Universität zu Köln

Ungewickell, Veronika (2012). Exploration of chemoprotective activities in Arabidopsis thaliana activation tagged lines. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Many plant secondary metabolites have anti-cancerogenic and anti–mutagenic effects in higher organisms including humans. These compounds can induce the expression of phase II and detoxification enzymes, which inactivate carcinogens in mammalian cells. The genes encoding for phase II enzymes are regulated by electrophile response elements (EpRE) in their promotor region. In order to identify chemoprotective compounds, EpRE-based reporter systems have been developed in human and murine hepatoma cells, such as the HepG2-GFP and the Hepa1c1c7-Lux cells, respectively. The aim of this work was to identify novel chemoprotective plant secondary metabolites and the genes involved in their biosynthesis in Arabidopsis thaliana (A. thaliana). To this end, the effect of extracts of different activation tagged mutants (TAMARA lines) on the reporter cells was examined. In a previous screening with HepG2-GFP cells, 470 mutants had been selected out of 5,000 tested TAMARA lines. Here, these mutants were re-screened using the more sensitive Hepa1c1c7-Lux cell line. The screening and subsequent mapping of the T-DNA insertion sites led to the identification of 87 independent mutant lines. The relative expression of the genes flanking the insertion site was determined in comparison to the gene expression in wild-type plants. 32% of the detected genes encode for enzymes, 13% for transcription factors, 11% for transporters, 26% for proteins of unknown function, and 18% are genes belonging to other categories. The selection of mutants for further studies was based on the putative or known gene function and metabolite profiles from mass spectrometry analyses. Six different gene products that are overexpressed in independent mutant lines were selected for detailed characterization. These were encoded by the following genes: At3g09260 (ß-glucosidase PYK10), At3g54830 (a putative amino acid transporter), At1g63820 (an unknown protein), At5g55880/At5g55890 (an unknown protein), At4g27260 (AtGH3.5) and At1g71002 (MiR858a micro RNA).

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated abstract:	Abstract Language Viele pflanzliche Sekundärmetabolite besitzen antikanzerogene und antimutagene Eigenschaften in tierischen Organismen. Diese Wirkstoffe können in Säugerzellen die Expression von Phase II und detoxifizierenden Enzymen, welche zum Abbau von Zellgiften dienen, induzieren. „Electrophile response elements” (EpRE), lokalisiert in den Promotorregionen von Phase II-Enzymen, regulieren die Expression dieser Gene. Zur Identifizierung neuer chemoprotektiver Wirkstoffe wurden auf EpRE-basierende Reportersysteme in humanen (HepG2-GFP) und murinen Zelllinien (Hepa1c1c7-Lux) entwickelt. Zielsetzung dieser Arbeit war die Identifizierung neuer chemoprotektiver pflanzlicher Sekundärmetabolite in Arabidopsis thaliana. Außerdem sollten die an der Biosynthese dieser Pflanzenstoffe beteiligten Gene identifiziert und charakterisiert werden. Zu diesem Zweck wurde die Wirkung von methanolischen Extrakten aus verschiedenen Arabidopsis-Mutanten (TAMARA-Linien) in den Reporterzellen untersucht. In früheren Experimenten mit HepG2-GFPZellen wurden bereits 470 aus insgesamt 5000 untersuchten TAMARA-Linien mit putativ chemoprotektiven Eigenschaften ausgewählt. In dieser Arbeit wurden diese Mutanten in den empfindlicheren Hepa1c1c7-Lux-Zellen erneut untersucht und ausgewählte Mutanten kartiert. Dies führte zur Identifizierung von 87 unabhängigen Linien. Die relative Genexpression der in direkter Nachbarschaft zur Insertionsstelle liegenden Gene wurde im Vergleich zur Genexpression in Wildtyppflanzen bestimmt. 32% der entdeckten Gene mit veränderter Expression kodieren für Enzyme, 13% für Transkriptionsfaktoren, 11% für Transporter, 26% für Proteine noch unbekannter Funktion und 18% gehören anderen Kategorien an. Sechs verschiedene Gene wurden für weitere Charakterisierungen ihrer Funktion auf Grundlage ihrer vermuteten Rolle in der Biosynthese von pflanzlichen Metaboliten bzw. aufgrund eines durch Massenspektrometrie ermittelten veränderten Metabolitenprofils ausgewählt. Bei diesen Genen handelt es sich um At3g09260 (ß-Glukosidase PYK10), At3g54830 (ein putativer Aminosäuretransporter), At1g63820 (ein unbekanntes Protein), At5g55880/ At5g55890 (ein unbekanntes Protein), At4g27260 (AtGH3.5) und At1g71002 (MiR858a mikroRNA). German
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Ungewickell, Veronika ungewicv@smail.uni-koeln.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-48655
Date:	19 April 2012
Language:	English
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Biology > Botanical Institute
Subjects:	Life sciences
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language chemoprotection, secondary metabolites, TAMARA-lines, A.thaliana, EpRE,Hepa1c1c7-lux, HepG2-GFP English
Date of oral exam:	14 June 2012
Referee:	Name Academic Title Flügge, Ulf-Ingo Prof. Dr. Waffenschmidt, Sabine Prof. Dr.
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/4865