Dokument: Identifizierung und molekulare Charakterisierung neuer neuronaler Regenerations‐assoziierter Gene (RAGs) im Kontext des axonalen Wachstums in vitro

Titel:Identifizierung und molekulare Charakterisierung neuer neuronaler Regenerations‐assoziierter Gene (RAGs) im Kontext des axonalen Wachstums in vitro
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URN (NBN):urn:nbn:de:hbz:061-20150827-100633-0
Kollektion:Dissertationen
Sprache:Deutsch
Dokumententyp:Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:Text
Autor:Dipl.-Biol. Schaepe, Katharina [Autor]
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Dateien vom 26.08.2015 / geändert 26.08.2015
Beitragende:Prof. Dr. Müller, Hans Werner [Gutachter]
Prof. Dr. Willbold, Dieter [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:Periphere Nerven sind im Gegensatz zu zentralen Nerven nach einer traumatischen Kontinuitätsunterbrechung zur spontanen axonalen Regeneration fähig und manifestieren während des Regenerationsprozesses ein auffälliges und stereotypes Muster zellulärer Veränderungen. Die Mechanismen einer erfolgreichen neuronalen Regeneration sind komplex, bislang nur teilweise identifiziert und beinhalten läsions-induzierte Expressionen sogenannter Regenerations-assoziierter Gene (RAGs), deren funktionelle Beweisführung noch teilweise aussteht.
Ziel der vorliegenden Arbeit war es (i) neue RAGs zu identifizieren, (ii) die läsionsinduzierten Genexpressionsmuster dieser in vivo zu validieren, (iii) die Proteinlokalisation in vivo sowie in vitro zu charakterisieren, (iv) die Genexpressionen in einem geeigneten in vitro-Modellsystem rekombinant zu modulieren sowie (v) die rekombinanten Modulationsauswirkungen auf die Neuritogenese des in vitro-Modellsystems qualitativ und quantitativ zu ermitteln.
In der vorliegenden Arbeit wurden die zeitlichen läsionsinduzierten mRNA-Expressionsmuster der RAG-Kandidatengene Clnd4, Cmtm3, Dusp6, Klf6 und Kif22 in verletzten DRG-Neuronen nach traumatischer Ischiasnervläsion erfolgreich validiert und die Proteinverteilung dieser Kandidaten (mit Ausnahme von Cmtm3) in DRG-Neuronen und Motorneuronen des lumbalen Rückenmarks in vivo charakterisiert. Die F11-Zelllinie wurde als geeignetes in vitro-Modellsystem etabliert und die Genexpressionen der fünf RAG-Kandidaten wiesen in Abhängigkeit der Kultivierungsbedingung der F11-Zellen (proliferativ vs. differenziert) eine signifikante Induktion der Genregulation parallel zur neuronalen Differenzierung auf.
Die Ergebnisse der vorliegenden Dissertation zeigen, dass nach rekombinanter Modulation alle fünf Kandidatengene signifikante Einflüsse auf die Neuritogenese von F11-Zellen aufweisen und somit neue, für die Regeneration putativ essentielle RAGs darstellen.
So konnte nach rekombinanter Überexpression von Cldn4, Dusp6 und Klf6 eine signifikante Induktion der Neuritogenese (Neuritenanzahl und -länge) in proliferierenden F11-Zellen manifestiert werden. Rekombinante Suppressionsanalysen von Cmtm3 und Kif22 zeigen eine signifikante Reduktion der F11-Zell-Differenzierung (Neuritenanzahl und -länge).
Des Weiteren ist es in dieser Arbeit gelungen, additive Effekte der Kandidatengene Cldn4, Dusp6 und Klf6 mittels rekombinanter Überexpressionsanalysen zu detektieren sowie erste Hinweise auf mögliche beteiligte Signalwege zu ermitteln.

In contrast to central nerves, peripheral nerves spontaneously regenerate in a staginess and stereotype pattern of cellular alterations during the process of axonal regeneration after traumatic injury. The complex mechanisms of successful neuronal regeneration are only partially identified and contain lesion-dependent expressions of so called regeneration-associated genes (RAGs).
The focus of this study was to (i) identify new RAGs, (ii) validate their lesion-induced gene expression patterns in vivo, (iii) characterize the protein distributions in vivo as well as in vitro, (iv) modulate recombinant candidate-gene expressions in a suitable model system in vitro and finally (v) determine the qualitative and quantitative impacts of the recombinant modulations on neuritogenesis in the model system in vitro.
In the present study the time- and lesion-depended mRNA expression patterns of the RAG-candidates Cldn4, Cmtm3, Dusp6, Klf6 and Kif22 were validated in sciatic nerve injured DRG neurons and their protein localizations (expected Cmtm3) were characterized in DRG neurons as well as motor neurons of the lumbar spinal cord in vivo.
The gene expression patterns of the 5 RAG-candidates exhibited significant gene inductions synchronized to neuronal differentiation of the well-established F11 cell line as a function of the culture conditions (proliferative vs. differentiated).
The present data reveal significant influences of all 5 recombinantly modified candidate gene on the F11 cell neuritogenesis and outgrowth, respectively and consequently represent new putative RAGs. Transient overexpression of Cldn4, Dusp6 and Klf6 was sufficient to induce the neuritogenesis (neurite count and length) under proliferating F11 cells. Analyses of the recombinant suppression of both Cmtm3 and Kif22 result in a significant reduction in differentiation of F11 cells (neurite count and length).
In addition, combinatorial co-transfections to overexpress the gene candidates Cldn4, Dusp6 und Klf6 reveal in additive effects and provide first indications of putatively involved signaling pathways.
Fachbereich / Einrichtung:Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie
Dokument erstellt am:27.08.2015
Dateien geändert am:27.08.2015
Promotionsantrag am:17.02.2015
Datum der Promotion:13.05.2015
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