Universität zu Köln

Analyse der cis-regulatorischen Region des Gens hairy aus Triboleum castaneum

Eckert, Christoph (2003) Analyse der cis-regulatorischen Region des Gens hairy aus Triboleum castaneum. PhD thesis, Universität zu Köln.

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    Abstract

    Zusammenfassung Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Regulation des Paarregelgens hairy von Tribolium castaneum (Tc´h). Dazu wurde die cis- regulatorische Region von Tc´h analysiert und mit hairy aus Drosophila melanogaster (Dm´h) verglichen. Mit Hilfe des piggyBac- Transposons wurde der Mehlkäfer T. castaneum mit Reporterkonstrukten transformiert. Es konnte gezeigt werden, dass ein Fragment von 8,8 kb der 5´- flankierenden Region von Tc´h ausreichen, um ein Reportergen in doppelsegmentalen Streifen zu exprimieren. Anschließend wurden Käfer mit einer Reihe von Konstrukten transformiert, die lacZ unter der Kontrolle verschieden großer regulatorischer Regionen von Tc´h exprimieren. Durch Analyse der Expressionsmuster konnte der Promotor in zwei Bereiche eingeteilt werden: Eine knapp 4 kb große Region, die für die Streifen eins, zwei, sechs, sieben und acht verantwortlich ist und eine 1,1 kb große Region, welche die Expression der Streifen drei, vier und fünf reguliert. Um weitere Erkenntnisse über die Regulation von Tc´h zu gewinnen, wurde D. melanogaster mit denselben Reporterkonstrukten transformiert. Dabei vermitteln unterschiedlich große Regionen die Expression von lacZ in der Mitte des Embryos in jeweils drei Streifen. Diese drei Streifen ähneln weitgehend den Streifen drei, vier und fünf von Dm´h. Auch die 8,8 kb große Region, die in T. castaneum die Expression aller Streifen von Tc´h reguliert, generiert in D. melanogaster nur drei Streifen. Dies liegt daran, dass die Regulation der anterioren und der posterioren Streifen in D. melanogaster und T. castaneum, im Gegensatz zu den drei zentralen Streifen, unterschiedlich ist. Um die Annahme abzusichern, dass die Regulation der Streifen drei, vier und fünf von Dm´h und Tc´h konserviert ist, wurde eine Linie mit Reporterkonstrukt in die Drosophila- Segmentierungsmutanten even-skipped, runt, giant, hunchback, Krüppel und knirps eingekreuzt. Diese Hypothese wurde durch die Analyse des Expressionsmusters des Reportergens in den verschiedenen genetischen Hintergründen unterstützt. Ein Sequenzvergleich ergab, dass sich knapp 60 bp der nicht- codierenden Sequenz von Tc´h und ein Abschnitt im Homeobox- Komplex von T. castaneum stark ähneln. Dies kann als Hinweis auf ein konserviertes regulatorisches Element gedeutet werden. Zusammen mit der Firma Genomatix wurden die regulatorischen Sequenzen von Dm´h, hairy aus Drosophila virilis (Dv´h) und Tc´h miteinander verglichen. Dabei wurden die 5´- flankierenden Sequenzen nach Bindungsstellen von den Transkriptionsfaktoren hunchback, Krüppel, knirps, caudal und tailless, welche an der Regulation von Dm´h beteiligt sind, durchsucht. Ähnlichkeiten in der Verteilung der Bindungsstellen ergaben sich für einen Bereich, der in Drosophila die Expression des Streifen fünf steuert. Der korrespondierende Bereich bei Tc´h liegt in derselben Region, die in Versuchen als regulatorische Region der Streifen drei, vier und fünf identifiziert wurde. In einem weiteren Ansatz wurde versucht, mit den 5´- flankierenden Sequenzen von Dm´h, Dv´h und Tc´h eine Regulationseinheit zu identifizieren, welche an der Expression der Streifen drei und vier aller drei Gene maßgeblich beteiligt ist. Diese Voraussage wurde experimentell getestet und konnte widerlegt werden.

    Item Type: Thesis (PhD thesis)
    Translated abstract:
    AbstractLanguage
    Abstract I analyzed the regulation of the orthologue of the pair-rule gene hairy from the flour beetle Tribolium castaneum. By piggyBac mediated germ line transformation, I was able to show that a 8.8 kb region of Tribolium hairy (Tc´h) is sufficient to drive lacZ expression in a pattern that mimics the expression of Tc´h in every other segment, but not along the midline. By transforming beetles with different deletion constructs, two discrete enhancer elements were identified that regulate expression of stripes 1,2,6,7,8 and stripes 3 to 5, respectively. Flies were transformed with the same constructs. None of these induced expression in more than 3 stripes. The pattern of these stripes is very similar to stripes 3,4 and 5 of Drosophila hairy (Dm´h). I conclude that regulation of stripe 3, 4 and 5 of Dm´h and Tc´h is conserved, whereas the other stripes are regulated in a different manner. This view is supported by crossing one of the different constructs into various mutant backgrounds of D. melanogaster. In silico analysis of Tc´h upstream region, done partially in collaboration with Genomatix, provided additional cues for functional conserved elements. One of these elements was tested, but did not display the predicted function. The others remain to be verified by further experimental procedures.English
    Creators:
    CreatorsEmail
    Eckert, Christophst2185@zi.biologie.uni-muenchen.de
    URN: urn:nbn:de:hbz:38-10112
    Subjects: Life sciences
    Uncontrolled Keywords:
    KeywordsLanguage
    hairy , tribolium castaneum , segmentierung , drosophila melanogaster , promotorGerman
    hairy , tribolium castaneum , segmentation , drosophila melanogaster , promoterEnglish
    Faculty: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
    Divisions: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät > Institut für Genetik
    Language: German
    Date: 2003
    Date Type: Completion
    Date of oral exam: 02 November 2003
    Full Text Status: Public
    Date Deposited: 07 Jan 2004 11:57:10
    Referee
    NameAcademic Title
    Tautz, DiethardProf. Dr.
    URI: http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/1011

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