Abstract We describe a collection of P-element insertions that have considerable utility for generating custom chromosomal aberrations in Drosophila melanogaster. We have mobilized a pair of engineered P elements, p{RS3} and p{RS5}, to collect 3243 lines unambiguously mapped to the Drosophila genome sequence. The collection contains, on average, an element every 35 kb. We demonstrate the utility of the collection for generating custom chromosomal deletions that have their end points mapped, with base-pair resolution, to the genome sequence. The collection was generated in an isogenic strain, thus affording a uniform background for screens where sensitivity to genetic background is high. The entire collection, along with a computational and genetic toolbox for designing and generating custom deletions, is publicly available. Using the collection it is theoretically possible to generate >12,000 deletions between 1 bp and 1 Mb in size by simple eye color selection. In addition, a further 37,000 deletions, selectable by molecular screening, may be generated. We are now using the collection to generate a second-generation deficiency kit that is precisely mapped to the genome sequence.

Tumor necrosis factor receptors (TNFRs) control pleiotropic pro-inflammatory functions that range from apoptosis to cell survival. The ability to trigger a particular function will depend on the upstream cues, association with regulatory complexes, and downstream pathways. In Drosophila melanogaster, two TNFRs have been identified, Wengen (Wgn) and Grindelwald (Grnd). Although several reports associate these receptors with JNK-dependent apoptosis, it has recently been found that Wgn activates a variety of other functions. We demonstrate that Wgn is required for survival by protecting cells from apoptosis. This is mediated by dTRAF1 and results in the activation of p38 MAP kinase. Remarkably, Wgn is required for apoptosis-induced regeneration and is activated by the reactive oxygen species (ROS) produced following apoptosis. This ROS activation is exclusive for Wgn, but not for Grnd, and can occur after knocking down Eiger/TNFα. The extracellular cysteine-rich domain of Grnd is much more divergent than that of Wgn, which is more similar to TNFRs from other animals, including humans. Our results show a novel TNFR function that responds to stressors by ensuring p38-dependent regeneration.

SPS catalyzes the synthesis of selenophosphate, the selenium donor for the synthesis of the amino acid selenocysteine (Sec), incorporated in selenoproteins in response to the UGA codon. SPS is unique among proteins of the selenoprotein biosynthesis machinery in that it is, in many species, a selenoprotein itself, although, as in all selenoproteins, Sec is often replaced by cysteine (Cys). In metazoan genomes we found, however, SPS genes with lineage specific substitutions other than Sec or Cys. Our results show that these non-Sec, non-Cys SPS genes originated through a number of independent gene duplications of diverse molecular origin from an ancestral selenoprotein SPS gene. Although of independent origin, complementation assays in fly mutants show that these genes share a common function, which most likely emerged in the ancestral metazoan gene. This function appears to be unrelated to selenophosphate synthesis, since all genomes encoding selenoproteins contain Sec or Cys SPS genes (SPS2), but those containing only non-Sec, non-Cys SPS genes (SPS1) do not encode selenoproteins. Thus, in SPS genes, through parallel duplications and subsequent convergent subfunctionalization, two functions initially carried by a single gene are recurrently segregated at two different loci. RNA structures enhancing the readthrough of the Sec-UGA codon in SPS genes, which may be traced back to prokaryotes, played a key role in this process. The SPS evolutionary history in metazoans constitute a remarkable example of the emergence and evolution of gene function. We have been able to trace this history with unusual detail thanks to the singular feature of SPS genes, wherein the amino acid at a single site determines protein function, and, ultimately, the evolutionary fate of an entire class of genes.

The discovery of functional long non-coding RNAs (lncRNAs) changed their initial concept as transcriptional noise. LncRNAs have been identified as regulators of multiple biological processes, including chromatin structure, gene expression, splicing, mRNA degradation, and translation. However, functional studies of lncRNAs are hindered by the usual lack of phenotypes upon deletion or inhibition. Here, we used

