Molecular and Functional Analysis of two Gene Trap Mouse Lines

Abstract

Um ein besseres Verständnis über die regulatorischen Mechanismen der embryonalen Säugetierentwicklung zu erlangen ist es wichtig neue Gene, die an diesem Prozess beteiligt sind zu isolieren und zu charakterisieren. Eine hilfreiche Methode um die Genfunktion während der Entwicklung zu studieren ist die Generierung von mutierten Mauslinien, denen das voll funktionsfähige Gen fehlt. Eine wichtige Methode zur funktionalen Analyse von Genen ist das Gene-trapping . Gene-trapping in embryonalen Mausstammzellen ermöglicht eine rasche und randomisierte Methode um Gene, die während der Embryonalentwicklung der Maus exprimiert werden, zu identifizieren und zu mutieren.In dieser Arbeit wurden zwei Gene trap Mauslinien untersucht. Zur Untersuchung des Phänotyps wurden heterozygote Tiere verpaart um homozygote Tiere zu erhalten. Allerdings erhielten wir keine homozygoten Nachkommen, was darauf hindeutet, dass die Defizienz der Gene trap Mäuse zum Tod der Embryonen führt. Mit Hilfe des 5 RACE Experiments konnten wir Fragmente der trappend Gens amplifizieren. Analysen der genomischen DNA dieser Mauslinien zeigte, dass der Gen-trap-Vektor in die Mausgene Gtl8 und Arfgef2 integriert worden war. Diese beiden Gene wurden auf molekularer Ebene weiter charakterisiert.Das Gtl8 Gen codiert ein Protein, welches große Ähnlichkeit zum Protein der 4.1 Superfamilie zeigt. Eine Gemeinsamkeit dieser Familie ist die FERM-Domäne. Es konnte gezeigt werden, dass dieses Protein eine wichtige Rolle in der Regulierung von Zytoskelett-Plasmamembran-Interaktionen spielt. Gtl8 könnte eine ähnliche Funktion ausüben, da das Protein in der Nähe der Membran, besonders in Zell-Zell-Kontakt-Regionen lokalisiert ist. Das Gtl8 Gen besteht aus 25 Exons und befindet sich auf dem Maus-Chromosom 1. Die Expression wurde in präimplantierten Embryos, einschließlich befruchteten und unbefruchteten Oozyten, Zwei- und Vierzell-Stadium Embryos, Morula- und Blastozysten- Stadium Embryos nachgewiesen. Auch in erwachsenen Mausgeweben wurde eine ubiquitäre Expression detektiert. Das Maus Arfgef2 Gen ist ein Homologon zum menschlichen ARFGEF2 Gen, welches das BIG2 Protein codiert. Das BIG2 Protein ist in den intrazellulären vesikulären Transport involviert. Das Arfgef2 Gen besteht aus 40 Exons und sein Transkript konnte ubiquitär in erwachsenen Mausgeweben und in präimplantierten Embryos, einschliesslich befruchteten Oozyten, detektiert werden.Weitere Analysen konzentrierten sich auf Entwicklungsstadien von homozygoten Embryos. Es konnte gezeigt werden, dass Gtl8(-/-) homozygote Embryos zwischen Morula- und Blastozystenstadium sterben. Arfgef2(-/-) homozygote Embryos sterben direkt nach der Befruchtung. Damit wurde bewiesen, dass beide Gene in der Präimplantationsentwicklung eine elementäre Rolle spielen.