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.

Το φυλοσύνδετο γονίδιο wiser (CG32711) είναι απαραίτητο για την ανάπτυξη της Drosophila melanogaster. Η μελέτη μιας θερμοευαίσθητης, θανατογόνου μετάλλαξης που ονομάζεται wisertsl αποκάλυψε ότι το γονίδιο wiser εμπλέκεται μεταξύ άλλων στην ανάπτυξη των φτερών. Η μετάλλαξη wisertsl οφείλεται σε ένα P στοιχείο (7E P) που βρίσκεται 490 bp ανοδικά του σημείου έναρξης της μεταγραφής του γονιδίου wiser. 95 bp καθοδικά του 7E P στοιχείου υπάρχει μια P{lacW} ένθεση υπεύθυνη για τη θανατογόνο μετάλλαξη PL26. Οι μεταλλάξεις wisertsl και PL26 είναι αλληλόμορφα του ίδιου γονιδίου ενώ 12000 περίπου βάσεις ανοδικά του γονιδίου wiser και 490 bp ανοδικά του γονιδίου trf2 υπάρχει μια άλλη P{lacW} ένθεση που είναι υπεύθυνη για τη θανατογόνο μετάλλαξη PL28. Οι PL26 και PL28 δεν δείχνουν συμπληρωματικότητα με τη μετάλλαξη wisertsl όσον αφορά το θανατογόνο φαινότυπο στους 29ºC. Όμως το διαγονίδιο UAS-wiser δε διασώζει το θανατογόνο φαινότυπο του PL28. Τα αποτελέσματα της παρούσας εργασίας αποκάλυψαν ότι: 1) Το γονίδιο wiser αλληλεπιδρά με το γονίδιο dpp. Εκτοπική έκφραση του διαγονιδίου (UAS wiser) υπό τον έλεγχο του οδηγού στελέχους apGAL4, μειώνει την έκφραση του dpp στην περιοχή του εμβρυικού δίσκου που θα δώσει τμήμα του θώρακα (notum). 2) Σε ομόζυγα wisertsl άτομα η έκφραση των γονιδίων dpp, dad, omb και salm (όπως αποκαλύπτεται από την έκφραση των αντίστοιχων –lacZ διαγονιδίων) μειώνεται στον εμβρυικό δίσκο του φτερού. Τα παραπάνω γονίδια είναι απαραίτητα για την ανάπτυξη του προσθοπίσθιου άξονα του εμβρυικού δίσκου του φτερού που σημαίνει ότι και το γονίδιο wiser εμπλέκεται στο σχηματισμό του. 3) Το γονίδιο wiser αλληλεπιδρά με το γονίδιο Notch (N) καθώς N wisertsl /wisertsl θηλυκά έχουν εντονότερα φαγωμένα φτερά. 4) Οι μεταλλάξεις wisertsl και PL28 είτε αφορούν και οι δύο το γονίδιο wiser ή η PL28 αφορά το γονίδιο trf2 που σημαίνει ότι και αυτό εμπλέκεται στο σχηματισμό του φτερού. / The X- linked wiser (CG32711) gene is a vital gene for the development of Drosophila melanogaster. The study of a temperature sensitive lethal mutation, named wisertsl, revealed that the wiser gene is implicated among others in the development of wings. The wisertsl mutation is due to a wild P element (7E P) located 490 bp upstream of the presumed transcription start site of the gene wiser at the region 7Ε. 95 bp downstream of the 7E P element is located a P{lacW} responsible for the lethal mutation PL26 and ~ 12000 bp upstream of the gene wiser and 490 bp upstream of the gene trf2 exists another P{lacW} insertion which is responsible of the lethal mutation PL28. The mutations PL26 and PL28 do not show complementation with the wisertsl mutation as regards the lethal phenotype at 29°C. However, while the transgene UAS-wiser saves the lethal phenotypes of wisertsl and PL26 it does not save the lethal phenotype of the mutation PL28. The present data study revealed that: 1) The wiser gene interacts with the dpp gene. Ectoping expression of the UAS wiserCDS construct under the control of apGAL4 driver, reduced the dpp expression (revealed by dpp-lacZ) in the notum territory of the wing imaginal disc. 2) In the homozygous wisertsl individuals the expression of dpp, dad, salm and omb genes (revealed by the corresponding -lacZ strains) is reduced in the wing imaginal disc. The above genes are implicated in the development of the anterior-posterior (A/P) axis of the wing imaginal disc. 3) The wiser gene interacts with the Notch (N) gene. N wisertsl/wisertsl females have stronger notching phenotype. 4) The induction of mitotic clones revealed that the mutation PL28 either concerns an enhancer of the wiser gene or the gene trf2. At the late case the gene trf2 must affect the development of the wings as well.

