The Drosophila olfactory system is highly stereotyped in both form and function. Not only are olfactory receptor neurons (ORNs) expressing specific odorant receptors (ORs) found in the same part of the antenna in every fly, but the axons of all the ORNs that express the same OR converge on the same glomerulus in the antennal lobe. This stereotypy and precise connectivity of the fly olfactory system raises significant questions about its origin and the mechanisms that regulate OR expression. Although several transcription factors have been already implicated in a combinatorial code that specifies OR expression and thus ORN identity, it is clear several players remain unidentified. We therefore designed a microRNA (miRNA)-based over-expression screen to identify and validate previously unknown transcription factors that regulate OR expression. After identifying a group of miRNAs whose over-expression disrupts OR expression, we performed a secondary gene-specific RNAi screen of their predicted targets to identify novel regulators of Or47b expression. This allowed us to identify the transcription factor Atf3 as a regulator of OR expression. In subsequent analysis, we also found the known Atf3 binding partner Jun, itself a bZIP transcription factor, and the related transcription factor Fos also play roles in regulating OR expression.
초파리의 후각시스템은 그 형태와 기능에 있어서 아주 정형화되어 있습니다. 특정적인 후각수용체(OR)를 발현하는 후각수용체뉴런(ORN)은 모든 초파리 더듬이의 동일한 위치에서 발견되고, 뿐만 아니라 같은 OR을 발현하는 ORN은 모두 촉각엽(antennal lobe) 내에서 같은 후각신경사구체(olfactory glomerulus)로 수렴한다. 초파리 후각시스템의 이처럼 정확하게 고정된 연결성은 그 기원이 무엇인지, 또 OR의 발현을 조절하는 메커니즘이 무엇인지에 대한 의문을 불러일으킨다. 이미 여러 전사인자(transcription factor)들이 OR 발현과 ORN의 특성에 연관되어 있는 것으로 알려졌지만, 아직도 몇 가지 밝혀지지 않은 인자들이 관련되어 있다는 것은 명확해 보인다. 그러므로, 이 실험에서는 microRNA(miRNA)-based screen 을 통해 OR 발현에 관련된 새로운 유전자들을 밝혀내고자 하였다. 과발현(over-expression)됨으로 Or47b의 발현을 저해하는 miRNA들의 최초 집단을 확인한 다음, 우리는 2차적으로 유전자 특정적인 RNAi screen (gene-specific RNAi screen) 을 통해 광범위하게 OR의 발현을 조절하는 전사인자 Atf3 를 발견하였다. 후속 분석을 통해, 우리는 또한 이미 알려진 Atf3의 결합 파트너(binding partner)이자 bZIP 전사인자의 하나인 Jun을 확인했으며, 그와 관계된 전사인자 Fos 또한 OR 발현에 영향을 미친다는 것을 확인하였다. 위의 결과들을 종합하면, 우리는 초파리의 후각수용체 발현을 변화시키는 miRNA를 확인함으로써 miRNA-based screen 의 효용성을 입증하였다. 후속적인 miRNA 표적유전자 예측과 그에 뒤이은 RNAi screening을 통해 우리는 전사인자 Atf3, Jun 그리고 Fos 가 후각수용체 발현에 관계된 새로운 역할을 가지고 있음을 확인하고 입증하였다.
