Funktionelle Analyse des murinen Foxq1 Gens und die Charakterisierung magenspezifischer Gene
Functional analysis of the murine Foxq1 gene and the characterisation of stomach specific genes
by Wolfgang Göring
Date of Examination:2006-11-01
Date of issue:2007-11-09
Advisor:Prof. Dr. Dr. Wolfgang Engel
Referee:Prof. Dr. Wolfgang Engel
Referee:PD Dr. Sigrid Hoyer-Fender
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Format:PDF
Description:Dissertation
Abstract
English
This work clearly demonstrates an involvement of Foxq1 in gastric acid secretion. Our results let us suggest, that Foxq1 takes part in the organisation of tubulovesicle transport or the fusion of tubulovesicle with the apical canaliculus membrane within the parietal cells. This assumption is assisted by several observations. Firstly Foxq1 expression was detected in parietal cells of the gastric mucosa. A further hint is given by ultrastructural analysis of gastric parietal cells after secretagogue stimulus. In parietal cells of Foxq1-deficient mice we observed a lack of intracellular transport of the tubulovesicles and fusion of these vesicles with the apical canaliculusmembrane, which are essentiell events in normal gastric acid secretion detectable in wildtype mice. In contrast inactive parietal cells of Foxq1-/- mice show no differences compared to wildtype cells which led us assume that Foxq1 is not involved in gastric parietal cell development. Mice lacking ezrin protein, that takes part in reorganisation of actin cytoskeleton, which is important for actin-dependent vesicular transport, shares phenotype similarities with Foxq1-deficient mice giving us an additional advise for our assumption. In addition the association of Foxq1 with the organisation of actin-cytoskeleton is supported by the embryonic lethality and the disturbance of the medullary hair structure detected in Foxq1-/--mice. Lethality of about 50% Foxq1-deficient embryos results from a severe malformations of the forebrain ventricle. Similar malformations were observed in Wasf2-/--embryos, whereas Wasf2 (WAVE2) is involved in the regulation of actin-cytoskeleton reorganisation functioning as a mediator between Rac-signaling and actin-assembly. Foxq1 expression in premedullary cells of the hair and disturbed organisation of cell compartments of the medullary cells of Foxq1-/--hair (Hong et al., 2001) are further hints for our assumption. It is well known that the correct positioning of cell comparments depends on transport mechanisms associated with reorganisation of the cytoskeleton. Differentielly expressed stomach genes were identified using a subtractive cDNA-library. After database analysis three genes was choosen for further characterisation. Selection criterias were predominant expression in stomach and lacking characterisation in literature. Using this criteria Gastrokine 2, Admp and SA11 (Stomach autosomal gene on chromosome 11) genes were selected. Tissue specific gene expression was detected using northern blot analysis. Expression of Gastrokine 2 starts perinatal and in situ hybridisation reveals an expression of Gastrokine 2 in gastric Pit cells. Admp expression was detectable from 17.5 dpc onward. Further characterisations and functional analysis of these genes will give rise to further infomations about stomach genes.
Keywords: Foxq1 stomach development
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Im Rahmen dieser Arbeit wurde gezeigt, dass Foxq1 an der Magensäuresekretion beteiligt ist. Die durchgeführten Untersuchungen lassen dabei eine Beteiligung von Foxq1 an der Organisation des Tubulovesikeltransports bzw. der Tubulovesikelfusion mit der Canaliculusmembran innerhalb der Parietalzellen vermuten. Die Vermutung stützt sich zum einen auf die Ergebnisse der in situ Hybridisierung, die eine Lokalisation von Foxq1 in Parietalzellen der gastrischen Mucosa nachweist. Ein weiteres Indiz für diese Vermutung ist das Ergebnis der ultrastrukturellen Analysen der Parietalzellen nach Sekretagog-Stimulus. Eine Aktivierung der Magensäuresekretion durch Sekretagog-Stimulus führt in Parietalzellen von Foxq1-/--Tieren zu keiner mit Wildtypmäusen vergleichbaren Reaktion. Für die normale Magensäuresekretion ist ein Transport der Tubulovesikel innerhalb der Parietalzellen mit einer anschließenden Fusion der Vesikel mit der Canaliculusmembran unabdingbar. Im Ruhezustand konnten dagegen keine Veränderungen im ultrastrukturellen Aufbau der Parietalzellen von Foxq1-/--Mäusen gegenüber Wildtypmäusen beobachtet werden. Dies weist darauf hin, dass Foxq1 nicht an der Differenzierung der Parietalzellen beteiligt ist. Die beobachteten Phänotyp-Ähnlichkeiten zwischen Foxq1-defizienten Mäusen und Mäusen, denen das zur ERM Familie gehörige Ezrin fehlt, das eine Rolle in der Organisation des Plasmamembran-ständigen Aktinzytoskeletts spielt, liefern zusätzliche Hinweise auf die Beteiligung von Foxq1 an der Organisation des Aktinzytoskelett abhängigen Vesikeltransports bzw. der Vesikelfusion. Eine Assoziierung von Foxq1 mit der Organisation des Aktinzytoskeletts in der Zelle lassen auch die Untersuchungen der embryonalen Letalität von Foxq1-/--Mäusen und die Fehlbildung der inneren, medullaren Haarstruktur vermuten. Die embryonale Letalität, die bei etwa 50% der Foxq1-/--Embryonen beobachtet werden konnte, resultiert aus einer Fehlbildung der Ventrikel des Vorderhirns. Eine ähnliche Fehlbildung konnte auch an Wasf2-/--Embryonen gezeigt werden. Wasf2 (WAVE2) ist involviert in die Regulation der Aktin-Cytoskelett Reorganisation. Hierbei fungiert es als Mediator zwischen der Rac-Signaltransduktion und der Aktinassemblierung. Die fehlerhafte Organisation der Zellkompartimente, die in den medullaren Zellen des Haarschaftes von Satin Mäusen zu beobachten ist, und die Expression von Foxq1 in deren Vorläuferzellen (Hong et al., 2001) sind ein weiteres Indiz für die Beteiligung von Foxq1 an der Organisation des Aktin-Cytoskeletts. Die richtige Anordnung der einzelnen Zellkompartimente innerhalb der Zelle ist abhängig von Transportmechanismen, die assoziiert sind mit der Organisation des Aktin-Cytoskelett. Mit Hilfe einer subtraktiven cDNA-Bibliothek wurden Gene, die differentiell im Magen exprimiert werden, identifiziert. Nach Datenbankanalyse der identifizierten Gene wurden drei Gene für eine weitere Charakterisierung ausgewählt. Die Kriterien für diese Auswahl waren eine prädominante Expression im Magen und eine fehlende Charakterisierung der Gene in der Literatur. Für die drei ausgewählten Gene Gastrokine 2, Admp und SA11 konnte eine prädominante bzw. spezifische Expression im Magen nachgewiesen werden. Die Analyse der Expression während der prä- und postnatalen Magenentwicklung wurde für Gastrokine 2 und Admp durchgeführt. Die Gastrokine 2 Expression beginnt perinatal, während die Admp Expression ab Tag 17,5 post coitum nachzuweisen ist. Für das Gastrokine 2 Gen konnte zusätzlich mit Hilfe einer in situ Hybridisierung die Expression in Pit-Zellen der gastrischen Mucosa gezeigt werden. Eine weitere Charakterisierung dieser Gene und deren funktionelle Analyse können in Zukunft Aufschluss über die Funktion der Gene im Magen geben.
Schlagwörter: Foxq1 Magen Embryonalentwicklung