Η φυλοσύνδετη θερμοευαίσθητη μετάλλαξη wisertsl (wings scalloped, eyes rough) οφείλεται σε ένθεση ενός Ρ μεταθέσιμου γενετικού στοιχείου στη 5΄ ρυθμιστική περιοχή του γονιδίου lawc (CG32711). Τα άτομα wisertsl πεθαίνουν στους 29οC, γεγονός που οφείλεται στην διαφορετική έκφραση της πρωτεΐνης Wiser/Lawc κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης. Το γονίδιο lawc/wiser κωδικοποιεί μια μικρή πρωτεΐνη 73 αμινοξέων, η οποία εκφράζεται στο στάδιο του εμβρύου στα κύτταρα της κοιλιακής χορδής του κεντρικού νευρικού συστήματος, στα πολικά κύτταρα, στο έντερο, στην τραχεία, στα αιμοκύτταρα και στο περιφερικό νευρικό σύστημα. Στα ακμαία θηλυκά άτομα εκφράζεται στα τροφοκύτταρα των ωοθηκών. Επίσης εμπλέκεται στη μορφογένεση των φτερών, των ποδιών και των ματιών. Αλληλεπιδρά με τα γονίδια Notch και Beadex και Serrate και εμπλέκεται στον κυτταρικό πολλαπλασιασμό. Τέλος, η πρωτεΐνη Lawc είναι απαραίτητη για την κατάλληλη μεταγραφή από την RNA polymerase II σε μια διαδικασία που περιλαμβάνει το πυρηνικό πρωτεάσωμα, το οποίο είναι υπεύθυνο για την αποικοδόμηση άχρηστων ή καταστραμμένων πρωτεΐνών. Τα αποτελέσματα της παρούσας εργασίας αποκάλυψαν ότι οι μεταλλάξεις ap-Gal4 και fng-lacZ των γονιδίων apterous (ap) και fringe, αντίστοιχα αυξάνουν σημαντικά το φαινότυπο wisertsl τσιμπημένα/φαγωμένα φτερά, στα θηλυκά και αρσενικά άτομα των γενοτύπων wisertsl; ap-Gal4/+(CyO) και wisertsl;fng-lacZ/+(Sb). Το μεγαλύτερο μέρος της παρυφής των φτερών λείπει όπως και μέρος του ιστού τους. Η αύξηση του φαινοτύπου wisertsl στα άτομα των παραπάνω γενοτύπων συνοδεύεται και από σημαντικές αλλαγές στo πρότυπο έκφρασης των αντίστοιχων γονιδίων ap κα fng. Το γονίδιο ap, ενώ κανονικά εκφράζεται στο ραχιαίο διαμέρισμα του εμβρυικού δίσκου του φτερού και ορίζει το ραχιοκοιλιακό άξονα, στα άτομα wisertsl; ap-Gal4/+(CyO) η έκφρασή του επεκτείνεται και στο κοιλιακό διαμέρισμα. Το γονίδιο fng κανονικά εκφράζεται στο θύλακα των εμβρυικών δίσκων του φτερού, περιοχή που θα δώσει την πτέρυγα του ακμαίου ατόμου και στο κοιλιακό και ραχιαίο τμήμα του δίσκου που θα σχηματίσει τις αρθρώσεις των φτερών. Στα άτομα wisertsl;fng-lacZ/+(Sb) η έκφραση του γονιδίου fng περιορίζεται μόνο σε μέρος του ραχιαίου και κοιλιακού τμήματος του δίσκου των φτερών. Αύξηση του φαινοτύπου wisertsl προκαλεί και η μετάλλαξη Serrate1 στα άτομα wisertsl/Υ;Ser1. Υπερέκφραση των γονιδίων ap, fng, Ser και Chip, με τη χρησιμοποίηση των αντίστοιχων UAS διαγονιδίων τους, στην περιοχή έκφρασης του γονιδίου ap, με οδηγό τη μετάλλαξη ap-Gal4, διασώζουν πλήρως το φαινότυπο wisertsl στα άτομα wisertsl/Y;ap-Gal4/UAS-ap, wisertsl/Y;ap-Gal4/UAS-fng, wisertsl/Y;ap-Gal4/UAS-Ser και wisertsl/Y;ap-Gal4/UAS-chip τα οποία έχουν κανονικά φτερά (με κανονικές παρυφές). Τα γονίδια fng και Ser αποτελούν στόχους του γονιδίου ap που μαζί με το γονίδιο Delta ενεργοποιούν το γονίδιο Notch, γονίδιο κλειδί για την ανάπτυξη του φτερού. Το γονίδιο Chip κωδικοποιεί την πρωτεΐνη Chip που είναι συμπαράγοντας της πρωτεΐνης Αp. Τα αποτελέσματα αυτά δείχνουν ότι έντονος φαινότυπος φαγωμένα φτερά της μετάλλαξης wisertsl στα άτομα των γενοτύπων wisertsl; ap–gal4/+ ή CyO και wisertsl; fng-lacΖ/+ ή Sb1 οφείλεται σε μειωμένη δράση της πρωτεΐνης Ap για την οποία υπεύθυνη πρέπει να είναι η μετάλλαξη wisertsl. Η παρατήρηση ότι η μετάλλαξη wisertsl στις παραπάνω διασταυρώσεις δίνει αποτελέσματα παρόμοια με εκείνα που δίνει η υπερέχουσα μετάλλαξη Bx1 του γονιδίου Beadex στις αντίστοιχες διασταυρώσεις υποστηρίζει την άποψη ότι το γονίδιο lawc πρέπει να εμπλέκεται στην ανάπτυξη των φτερών μέσω της