A comparative analysis of the genomes of Drosophila melanogaster , Caenorhabditis elegans , and Saccharomyces cerevisiae —and the proteins they are predicted to encode—was undertaken in the context of cellular, developmental, and evolutionary processes. The nonredundant protein sets of flies and worms are similar in size and are only twice that of yeast, but different gene families are expanded in each genome, and the multidomain proteins and signaling pathways of the fly and worm are far more complex than those of yeast. The fly has orthologs to 177 of the 289 human disease genes examined and provides the foundation for rapid analysis of some of the basic processes involved in human disease.

We demonstrate the feasibility of generating thousands of transgenic Drosophila melanogaster lines in which the expression of an exogenous gene is reproducibly directed to distinct small subsets of cells in the adult brain. We expect the expression patterns produced by the collection of 5,000 lines that we are currently generating to encompass all neurons in the brain in a variety of intersecting patterns. Overlapping 3-kb DNA fragments from the flanking noncoding and intronic regions of genes thought to have patterned expression in the adult brain were inserted into a defined genomic location by site-specific recombination. These fragments were then assayed for their ability to function as transcriptional enhancers in conjunction with a synthetic core promoter designed to work with a wide variety of enhancer types. An analysis of 44 fragments from four genes found that >80% drive expression patterns in the brain; the observed patterns were, on average, comprised of <100 cells. Our results suggest that the D. melanogaster genome contains >50,000 enhancers and that multiple enhancers drive distinct subsets of expression of a gene in each tissue and developmental stage. We expect that these lines will be valuable tools for neuroanatomy as well as for the elucidation of neuronal circuits and information flow in the fly brain.

Abstract A fundamental goal of genetics and functional genomics is to identify and mutate every gene in model organisms such as Drosophila melanogaster. The Berkeley Drosophila Genome Project (BDGP) gene disruption project generates single P-element insertion strains that each mutate unique genomic open reading frames. Such strains strongly facilitate further genetic and molecular studies of the disrupted loci, but it has remained unclear if P elements can be used to mutate all Drosophila genes. We now report that the primary collection has grown to contain 1045 strains that disrupt more than 25% of the estimated 3600 Drosophila genes that are essential for adult viability. Of these P insertions, 67% have been verified by genetic tests to cause the associated recessive mutant phenotypes, and the validity of most of the remaining lines is predicted on statistical grounds. Sequences flanking &gt;920 insertions have been determined to exactly position them in the genome and to identify 376 potentially affected transcripts from collections of EST sequences. Strains in the BDGP collection are available from the Bloomington Stock Center and have already assisted the research community in characterizing &gt;250 Drosophila genes. The likely identity of 131 additional genes in the collection is reported here. Our results show that Drosophila genes have a wide range of sensitivity to inactivation by P elements, and provide a rationale for greatly expanding the BDGP primary collection based entirely on insertion site sequencing. We predict that this approach can bring &gt;85% of all Drosophila open reading frames under experimental control.