Identifizierung und Charakterisierung von Genen für die Entwicklung des cerebralen Cortex
Identification and characterisation of genes for the development of the cerebral cortex
by Friederike Kirsch
Date of Examination:2004-11-02
Date of issue:2005-02-01
Advisor:Prof. Dr. Peter Gruss
Referee:Prof. Dr. Peter Gruss
Referee:Prof. Dr. Hans-Joachim Fritz
Persistent Address:
http://dx.doi.org/10.53846/goediss-649
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Format:PDF
Description:Dissertation
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Abstract
English
In order to identify new genes showing a regionalized expression in the E16.5 cerebral cortex a microarray expression analysis with 5 different cortex tissues was performed. After computational analysis 96 genes were validated using in situ hybdridisation.Based on these 2 screens the new mouse gene PIPPin was chosen for further analysis. The expression analysis showed that PIPPin is expressed in the mitotically active ventricular zone of the pallium and subpallium. The ventral pallium is thought to be a cortical signaling center and is regarded as a source of different signaling molecules like members of the EGF-family. Mouse PIPPin is a new marker of this signaling region. With the neuroepithel of the retina and the external granular layer of the cerebellum PIPPin is expressed in other proliferative layers. Moreover the gene can be found in postmitotic cells in the olfactory bulb, some cortical layers, the hippocampus, the piriform cortex, in the amygdala, in the epithalamus, in the thalamus and in the purkinje cell layer of the cerebellum.PIPPin contains a highly conserved putative cold-shock-domain, which is able to interact with DNA and RNA. Therefore PIPPin offers transcription factor capacity.To study whether mouse PIPPin has a function in cerebral corticogenesis the gene was cloned and inactivated through homologous recombination. A phenotype could not be detected in this work.By in vitro electroporation an enhancer containing sequence in the 3 -part of the gene could be identified. This region could be narrowed down to a size of 700 bp. Binding sites for an estrogen receptor and for the transcription factors Ets-1 and Pax6 were identified. In this work a reduced expression of PIPPin in the homozygous Pax6-mutant Sey" was noticed. Further experiments will show to what extent there is a link between this regulatory enhancer sequence and the transcriptionfactor Pax6.
Keywords: microarray; gene expression; cerebral cortex; PIPPin; ventral pallium; cold-shock domain; transcriptionfactor Pax6
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Zur Identifikation neuer Gene mit regionenspezifischer Expression im cerebralen Cortex der Maus des Stadiums E16,5 wurde eine Microarray-Expressionsanalyse mit fünf verschiedenen Cortexregionen durchgeführt. Die nach der Analyse der Daten 96 erhaltenen Gene wurden mittels der RNA-in situ-Hybridisierung auf ihre Expression hin überprüft.Basierend auf diesen beiden Screens wurde zur weiteren Analyse das neue Mausgen PIPPin ausgewählt. Die Expressionsanalyse ergab, daß PIPPin in der mitotisch aktiven Ventrikulärzone des Palliums (ventral, lateral, dorsal und medial) und des Subpalliums zu finden ist. Das ventrale Pallium gilt als ein corticales Signalzentrum zur Musterbildung und als Quelle verschiedener Signalproteine u.a. aus der EGF-Familie. Maus-PIPPin ist ein neuer Marker dieser Signalregion. Mit dem Neuroepithel der Retina und der externen Keimschicht des Cerebellums wird PIPPin in weiteren proliferativen Schichten exprimiert. Darüber hinaus kommt Maus-PIPPin in postmitotischen Zellen vor u.a. im Bulbus olfactorius, in den corticalen Schichten V, IV und II/ III, im Hippocampus, im Piriformcortex, in der Amygdala, im Epithalamus, im dorsalen und anterioren Thalamus und in der Purkinje-Zellschicht des Cerebellums.PIPPin besitzt mit der stark konservierten putativen "cold-shock"-Domäne die Fähigkeit, mit DNA und RNA zu interagieren und somit potentielle Transkriptionsfaktor-Aktivität.Zur Funktionsanalyse von Maus-PIPPin in der Corticogenese wurde das Gen kloniert und mittels homologer Rekombination inaktiviert. Ein Phänotyp konnte mit den hier angewendeten Methoden und ausgewählten Entwicklungsstadien nicht detektiert werden.Mit Hilfe der in vitro Elektroporation wurde eine Enhancer-enthaltende Sequenz im 3'-Bereich des Maus-PIPPin-Gens identifiziert. Dieser Bereich wurde von 3,5 kb auf 700 bp eingegrenzt und auf potentielle Transkriptionsfaktor-Bindestellen untersucht. Dabei wurden Bindestellen für einen Östrogen-Rezeptor und für die Transkriptionsfaktoren Ets-1 und Pax6 identifiziert. In der vorliegenden Arbeit wurde eine verringerte Expression von PIPPin in der homozygoten Pax6-Mutante "Sey" beobachtet. Weiterführende Deletionsanalysen des PIPPin-Enhancers werden zeigen, inwiefern ein direkter Zusammenhang zwischen diesem Element und dem Transkriptionsfaktor Pax6 besteht.
Schlagwörter: Microarray; Genexpression; cerebraler Cortex; PIPPin; ventrales Pallium; cold-shock Domäne; Transkriptionsfaktor Pax6
