The crumbs protein of Drosophila is an integral membrane protein, with 30 EGF-like and 4 laminin A G domain-like repeats in its extracellular segment, which is expressed on the apical plasma membrane of all ectodermally derived epithelia. Here, we present evidence to show that the insertion of crumbs into the plasma membrane is necessary and sufficient to confer apical character on a membrane domain. Overexpression of crumbs results in an enormous expansion of the apical plasma membrane and the concomitant reduction of the basolateral domain. This is followed by the redistribution of beta Heavy-spectrin, a component of the membrane cytoskeleton, and by the ectopic deposition of cuticle and other apical components into these areas. Strikingly, overexpression of the membrane-bound cytoplasmic portion of crumbs alone is sufficient to produce this dominant phenotype. Our results suggest that crumbs plays a key role in specifying the apical plasma membrane domain of ectodermal epithelial cells of Drosophila.

The establishment and maintenance of polarity is of fundamental importance for the function of epithelial and neuronal cells. In Drosophila, the multi-PDZ domain protein Bazooka (Baz) is required for establishment of apico-basal polarity in epithelia and in neuroblasts, the stem cells of the central nervous system. In the latter, Baz anchors Inscuteable in the apical cytocortex, which is essential for asymmetric localization of cell fate determinants and for proper orientation of the mitotic spindle. Here we show that Baz directly binds to the Drosophila atypical isoform of protein kinase C and that both proteins are mutually dependent on each other for correct apical localization. Loss-of-function mutants of the Drosophila atypical isoform of PKC show loss of apico-basal polarity, multilayering of epithelia, mislocalization of Inscuteable and abnormal spindle orientation in neuroblasts. Together, these data provide strong evidence for the existence of an evolutionary conserved mechanism that controls apico-basal polarity in epithelia and neuronal stem cells. This study is the first functional analysis of an atypical protein kinase C isoform using a loss-of-function allele in a genetically tractable organism.

The Drosophila genome contains >13000 protein-coding genes, the majority of which remain poorly investigated. Important reasons include the lack of antibodies or reporter constructs to visualise these proteins. Here, we present a genome-wide fosmid library of 10000 GFP-tagged clones, comprising tagged genes and most of their regulatory information. For 880 tagged proteins, we created transgenic lines, and for a total of 207 lines, we assessed protein expression and localisation in ovaries, embryos, pupae or adults by stainings and live imaging approaches. Importantly, we visualised many proteins at endogenous expression levels and found a large fraction of them localising to subcellular compartments. By applying genetic complementation tests, we estimate that about two-thirds of the tagged proteins are functional. Moreover, these tagged proteins enable interaction proteomics from developing pupae and adult flies. Taken together, this resource will boost systematic analysis of protein expression and localisation in various cellular and developmental contexts.

An efficient vectorial intracellular transport machinery depends on a well-established apico basal polarity and is a prerequisite for the function of secretory epithelia. Despite extensive knowledge on individual trafficking pathways, little is known about the mechanisms coordinating their temporal and spatial regulation. Here, we report that the polarity protein Crumbs is essential for apical plasma membrane phospholipid-homeostasis and efficient apical secretion. Through recruiting βHeavy-Spectrin and MyosinV to the apical membrane, Crumbs maintains the Rab6-, Rab11- and Rab30-dependent trafficking and regulates the lipid phosphatases Pten and Ocrl. Crumbs knock-down results in increased apical levels of PI(4,5)P2 and formation of a novel, Moesin- and PI(4,5)P2-enriched apical membrane sac containing microvilli-like structures. Our results identify Crumbs as an essential hub required to maintain the organization of the apical membrane and the physiological activity of the larval salivary gland.

The Drosophila genome contains >13,000 protein coding genes, the majority of which remain poorly investigated. Important reasons include the lack of antibodies or reporter constructs to visualise these proteins. Here we present a genome-wide fosmid library of ≈10,000 GFP-tagged clones, comprising tagged genes and most of their regulatory information. For 880 tagged proteins we have created transgenic lines and for a total of 207 lines we have assessed protein expression and localisation in ovaries, embryos, pupae or adults by stainings and live imaging approaches. Importantly, we can visualise many proteins at endogenous expression levels and find a large fraction of them localising to subcellular compartments. Using complementation tests we demonstrate that two-thirds of the tagged proteins are fully functional. Moreover, our clones enable interaction proteomics from developing pupae and adult flies. Taken together, this resource will enable systematic analysis of protein expression and localisation in various cellular and developmental contexts.

