dipl. Natw. ETH vorgelegt von geboren am 10. Mai 1952 Angenommen ABHANDLUNG EIDGENOESSISCHEN TECHNISCHEN EINFLUSS VON DNA-REPARATURMUTANTEN

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1 Diss. ETH Nr EINFLUSS VON DNAREPARATURMUTANTEN AUF DIE ENTSTEHUNG VON CHROMOSOMENABERRATIONEN BEI DROSOPHILA MELANOGASTER ABHANDLUNG zur Erlangung des Titels eines DOKTORS DER NATURWISSENSCHAFTEN der EIDGENOESSISCHEN TECHNISCHEN HOCHSCHULE ZUERICH vorgelegt von KATHARINA KATZ dipl. Natw. ETH geboren am 10. Mai 1952 von BaselStadt Angenommen auf Antrag von: Prof. Dr. F.E. Würgler, Referent Prof. Dr. R. Hütter, Korreferent 1981

2 89 ZUSAMMENFASSUNG Spontane und durch Strahlen oder chemische Substanzen induzierte DNA Läsionen können zum Zelltod oder zu Mutationen führen oder fehlerfrei repariert werden. Da aber nicht alle Reparatursysteme fehlerfrei arbei ten, können Mutationen auch durch Reparaturfehler entstehen. Reparaturdefiziente Mutanten eignen sich zur Untersuchung der verschie denen Reparaturmechanismen. In dieser Arbeit wurde der Einfluss von DNA Reparaturmutanten auf die Entstehung von spontanen und durch Strahlen oder alkylierende Agenzien induzierten ChromosomenAberrationen bei Drosophila melanogaster untersucht. Die Analyse der mütterlichen Effekte der Reparaturmutanten ist eine der Methoden, dieses Problem zu studie ren: Bringt man reife Spermien mit spontanen oder induzierten Läsionen in die Oozyten von reparaturdefizienten und reparaturkompetenten Weib chen, so kann man den Einfluss der mütterlichen Reparatursysteme auf die Entstehung von ChromosomenAberrationen verfolgen. Die Aberrationen wurden im TransvectionTest erfasst. Der Test zeigt das Vorhandensein einer Aberration durch eine Veränderung des Thorax an, die man als Transvection bezeichnet. Es wurden Stämme hergestellt, welche sowohl die Reparaturmutationen, als auch die für den TransvectionTest benötigten Markierungen enthielten. Man untersuchte die mütterlichen Effekte bei der im ExcisionRepair defizienten Mutante mei9 (Stamm mei9), bei der im Postreplicationnr Repair defizienten Mutante mei41 (Stamm mei41) und beim Wildtyp mit den Allelen mei9+ und mei41+ (Wildstamm). Die im Transvection Test verwendeten Ubx Männchen wurden mit Röntgenstrahlen (2000 R) oder mit verschiedenen Konzentrationen des alkylierenden Agens Methyl methansulf onat (MMS) behandelt und mit Weibchen von Stamm mei9, Stamm mei41 und vom Wildstamm gekreuzt. Die in der Nachkommenschaft regist rierten Aberrationsraten wurden verglichen. Die Röntgenstrahlen Versuche wurden mit allen drei Stämmen durchgeführt, die MMSVersuche nur mit Stamm mei9 und mit dem Wildstamm.

3 90 Die Ergebnisse zeigen, dass sowohl die Entstehung der spontanen, als auch der röntgenstrahlen und MMSinduzierten Aberrationen durch die ReparaturAllele mei9 und mei41 unterschiedlich beeinflusst wurde. Beim im ExcisionRepair defizienten Stamm mei9 und beim im PostreplicationRepair defizienten Stamm mei41 fand man mehr spontane Aber rationen als beim Wildstamm. Nach Behandlung mit Röntgenstrahlen waren die induzierten Aberrationsraten von Stamm mei9 und vom Wildstamm sta tistisch gleich. Bei Stamm mei41 fand man im Vergleich zum Wildstamm und zu Stamm mei9 weniger induzierte Aberrationen. Nach Behandlung mit 0.118mM MMS war die induzierte Aberrationsrate in Stamm mei9 höher als im Wildstamm.

4 91 ABSTRACT Spontaneous DNAlesions or lesions provoked by radiation or chemical substances can lead to cell death, mutation, or can be repaired completely. As some repair Systems are errorprone, however, mutations can arise through misrepair. Repairdeficient mutants are useful for the investigation of the dif ferent repair mechanisms. In this work the influence of DNArepair mu tants on the origin of spontaneous chromosomeaberrations or aberrations induced by Xrays or alkylating agents in Drosophila melanogaster was investigated. The analysis of the maternal effects of the repair mutants is one method to study this problem: The influences of different mater nal repair Systems on the origin of aberrations can be followed if ripe sperm with spontaneous or induced lesions are introduced into Oozytes of repairdeficient and repaircompetent females. The aberrations are detected in the transvectiontest. This test shows the presence of an aberration by a change of the thorax, which is called transvection. Beforehand, Stocks containing the repair mutations, as well as the mutations used in the transvectiontest were specially bred. The maternal effects were analysed in the excisionrepair deficient mei9l1 mutant (stock mei9), in the postreplicationrepair deficient mutant mei41d5 (stock mei41) and in the wiltype stock with the alle les mei9+ and mei41+ (wildstock). The Ubx males which are used in the transvectiontest were treated with Xrays (2000 R) or with dif ferent concentrations of the alkylating agent methyl methanesulfonate (MMS) and crossed with females of stock mei9, stock mei41 and wild stock. The frequency of chromosomeaberrations in the offspring was compared. The Xray experiments were done with all three Stocks, the MMS experiments only with stock mei9 and the wildstock. The results show that the origins of spontaneous and Xray or MMS indu ced aberrations were influenced in different ways by the repair alleles mei9l1 and mei4105.

5 92 With the excisionrepair deficient stock mei9 and the postreplicationrepair deficient stock mei41 significantly more spontaneous aberrations were found than with the wildstock. The frequency of aberrations induced with Xrays was statistically equal in stock mei9 and in the wildstock. Significantly fewer Xray induced aberrations were noted in stock mei41 as compared with stock mei9 and the wildstock. After treatment with 0.118mM MMS the induced aberration frequency was significantly higher in stock mei9 than in the wildstock.