ρυθμίσεις της έκφρασης του γονιδίου Beadex. Αύξηση της πρωτεΐνης dLMO (Bx) μειώνει τη δράση του παράγοντα Ap μέσω της μείωσης των επιπέδων του τετραμερούς Ap-Chip-Chip-Ap. / The X-linked temperature sensitive mutation wisertsl (wings scalloped, eyes rough) is the result of an insertion of the P transposable element in the 5΄ regulatory region of the gene lawc (CG32711). wisertsl flies do not survive in the restrictive temperature of 29οC, because of the differential expression of the Lawc protein during embryonic development. The lawc gene encodes a small protein of 73 a.a. which is mainly expressed during the stage of third instar larva in the ventral mid-line cells of the central nervous system, in pole cells, in the intestine, in the trachea, in red blood cells and in the peripheral nervous system. In adult female flies Lawc is expressed in the nurse cells of the ovaries. Lawc is involved in development of wings, legs and eyes. The lawc gene also interacts with the genes Notch, Beadex (dLMO) and Serrate and it plays a role in the cell proliferation. Finally Lawc is required for proper transcription by RNA polymerase II in aprocess that involves the nuclear proteasome, which is responsible for degradation of damaged or needless proteins. The results of the present study revealed that the mutations ap-Gal4 and fng-lacZ of the genes apterous (ap) and fringe (fng) respectively, increase the wisertsl phenotype of notched wings in female and male flies of the genotype wisertsl; ap-Gal4/+(CyO) and wisertsl; fng-lacZ/+(Sb). Wings of these genotypes lack most of the wing margin and part of the blade. The increased phenotypes are accompanied by significant changes in the expression pattern of the genes ap and fng. Specifically while ap is normally expressed in the dorsal compartment of wing imaginal disc in flies of the genotype wisertsl; ap-Gal4/+(CyO) its expression expands into the ventral compartment. The gene fng is normally expressed in the pouch of wing imaginal disc which will give rise to wing blade and dorsal and ventral wing hinge. In the flies of the genotype wisertsl; fng-lacZ/+(Sb), fng expression is restricted only into a portion of dorsal and ventral hinge of wing imaginal disc. Mutation Serl also causes increased wisertsl phenotypes in flies of the genotype wisertsl/Υ; Ser1. Overexpression of the genes ap, fng, Ser and Chipin in the dorsal compartment wing imaginal discs by using their corresponding UAS transgenes and driver the mutation ap-Gal4, completely rescued the wisertsl phenotype. Flies of the genotypes wisertsl/Y; ap-Gal4/UAS-ap, wisertsl/Y; ap-Gal4/ UAS-fng, wisertsl/Y; ap-Gal4/UAS-Ser and wisertsl/Y; ap-Gal4/UAS-Chip have complete restoration of the wing margin. The genes fng and Ser, which are regulated by ap, with the Delta are responsible for the activation of the Notch gene that is key for the proper development of the wing. The gene Chip encodes the Chip protein that is co-factor of Ap. Taking into account all these data, we can conclude that the strong wisertsl phenotype in the flies of the genotype wisertsl; ap-gal4/+ or CyO and wisertsl; fng-lacΖ/+ or Sb1 is the result of reduced activity of the transcription factor Ap which might due to the wisertsl. Overexpressed the genes ap, fng, Ser and Chip, in the dorsal compartment wing imaginal discs in wisertsl genetic background. Flies of the genotype wisertsl/Y; ap-Gal4/UAS-ap, wisertsl/Y; ap-Gal4/ UAS-fng, wisertsl/Y; ap-Gal4/UAS-Ser and wisertsl/Y; ap-Gal4/UAS-Chip have complete restoration of the wing margin. Genes