Abstract The ability to control transgene expression, both spatially and temporally, is essential for studying model organisms. In Drosophila , spatial control is primarily provided by the GAL4/UAS system, whilst temporal control relies on a temperature-sensitive GAL80 (which inhibits GAL4) and drug-inducible systems. However, these are not ideal. Shifting temperature can impact on many physiological and behavioural traits, and the current drug-inducible systems are either leaky, toxic, incompatible with existing GAL4-driver lines, or do not generate effective levels of expression. Here we describe the Auxin-inducible Gene Expression System (AGES). AGES relies on the auxin-dependent degradation of a ubiquitously expressed GAL80, and therefore, is compatible with existing GAL4-driver lines. Water-soluble auxin is added to fly food at a low, non-lethal, concentration, which induces expression comparable to uninhibited GAL4 expression. The system works in both larvae and adults, providing a stringent, non-lethal, cost-effective, and convenient method for temporally controlling GAL4 activity in Drosophila .

The remarkable diversity of neurons in the nervous system is generated during development, when properties such as cell morphology, receptor profiles and neurotransmitter identities are specified. In order to gain a greater understanding of neurotransmitter specification we profiled the transcription state of cholinergic, GABAergic and glutamatergic neurons in vivo at three developmental time points. We identified 86 differentially expressed transcription factors that are uniquely enriched, or uniquely depleted, in a specific neurotransmitter type. Some transcription factors show a similar profile across development, others only show enrichment or depletion at specific developmental stages. Profiling of Acj6 (cholinergic enriched) and Ets65A (cholinergic depleted) binding sites in vivo reveals that they both directly bind the ChAT locus, in addition to a wide spectrum of other key neuronal differentiation genes. We also show that cholinergic enriched transcription factors are expressed in mostly non-overlapping populations in the adult brain, implying the absence of combinatorial regulation of neurotransmitter fate in this context. Furthermore, our data underlines that, similar to C. elegans , there are no simple transcription factor codes for neurotransmitter type specification.

Abstract Motivation Co-expression networks are a powerful gene expression analysis method to study how genes co-express together in clusters with functional coherence that usually resemble specific cell type behaviour for the genes involved. They can be applied to bulk-tissue gene expression profiling and assign function, and usually cell type specificity, to a high percentage of the gene pool used to construct the network. One of the limitations of this method is that each gene is predicted to play a role in a specific set of coherent functions in a single cell type (i.e. at most we get a single <gene, function, cell type> for each gene). We present here GMSCA (Gene Multifunctionality Secondary Co-expression Analysis), a software tool that exploits the co-expression paradigm to increase the number of functions and cell types ascribed to a gene in bulk-tissue co-expression networks. Results We applied GMSCA to 27 co-expression networks derived from bulk-tissue gene expression profiling of a variety of brain tissues. Neurons and glial cells (microglia, astrocytes and oligodendrocytes) were considered the main cell types. Applying this approach, we increase the overall number of predicted triplets <gene, function, cell type> by 46.73%. Moreover, GMSCA predicts that the SNCA gene, traditionally associated to work mainly in neurons, also plays a relevant function in oligodendrocytes. Availability The tool is available at GitHub, https://github.com/drlaguna/GMSCA as open source software. Implementation GSMCA is implemented in R.

Regulation of eukaryotic gene expression is coordinated by dynamic changes to chromatin states throughout development. Measurements of accessible chromatin are used extensively to identify genomic regulatory elements. Whilst the chromatin landscapes of pluripotent stem cells are well characterised, chromatin accessibility changes in the development of somatic stem cell lineages are not well defined. Here we show that tissue specific chromatin accessibility data can be produced via ectopic expression of E. coli Dam methylase in vivo, without the requirement for cell-sorting. We have profiled chromatin accessibility in individual cell types of the Drosophila neural and midgut stem cell lineages. Functional cell-type specific enhancers were identified, as well as novel motifs enriched at different stages of development. Finally, we show global changes in the accessibility of chromatin between stem-cells and their differentiated progeny. Our results demonstrate the dynamic nature of chromatin accessibility in somatic tissues during stem cell differentiation and provide a novel approach to understanding the gene regulatory mechanisms underlying development.