Analysen zum nukleozytoplasmatischen Transport von Regulatorproteinen des circadianen Rhythmus
Analysis of the nucleocytoplasmic transport of circadian clock proteins
by Susanne Loop
Date of Examination:2004-06-30
Date of issue:2004-08-04
Advisor:Prof. Dr. Tomas Pieler
Referee:Prof. Dr. Tomas Pieler
Referee:Prof. Dr. Ivo Feussner
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Format:PDF
Description:Dissertation
Abstract
English
The circadian rhythm is driven by an endogenous biological clock that regulate many biochemical and physiological processes with a 24h periodicity. A conserved set of genes define a negative autoregulatory feedback loop that provides the core function in generating circadian rhythmicity on the level of transcription. In vertebrates, these genes include Per1, 2 and 3, as well as Cry1 and 2. In this study the nucleocytoplasmic transport of these circadian clock proteins was examined in Xenopus laevis oocytes and Hela cells. It turns out, that Per1 serves a dual function in the intracellular transport of other clock proteins; Per3 needs heterodimerisation with Per1 in order to gain access to the nucleus and, conversely, both Cry1 and Cry2 need heterodimerisation with Per1 in order to be exported from the nucleus. In order to test for the requirement of these activities in the context of the circadian rhythm, import- and export-defective Per1 mutants were stable transfected into NIH3T3 cells. By using semiquantitative RT-PCR and real time PCR it was shown that the mPer1 meditated export of mCry1 and mCry2 is essential for the circadian rhythmus in synchronized mouse fibroblasts.
Keywords: nucleocytoplasmic transport; circadian clock
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Der circadiane Rhythmus reguliert viele biochemische
und physiologische Prozesse mit einer 24 h
Periodizität. Der molekulare Mechanismus der Regulation
der biologischen Uhr liegt in einer autoregulatorischen
Transkriptions- und Translations- Rückkopplung
begründet, bei der positive Elemente die Transkription
der negativen Komponenten aktivieren, die dann nach der
Translation im Zytoplasma in den Zellkern zurückkehren,
um ihre eigene Transkription wieder zu inhibieren. In
dieser Arbeit wurde der nukleozytoplasmatische
Transport der am circadianen Rhythmus beteiligten
Proteine in Xenopus Oozyten und HeLa Zellen untersucht.
Es zeigte sich, dass mPer1 essentiell für den Import
von mPer3 und für den Export von mCry1 und mCry2 ist
und somit eine doppelte Funktion im Kern-Zytoplasma
Transport erfüllt. Für die funktionelle Analyse der
Transportprozesse im circadianen Rhythmus wurden
Import- sowie Export-defiziente mPer1 Mutanten
erstellt, die stabil in Maus Fibroblasten transfiziert
wurden. Mittels semiquantitativer RT-PCR und real time
PCR konnte in synchronisierten Maus Fibroblasten
gezeigt werden, dass der mPer1 vermittelte Export von
mCry1 und mCry2 entscheidend für die Regulation des
circadianen Rhythmus in diesen Zellen ist.
Schlagwörter: 500 Naturwissenschaften allgemein; nukleozytoplasmatischer Transport; biologische Uhr