Abstract The activation of tumor necrosis factor receptors (TNFR) controls pleiotropic pro-inflammatory functions ranging from apoptosis to survival. The ability to trigger a particular function will depend on the upstream activation, association with regulatory complexes and downstream pathways. In Drosophila, two TNFRs have been identified, Wengen (Wgn) and Grindelwald (Grnd). Although several reports associate these receptors with JNK-dependent apoptosis, it has recently been found that Wgn activates a variety of functions. We demonstrate that Wgn is required for survival by protecting cells from apoptosis. This is mediated by the signaling molecule dTRAF1 and results in the activation of the p38 MAP kinase signaling pathway. Remarkably, Wgn is required for apoptosis-induced regeneration and is activated by the reactive oxygen species (ROS) produced following apoptosis. This ROS activation is exclusive for Wgn, but not for Grnd, and occurs in the absence of the ligand Eiger/TNFα. Furthermore, based on protein sequence conservation, the extracellular Cys-rich domain of Grnd is much more divergent and phylogenetically restricted than that of Wgn, which is more similar to TNFR families from other animals, including those of human TNFRs. Taken together, our results show a novel function for a TNFR that responds to cellular damage by ensuring the cell survival required for the response to damage.

The mechanism by which apoptotic cells release signals that induce undamaged neighbor cells to proliferate and regenerate missing parts remains elusive. Oxidative stress originated by dying or damaged cells can be propagated to neighboring cells, which then promote regeneration. We investigated the nature of the stress sensing mechanism by which neighboring cells are recruited. We found that Drosophila apoptosis signal-regulating kinase 1 (Ask1) senses reactive oxygen species (ROS) differently in stressed dying cells and unstressed neighboring cells and this differential sensing is pivotal for tissue repair. In undamaged cells, this activity is attenuated, but not abolished, by Akt1 phosphorylation, which thus acts as a survival signal that results in the tolerable levels of p38 and JNK necessary for regeneration. These observations demonstrate that the non-autonomous activation of the ROS-sensing mechanism by Ask1 and Akt1 in neighboring unstressed cells. Collectively, these results provide the basis for understanding the molecular mechanism of communication between dying and living cells that triggers regeneration.

The capacity to regenerate lost or damaged organs is widespread among animals, and yet, the species in which regeneration has been experimentally probed using molecular and functional assays is very small. This is also the case for insects, for which we still lack a complete picture of their regeneration mechanisms and the extent of conservation of these mechanisms. Here we contribute to filling this gap by investigating regeneration in the mayfly Cloeon dipterum. Mayflies, or Ephemeroptera, appeared early in the evolution of insects. We focus on the abdominal gills of Cloeon nymphs, which are critical for osmoregulation and gas exchange. After amputation, gills re-grow faster than they do during normal development. Direct cell count and EdU proliferation assays indicate that growth acceleration involves an uniform increase in cell proliferation throughout the gill, rather than a localized growth zone. Transcriptomic analysis reveals an early enrichment in cell cycle-related genes, in agreement with fast proliferation. Several other gene classes are also enriched in regenerating gills, including protein neddylation and other proteostatic processes. We then showed that protein neddylation, the activin signaling pathway or the mRNA-binding protein Lin28, among other genes and processes, are required for Drosophila larval/pupal wing regeneration, and that some of these genes may have a regeneration-specific function in the wing. Globally, our results contribute to elucidating regeneration mechanisms in mayflies and suggest a conservation of regeneration mechanisms across insects, as evidenced by the regenerative role of candidate genes identified in Cloeon in the distant Drosophila.

The discovery of functional long non-coding RNAs (lncRNAs) changed their initial concept as transcriptional noise. LncRNAs have been found to participate in the regulation of multiple biological processes, including chromatin structure, gene expression, splicing, and mRNA degradation and translation. However, functional studies of lncRNAs are hindered by the usual lack of phenotypes upon deletion or inhibition. Here, we used Drosophila imaginal discs as a model system to identify lncRNAs involved in development and regeneration. We examined a subset of lncRNAs expressed in the wing, leg, and eye disc development. Additionally, we analyzed transcriptomic data from regenerating wing discs to profile the expression pattern of lncRNAs during tissue repair. We focused on the lncRNA CR40469 , which is upregulated during regeneration. We generated CR40469 mutant flies that developed normally but showed impaired wing regeneration upon the induction of cell death. The ability of these mutants to regenerate was restored by the ectopic expression of CR40469 . Furthermore, we found that the lncRNA CR34335 has a high degree of sequence similarity with CR40469 and can partially compensate for its function during regeneration in the absence of CR40469 . Our findings point to a potential role of the lncRNA CR40469 in trans during the response to damage in the wing imaginal disc.