Universität zu Köln

Tilmann, Wido (2014). Untersuchung zur Rolle Ras-vermittelter Signaltransduktion in Hydractinia echinata (Cnidarier). PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Hydractinia echinata besitzt zwei Ras-Proteine. Hydractinia Ras1 ist den klassischen Ras-Proteinen H-, K- und N-Ras höher Organismen ähnlicher als Hydractinia Ras2. Letzteres konnte dagegen RRas2(TC21)-Proteinen anderer Organismen zugeordnet werden. Es konnten mögliche Homologe zu Proteinen identifiziert werden, die in anderen Tieren an Ras gesteuerten Signalwegen beteiligt sind. In-situ-Hybridisierung zeigte für beide Ras-RNAs eine ubiquitäre Grundverteilung im Ekto- und Entoderm von Hydractinia. Die Expression von Ras ist im Entoderm grundsätzlich geringer als im Ektoderm. In verschiedenen Entwicklungsstadien von Hydractinia gibt es unterschiedliche Verteilungsmuster der Ras-RNAs, wobei die Muster in den einzelnen Entwicklungsstadien für beide Hydractinia Ras die gleichen sind. Mögliche Funktionen der Ras-Proteine in Hydractinia echinata wurden über Missexpressionsstudien untersucht. Überexpression von nativem Hydractinia Ras1 oder Ras2 führte zu keiner offensichtlichen Veränderung der Körpergestalt. In beiden Hydractinia Ras-Proteinen existieren offenbar konservierte Aminosäuren, die in anderen Tieren für die Funktionsregulation von Ras essentiell sind. Die Modulation der Ras-Proteine durch Austausch dieser Aminosäuren führt offenbar auch in Hydractinia Ras zu einer Aktivierung der Ras-Proteine. Die Überexpression von aktiviertem Ras1, das unabhängig von einander an zwei unterschiedlichen Aminosäurepositionen moduliert wurde, resultierte in beiden Fällen in dem gleichen Phänotyp in Gastrozoiden. Beide Male konnten ortstreu und reproduzierbar benigne Neoplasien im Gastroderm beobachtet werden. Ras1 hat in Hydractinia einen Einfluss auf die Proliferation. Nach Überexpression von aktiviertem Ras2 konnte keine Ausbildung von Neoplasien wie bei Überexpression von aktiviertem Ras1 beobachtet werden. In transgenen Ras2-Kolonien wurden jedoch zusätzliche Körperachsen in Gastro- und Gonozoiden beobachtet. qPCR-Daten zur Expression von Hydractinia Wnt, brachyury, ß-catenin und TCF in transgenen Ras2-Tieren zeigten eine Modulation des Wnt-Signalwegs durch Ras. Eine erste orientierende Transkriptom Analyse von Transgenen und einer Wildtyp-Kolonie von Hydractinia zeigte, das Transgene mit veränderten Phänotypen veränderte Transkriptome aufwiesen. Die Analyse ergab, dass zahlreiche Gene, sowohl im Vergleich von Ras1 und Ras2 Transgenen zueinander, als auch im Vergleich der Transgene zum Wildtyp unterschiedlich aktiv sind.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated abstract:	Abstract Language Hydractinia echinata owns two Ras proteins. Hydractinia Ras1 shows similarity to clas-sical H-, K-, and N-Ras proteins of higher organisms. Ras2 was dedicated to RRas2(TC21) proteins of other organisms. Possible homologous of proteins known to be involved in Ras signaling in other animals where identified in Hydractinia. In-situ-hybridisation for both Ras-RNAs showed a ubiquitous distribution in the ectoderm and the endoderm. There is basically weaker Ras expression in the endoderm than in the ectoderm. Different Ras-RNA expression patterns exist in different developmental stages of Hydractinia, whereupon the pattern is the same for both Ras in the single developmental stages. Miss expression studies where carried out to study the possible function of the Hydractinia echinata Ras proteins. Over expression of native Hydractinia Ras1 or Ras2 forms had no obvious effect on the body shape. Conserved amino acid residues that are known to be essential for the functional regulation of Ras proteins in other organism do also exist in both Hydractinia Ras proteins. Modulation of the Ras proteins by replacement of these amino acids results also in Hydractinia in the activation of the Ras proteins. Over expression of activated Ras1, that was independent from each other modulated at two different amino acid positions, resulted in both cases in the same phenotype in gastrozoids. In both cases benign neoplasia where observed at stable, absolutely reproducible positions in the gastroderm. In Hydractinia Ras1 has an influence on the proliferation. Over expression of activated Ras2 never resulted in the formation of neoplasia. Instead over expression of activated Ras2 resulted in the formation of secondary body axis in gastro- and gonozoids. qPCR data considering the expression of Hydractinia Wnt, brachyury, ß-catenin and TCF in transgenic Ras2 animals revealed a modulation of the Wnt signaling pathway by Ras. A first orientating transcriptome analysis of Hydractinia transgenic colonies and a wildtype colony pointed out, that transgenic colonies with altered phenotype exhibit altered transcriptomes. The analysis displayed that numerous Genes showed distinct activity comparing transgenic Ras1 and Ras2 as well as comparing the transgenes with the wildtype. English
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Tilmann, Wido wtilmann@gmail.com UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-59360
Date:	28 November 2014
Language:	German
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Biology > Zoologisches Institut
Subjects:	Life sciences
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Hydractinia echinata UNSPECIFIED Cnidarier UNSPECIFIED Ras UNSPECIFIED
Date of oral exam:	16 January 2015
Referee:	Name Academic Title Plickert, Günter Prof.Dr. Kroiher, Michael PD. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/5936