γονίδια Beadex και Serrate, τα οποία εμπλέκονται στην ενεργοποίηση του Notch μονοπατιού σηματοδότησης κατά μήκος του ραχιοκοιλιακού άξονα του φτερού. Η παρατήρηση αυτή δείχνει, ότι το wiser εμπλέκεται στον προσδιορισμό του ραχιοκοιλιακού άξονα. β) Η μετάλλαξη wisertsl σε ομοζυγωτία μειώνει σημαντικά την έκφραση των διαγονιδίων fringe-lacZ, m8-lacZ, wingless-lacZ, vestigial-lacZ και Distalless-lacZ, αλλάζει το πρότυπο έκφρασης του mβ-lacZ και δεν επηρεάζει την έκφραση του apterous-lacZ στους εμβρυικούς δίσκους του φτερού προνυμφών 3ου σταδίου. Τα αποτελέσματα αυτά έδειξαν, ότι το γονίδιο wiser δρα μετά το γονίδιο apterous και πριν το γονίδιο fringe, που είναι τροποποιητής του υποδοχέα Notch. Επομένως, η δράση του Notch εξαρτάται και από το wiser. γ) Εκτοπική έκφραση του διαγονιδίου UAS-wiser με οδηγό το ap-Gal4, έδειξε ότι διασώζει μερικώς το φαινότυπο apterous- αλλά όχι το φαινότυπο Serrate1. δ) Εκτοπική έκφραση του UAS-wiser με οδηγό το dpp-Gal4, επηρεάζει την έκφραση του wingless-lacZ αλλά όχι των apterous, fringe, mβ, m8, vestigial και Distalless στους εμβρυικούς δίσκους φτερού. ε) Η δημιουργία μιτωτικών κλώνων με το σύστημα FRT/FLP, σε θηλυκά άτομα wiserPL26/+ οδήγησε στη δημιουργία κλώνων +/+ και wiserPL26/wiserPL26 διαφορετικού μέγεθος στους εμβρυικούς δίσκους του φτερού. Οι πρώτοι (+/+), έχουν σημαντικά μεγαλύτερο μέγεθος από τους δεύτερους όταν συμβαίνουν στη περιοχή του εμβρυικού δίσκου που θα δώσει το φτερό του ακμαίου ατόμου. Στα ακμαία θηλυκά οι σωματικοί κλώνοι εκδηλώνονται με το φαινότυπο φαγωμένα φτερά. Σωματικοί κλώνοι παρατηρήθηκαν και στα μάτια των ακμαίων. Τα αποτελέσματα των μιτωτικών κλώνων δείχνουν ότι το γονίδιο wiser εμπλέκεται στον πολλαπλασιασμό των κυττάρων. Όλα τα παραπάνω αποτελέσματα, δείχνουν ότι το γονίδιο wiser είναι απαραίτητο για την ανάπτυξη του φτερού, καθώς εμπλέκεται στο σχηματισμό του ραχιοκοιλιακού άξονα και επηρεάζει τον πολλαπλασιασμό των κυττάρων. / The analysis of the X-linked wisertsl (1-21.7, 7E) mutation in Drosophila melanogaster has shown that responsible for the scalloped phenotype and the temperature sensitivity is the CG32711 gene, which we name wiser (wings scalloped-eyes rough). The gene wiser is essential for Drosophila development. The wisertsl mutation is mapped at the 5′ regulatory region of the gene CG32711. The wiserPL26 lethal mutation is mapped in the same region. Using these two mutations and a UAS-wiser transgene we have shown that: a) The wisertsl and wiserPL26 mutations increase the wing scalloping (phenotype) of the mutations Beadex1 and Serrate1. The genes Beadex and Serrate are implicated in the activation of Notch signaling pathway along the dorsal-ventral axis of the wing. This observation indicates that the wiser gene is involved in determination of dorsal-ventral axis. b) The wisertsl mutation in homozygous condition reduces substantially the expression of fringe-lacZ, m8-lacZ, wingless-lacZ, vestigial-lacZ and Distalless-lacZ transgenes, alters the expression pattern of mβ-lacZ and does not affect the expression of apterous-lacZ transgene in the wing imaginal disc. This indicates that the expression of fringe (a modifier of Notch receptor) is regulated by wiser too. c) Ectopic expression of UAS-wiser by the ap-Gal4 driver partially rescues apterous- but not Serrate1 phenotype. d) Ectopic expression of UAS-wiser by the dpp-Gal4 driver affects the expression of wingless and does not affects the expression of apterous, fringe, mβ, m8, vestigial and Distalless in the wing imaginal disc (revealed by the corresponding -lacZ strains). e) Induction of somatic clones with the FRT/FLP system in wiserPL26/+ mutants led to mitotic +/+ and wiserPL26/wiserPL26 clones of different sizes. The first clones were much larger than the second ones in the territory of wing pouch. Adult females with scalloped wings were also produced. These results indicate that the wiser gene is involved in cell proliferation. All the above findings suggest that the wiser gene is essential for wing development and cell proliferation.