fng and Ser, which are regulated by ap, with the participation of Delta are responsible for the activation of Notch receptor that is a key component for the proper development of the wing. Gene Chip encodes Chip protein that is a co-factor of Ap. Taking into account all these data, we can conclude that the strong wisertsl phenotype in the flies of the genotype wisertsl; ap-gal4/+ or CyO and wisertsl; fng-lacΖ/+ or Sb1 is the result of reduced activity of the transcription factor Ap. The observation that the mutation wisertsl in the aforementioned crossing schemes, causes phenotypes similar to those caused by the dominant mutation Bx1 (hypermorphic allele) in the corresponding crosses, support the view that the gene lawc must implicated in wing development by regulating the expression levels of Beadex (dLMO) protein. Increased levels of dLMO protein reduce the activity of Ap by decreasing the levels of the active tetramers of Ap-Chip-Chip-Ap.

Approved for public release, distribution is unlimited / This research involves the development of a human-body motion tracking system constructed with the use of commercial off-the-shelf (COTS) compo-nents. The problem to be solved is that the data from the motion tracking sensors must be transmitted wirelessly in real time from a microcontroller to a server computer. Due to the fact that the microcontroller does not support a standard OS, widely used PCMCIA cards or USB wireless modules cannot be used. The wireless communication module chosen for this purpose is the DPAC airborne, a highly integrated 802.11b module that can be easily integrated with the microcon-troller. The evaluation of the module was completed in four stages. The first part was to initiate communication with the DPAC module. The second part was to establish communication between the DPAC module and a TCP server. The third part was to establish communication between the microcontroller and the DPAC module. The fourth part was to increase the baud-rate to the desired high value of 230,400 bps. The evaluation result indicates that the DPAC airborne module meets the wireless communication requirements of the motion tracking system. / Lieutenant, Hellenic Navy

Approved for public release, distribution is unlimited / This research involves the development of a human-body motion tracking system constructed with the use of commercial off-the-shelf (COTS) components. The main component of the system investigated in this thesis is the Control Interface Unit (CIU). The CIU is a component designed to receive data from the magnetic, angular rate, and gravity (MARG) sensors and prepare them to be transmitted through a wireless configuration. A simple and effective algorithm is used to filter the sensor data without singularities, providing the measured attitude in the quaternion form for each human limb. Initial calibration of the MARG sensors is also performed with the use of linear calibrating algorithms. The testing and evaluation of the whole system is performed by MATLABʼ and SIMULINKʼ simulations, and by the realtime visualization using a human avatar designed with the X3D graphics specifications. Through this research, it is discovered that the MARG sensors had to be redesigned to overcome an erratum on the Honeywell magnetometer HMC1051Z data sheet. With the redesigned MARG sensors, the testing results showed that the CIU was performing extremely well. The overall motion tracking system is capable of tracking human body limb motions in real time. / Lieutenant Junior Grade, Hellenic Navy