Drews, Christiane:

Das nephrogenetische Potential der Transkriptionsfaktoren osr1, osr2, hnf1b, ihx1 und pax8 in Xenopus animalen Kappen und ihre Vernetzung in der Nephrogenese

Duisburg, Essen (2011), 118 Bl.
Dissertation / Fach: Biologie
Fakultät für Biologie
Ryffel, Gerhard (Doktorvater, Betreuerin)
Ehrmann, Michael (GutachterIn)
Duisburg, Essen, Univ., Diss., 2010
Abstract:
Die frühen nephrogenetischen Transkriptionsfaktoren osr1, osr2, hnf1b, lhx1 und pax8 sind die ersten Gene, die in der Pronephrosanlage exprimiert werden. Über die Induktion der Nephrogenese und die regulatorische Verknüpfung dieser fünf Faktoren ist allerdings nur wenig bekannt. Da die Behandlung von undifferenzierten Explantaten des animalen Pols (animale Kappe) von Xenopus mit Aktivin A und Retinsäure die Pronephrosdifferenzierung induziert, stellte dieses System eine geeignete Methode dar, um in der vorliegenden Arbeit die Signalwege der Nephrogenese näher zu untersuchen.

Im ersten Teil dieser Arbeit wurde die Expressionskinetik der frühen nephrogenetischen Transkriptionsfaktoren in mit Aktivin A und Retinsäure behandelten animalen Kappen untersucht. Die frühe Induktion von osr1, osr2, hnf1b und lhx1 in behandelten animalen Kappen lässt drauf schließen, dass diese Faktoren direkte Zielgene von Aktivin A und Retinsäure sind, während für das später exprimierte pax8 eine indirekte Aktivierung angenommen werden kann. Für Aktivin A konnte gezeigt werden, dass es allein osr2 und lhx1 nach drei Stunden induzieren kann. Im Gegensatz dazu kann Retinsäure allein keinen der fünf Faktoren induzieren. Die Mirkoarrayanalyse induzierter animaler Kappen nach 1,5 Stunden ergab die Induktion der Genexpression vieler bekannter Zielgene von Aktivin A sowie wichtiger Faktoren der Nephrogenese und Mesodermentwicklung.

Die frühe Expression der fünf Transkriptionsfaktoren und ihre Beeinflussung der Pronephrosentwicklung, wenn sie überexprimiert werden, lässt vermuten, dass diese Faktoren überexprimiert möglicherweise die Nephrogenese in animalen Kappen induzieren können. Die Überexpression von OSR1, HNF1B in Kombination mit Aktivin A oder die gemeinsame Überexpression von LHX1 und PAX8 führte in animalen Kappen jedoch nicht zur Pronephrosentwicklung. Auch die Expression der anderen frühen nephrogenetischen Transkriptionsfaktoren blieb nahezu unbeeinflusst.

Die genauere Analyse von HNF1B überexprimierenden animalen Kappen ergab die Induktion von osr1, osr2, hnf1a, hnf4a, wnt11b, gdnf und tfe3 nach sieben Stunden. Die Induktion von pax2 und esd sowie die Herrunterregulation von rbms1, fgfr4c und gsc nach 14 Stunden lässt sekundäre Effekte vermuten. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass lhx1 zusätzlich zur bekannten Regulation durch Aktivin A über ein Aktivin responsives Element auch durch HNF1B über eine funktionelle HNF1 Bindestelle im lhx1 Promotor reguliert wird.

Insgesamt konnte durch diese Arbeit ein genauerer Einblick in das regulatorische Netzwerk der fünf frühen nephrogenetischen Transkriptionsfaktoren in der Nephrogenese im Xenopus Embryo gegeben werden, indem gezeigt wurde, dass osr1, osr2 und hnf1b vermutlich über eine positive Feedback-Schleife reguliert sind, und lhx1 direkt durch hnf1b über eine HNF1 Bindestelle aktiviert wird.

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