Ion channels and pumps play critical roles during sea urchin development including mediating the blocks to polyspermy, regulating left-right and dorsal-ventral axis specification, directing ventral PMC migration, and controlling biomineralization of the larval skeleton. We performed a screen of pharmacological ion channel inhibitors, and we chose two inhibitors to investigate further. First, we found that tricaine, a potent inhibitor of voltage-gated sodium channels (VGSCs), induces aberrant skeletal patterning in Lytechinus variegatus larvae. The larval skeleton is secreted by the primary mesenchyme cells (PMCs), which migrate within the blastocoel into a stereotypical pattern. We show that VGSC activity is required for normal PMC migration and skeletal patterning. Timed inhibitor studies identified VGSC activity as specifically required from early gastrula to the onset of late gastrula for normal skeletal patterning. Tricaine inhibits the voltage-gated sodium channel LvScn5a which is strongly expressed in the developing nervous system in pluteus larvae. We found that exogenous expression of an anesthetic-insensitive version of LvScn5a is sufficient to rescue hallmark tricaine-mediated skeletal patterning defects, demonstrating the specificity of the inhibitor. LvScn5a exhibits a ventrolateral ectodermal expression domain in gastrulating embryos that is spatiotemporally congruent with triradiate formation in the ventrolateral PMC clusters at the onset of skeletogenesis. This ectodermal territory normally expresses the patterning cue Wnt5, and we find that the expression of Wnt5 is dramatically spatially expanded by tricaine treatment. We also observe ectopic PMC clusters in tricaine-treated embryos. We found that knockdown of Wnt5 expression is sufficient to rescue tricaine-mediated skeletal patterning defects. These results are consistent with a model in which LvScn5a activity in the ventrolateral ectoderm functions to spatially restrict the expression of the ectodermal patterning cue Wnt5 that in turn induces PMC cluster formation. Together, these findings show that spatially restricted sodium channel activity regulates ectodermal cue expression that, in turn, regulates PMC differentiation and skeletal morphogenesis. Second, we show that V-type H⁺ ATPase (VHA) activity is required for specification of the dorsal-ventral (DV) axis. DV specification is controlled by the TGF-β signal Nodal that specifies the ventral territory and indirectly activates dorsal specification via induction of BMP 2/4 expression. Nodal expression occurs downstream of p38 MAPK, which is transiently, asymmetrically inactive on the presumptive dorsal side of the blastula embryo. VHA activity is required for that transient inactivation of p38 MAPK, and it is required for the subsequent spatial restriction of Nodal expression. We show that VHA inhibition is sufficient to induce global Nodal expression during the blastula stage, resulting in ventralization of the embryo. We show that this phenotype can be rescued by experimentally imposing asymmetric Nodal expression at the 4-cell stage. We discover a VHA-dependent voltage gradient across the DV axis and find that VHA activity is required for hypoxia inducible factor (HIF) activation. We show that neither hyperpolarization nor HIF activation is sufficient to perturb DV specification, which implicates a third unknown pathway connecting VHA activity and p38 MAPK symmetry breaking. These results are consistent with a model in which dorsal VHA activity is required to inhibit Nodal expression and signaling, potentially via dorsal p38 MAPK inhibition. Together, these studies demonstrate that ion channels are required for both DV specification and for normal skeletal patterning.