Universität zu Köln

Untersuchungen zur Rolle von hand2 in der Schilddrüsenentwicklung des Zebrafischs

Wendl, Thomas (2005) Untersuchungen zur Rolle von hand2 in der Schilddrüsenentwicklung des Zebrafischs. PhD thesis, Universität zu Köln.

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    Abstract

    Zusammenfassung: Untersuchungen zur Rolle von hand2 in der Schilddrüsenentwicklung des Zebrafischs Die Schilddrüse ist ein endokrines Organ der Wirbeltiere. Erste Untersuchungen legen nahe, dass die Mechanismen ihrer Entwicklung bei den verschiedenen Wirbeltierarten sowohl auf morphologischer, als auch auf molekularer Ebene konserviert sind. Allerdings sind die molekularbiologischen Grundlagen der Schilddrüsenentwicklung noch weitgehend unbekannt. Im Rahmen dieser Doktorarbeit sollten genetische und molekularbiologische Mechanismen der frühen Schilddrüsenentwicklung im Modellorganismus Zebrafisch untersucht werden. Das Schilddrüsenprimordium im Zebrafisch entwickelt sich ab 24 hpf im ventralen Pharynxepithel und befindet sich ventral von der Mittelhirn-Hinterhirn-Grenze. Ferner liegt das Schilddrüsenprimordium asymmetrisch links von der Mittellinie in direktem Kontakt zum ventral, ebenfalls links gelegenen Herz. Ein Hinweis auf eine mögliche Beziehung des Schilddrüsenprimordiums zum Herz zeigt sich auch an Zebrafisch-Herzmutanten. Unter den bekannten Zebrafisch-Herzmutanten weisen viele eine defekte Schilddrüse auf. Eine dieser Mutanten ist die Zebrafisch hands off (han) Mutante, in der das Gen hand2 deletiert ist. Mit dieser Mutante wurden die meisten Experimente in dieser Arbeit durchgeführt. In der hands off Mutante ist zu beobachten, dass kein Schilddrüsenprimordium entsteht. Das Gen hand2 wird im Seitenplattenmesoderm, aus dem sich der myokardiale Teil des Herzens entwickelt, und in den Kiemenbögen exprimiert. Außerdem ist es in einer bilateralen Domäne zwischen dem ersten und zweiten Kiemenbogen, im Endoderm und in den Vorderflossen exprimiert. Durch Transplantation von Wildtypzellen in hands off Mutanten konnte gezeigt werden, dass hand2 in der Entwicklung des Schilddrüsenprimordiums nicht-zellautonom wirkt. Um das hand2 exprimierende Gewebe zu identifizieren, dass im Wildtyp einen nicht-zellautonomen Einfluss auf die Schilddrüse hat, wurde durch die Injektion von Morpholino-Oligonukleotiden die hand2 Kiemenbogenexpression ausgeschaltet. Dabei war zu erkennen, dass das Schilddrüsenprimordium unabhängig von dieser Expressionsdomäne entsteht. Dies deutet darauf hin, dass das Herz eine tragende Rolle bei der Entwicklung der Schilddrüse spielt. Im Herz sind viele sekretierte Faktoren der FGF Familie exprimiert. Um eine Rolle dieser Proteine in der Schilddrüsenentwicklung zu testen, wurden Mikropartikel, die mit FGF1 und FGF2 Proteinen beladen waren, implantiert. Dabei konnte in hands off Mutanten ein Rettung des Schilddrüsenprimordiums beobachtet werden. Daraus kann geschlossen werden, dass FGF-Proteine eine nicht-zellautonome Rolle in der Entwicklung der Schilddrüse "downstream" von hand2 spielen. Ob sie direkte induktive Signale darstellen, konnte aber im Rahmen dieser Arbeit nicht festgestellt werden.

    Item Type: Thesis (PhD thesis)
    Translated abstract:
    AbstractLanguage
    Abstract The thyroid gland is an endocrine organ in all vertebrates. Preliminary studies reveal that the morphologic and molecular mechanisms of its development are highly conserved in vertebrate species. However, the underlying molecular base of thyroid development remains largely unknown. In this study, we use zebrafish as a model to investigate the genetic and molecular mechanisms of thyroid development. The thyroid primordium develops in the ventral pharyngeal epithelium from 24 hpf. It is localised ventral of the midbrain hindbrain boundary and asymmetrically left to the midline adjacent to the heart. Further evidence for a possible relation of heart and thyroid primordium is given by several zebrafish heart mutants. Many zebrafish heart mutants also display a thyroid phenotype. One of these mutants is the hands off (han) mutation, in which the hand2 gene is deleted. Most experiments in this study were performed using this mutant. hands off mutants don�t show a thyroid primordium at all. The gene hand2 is expressed in the lateral plate mesoderm, which forms the myocard of the heart and in the pharyngeal arches. In addition, it is expressed in a bilateral domain between the first and second branchial arch, in the endoderm and the pectoral fins. Transplantation of wildtype cells into hands off mutants demonstrates that hand2 is acting in a non-cellautonomous fashion. To identify the hand2 expressing tissue having a non cellautonomous effect on the thyroid primordium I injected morpholinos that abolish hand2 expression in the pharyngeal arches. It turned out that the thyroid primordium develops independently of hand2 expressing pharyngeal arches. This suggests a major role for the heart in thyroid development. Secreted factors of the FGF family are known to be expressed in the heart. To test a possible role of FGFs in thyroid development, beads were soaked in recombinant FGF1 and FGF2 proteins and were implanted into hands off mutants. As a result, the thyroid primodium could be rescued in hands off mutants. Thus, FGF proteins act downstream of hand2 in a non cellautonomous way with respect to thyroid development. It remains unclear whether FGFs are direct inductive signals for the thyroid.English
    Creators:
    CreatorsEmail
    Wendl, Thomasthomas.wendl@uni-koeln.de
    URN: urn:nbn:de:hbz:38-17118
    Subjects: Life sciences
    Uncontrolled Keywords:
    KeywordsLanguage
    Schilddrüse ZebrafischGerman
    thyroid zebrafishEnglish
    Faculty: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
    Divisions: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät > Institut für Entwicklungsbiologie
    Language: German
    Date: 2005
    Date Type: Completion
    Date of oral exam: 08 February 2006
    Full Text Status: Public
    Date Deposited: 03 Apr 2006 12:55:18
    Referee
    NameAcademic Title
    Roth, SiegfriedProf. Dr.
    URI: http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/1711

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