Abstract Tissue health is regulated by a myriad of exogenous or endogenous factors. Here we investigated the role of the conserved Kynurenine pathway (KP) in maintaining retinal homeostasis in the context of light stress in Drosophila melanogaster . cinnabar, cardinal and, scarlet , are fly genes that encode different steps in the KP. Along with white , these genes are known regulators of brown pigment (ommochrome) biosynthesis. Using white as a sensitized genetic background, we showed that mutations in cinnabar, cardinal , and scarlet differentially modulate light-induced retinal damage. Mass Spectrometric measurements of KP metabolites in flies with different genetic combinations support the notion that increased levels of 3-hydroxykynurenine (3OH-K) and Xanthurenic acid (XA) enhance retinal damage, whereas Kynurenic Acid (KYNA) and Kynurenine (K) are neuro-protective. This conclusion was corroborated by showing that feeding 3OH-K results in enhanced retinal damage, whereas feeding KYNA protects the retina in sensitized genetic backgrounds. Interestingly, the harmful effects of free 3OH-K are diminished by its sub-cellular compartmentalization within the cell. Sequestering of 3OH-K enables the quenching of its toxicity through conversion to brown pigment or conjugation to proteins. This work enabled us to decouple the role of these KP genes in ommochrome formation from their role in retinal homeostasis. Additionally, it puts forward new hypotheses on the importance of the balance of KP metabolites and their compartmentalization in disease alleviation.

Retinitis pigmentosa is a clinically heterogeneous disease affecting 1.6 million people worldwide. A growing number of identified disease-causing genes are associated with the spliceosome, but the molecular consequences that link defects in splicing factor genes to the aetiology of the disease remain to be elucidated. In this paper, we present a Drosophila model for Retinitis pigmentosa 11, a human disease caused by mutations in the splicing factor PRPF31. Here, we induced mutations in the Drosophila orthologue Prp31. Mutant flies are viable and show a normal eye phenotype when kept under regular light conditions. However, when exposed to constant light, photoreceptors of mutant flies degenerate, thus resembling the human disease phenotype. Degeneration could be shown to be associated with increased oxidative stress. This increase was in agreement with severe dysregulation of genes involved in oxidation/reduction processes, as revealed by high throughput transcriptome sequencing. In fact, light induced photoreceptor cell degeneration could be attenuated by experimentally reducing oxidative stress. A comparable decrease in retinal degeneration was achieved by raising mutant larvae on a vitamin A-depleted medium, thereby reducing rhodopsin levels. Finally, transcriptome data further uncovered an overall retention of introns in mRNAs. Among those, mRNAs of genes involved in synapse assembly, growth and stability were most prominent. These results point to a multifactorial genesis of light induced degeneration in retinae of Prp31 mutant flies, including transcriptional and splicing dysregulation, oxidative stress and defects in vitamin A metabolism.

Abstract Epithelial organ size and shape depend on cell shape changes, cell-matrix communication and apical membrane growth. The Drosophila embryonic tracheal network is an excellent model to study these processes. Here, we show that the transcriptional co-activator of the Hippo pathway, Yorkie (YAP in vertebrates), plays distinct roles in the developing Drosophila airways. Yorkie exerts a cytoplasmic function by binding Drosophila Twinstar, the orthologue of the vertebrate actin-severing protein Cofilin, to regulate F-actin levels and apical cell membrane size, which are required for proper tracheal tube elongation. Second, Yorkie controls water-tightness of tracheal tubes by transcriptional regulation of the enzyme δ-aminolevulinate synthase ( Alas ). We conclude that Yorkie has a dual role in tracheal development to ensure proper tracheal growth and functionality. Short Summary This work identified an alternative role of the transcriptional co-activator Yorkie (Yki) in controlling water impermeability and tube size of the developing Drosophila airways. Tracheal impermeability is triggered by Yki-mediated transcriptional regulation of δ-aminolevulinate synthase , Alas , whereas tube elongation is controlled by binding of Yki to the actin severing factor Twinstar.