Dokument: Novel functions of Drosophila melanogaster Argonaute2 for miRNA mediated silencing and early embryonic development

Titel:	Novel functions of Drosophila melanogaster Argonaute2 for miRNA mediated silencing and early embryonic development
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=4813
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20070613-094641-7
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Meyer, Wibke [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 3,71 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 08.06.2007 / geändert 08.06.2007
Beitragende:	PD Dr. Müller, Arno [Betreuer/Doktorvater] Prof. Dr. Simon, Rüdiger [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Gene silencing mediated by small RNAs is a mechanism of post-transcriptional gene regulation. It is common for many eukaryotic cells. Argonaute proteins are essential components of RNA mediated silencing pathways. Unlike in other model organisms, in Drosophila different Argonaute proteins have been assigned to different RNA silencing pathways. It was shown that Argonaute1 (Ago1) is essential for microRNA (miRNA) mediated silencing while Argonaute2 (Ago2) is required for silencing triggered by small interfering RNAs (siRNAs). This thesis investigated a mutant allele of ago2, the female sterile mutation ago2dop. ago2dop mutations cause developmental defects in cellularisation and microtubule-based transport in early embryos. Drosophila Ago2 contains an unusual amino-terminus with two types of imperfect glutamine-rich repeats (GRRs) of unknown function. This thesis demonstrates that the GRRs of Ago2 are essential for the normal function of the protein. The ago2dop alleles show an altered number of GRRs. The main question was to find out how Ago2 as the key enzyme of the siRNA mediated silencing pathway is involved in early embryogenesis. This thesis provides evidence that the phenotypes of ago2dop mutant embryos are not a consequence of siRNA mediated silencing. ago2dop mutants are still able to respond to siRNA triggers. Therefore Ago2 must have at least one other important function and might act in another regulatory pathways. This thesis identified a new isoform of Ago2 that lacks the GRRs, which was named Ago2short. The genetics of the ago2dop alleles suggests that mutant Ago2dop protein might negatively interfere with the function of Ago2short. Ago2dop1 also interacts genetically with all other members of the Argonaute protein family. ago2dop1 homozygous embryos that are reduced in ago1, piwi or aubergine (aub) activity show an enhancement of the cellularisation phenotype in early embryos. I propose that the developmental defects are caused by an inability to degrade maternal transcripts at mid-blastula transition (MBT). The MBT is marked by switch from solely maternal to zygotic control of embryogenesis. Downregulation of maternal genes is required at this stage of development. Maternal transcripts might be degraded through a miRNA mediated silencing pathway. In this thesis evidence is presented that miRNA miR-9a might be one possible regulator of maternal transcript degradation. Furthermore genetic analyses demonstrate that Argonaute proteins act in a partial redundant fashion in early development. Ago1 and Ago2 have overlapping functions in the establishment of segment polarity. In protein extracts, Ago1 and Ago2 can be coprecipitated suggesting that they are present in the same protein complex. Genetic analysis revealed that Ago1 and Ago2 act in a partially redundant manner to control the expression of the segment-polarity gene wingless in the early embryo. Taken together, this work demonstrates novel functions for Ago2 and argues strongly against a strict separation of Ago1 and Ago2 functions. Furthermore, the data suggest that different Argonaute proteins might act together to control key steps of embryonic development. Die Argonaut-Proteinfamilie besteht aus Proteinen, die essentiell für RNA vermittelte post-transkriptionale Genregulation sind. Im Gegensatz zu anderen Modellorganismen wurde für Drosophila gezeigt, dass verschiedene Argonaut-Proteine eine hohe Spezifität für verschiedene RNA Regulationswege besitzen. So wurde das Modell kreiert, dass Argonaute1 (Ago1) ausschließlich in der microRNA (miRNA) vermittelten Genregulation agiert und dass Argonaute2 (Ago2) essentiell für die Genregulation ist, die durch small interfering RNAs (siRNAs) ausgelöst wird. Diese Doktorarbeit untersuchte die weibliche Sterilmutation ago2dop in Drosophila melanogaster. ago2dop-Mutationen führen zu Entwicklungsdefekten in der Zellularisierung und dem Mikrotubuli-abhängigen Transport von Organellen in frühen Embryonen. Das Ago2-Protein in Drosophila besitzt einen ungewöhnlichen Aminoterminus. Er besteht aus zwei Mustern nicht-perfekter Glutamin-reichen Wiederholungen (GRRs). Die Funktion der GRRs war bisher nicht bekannt. Diese Arbeit konnte zeigen, dass die GRRs für die korrekte Funktion von Ago2 essentiell sind. ago2dop-Allele besitzen eine verringerte Anzahl der GRR-Wiederholungen. Ein Hauptpunkt dieser Doktorarbeit war, zu klären, welche Rolle Ago2 als wichtigstes Enzym des siRNA vermittelten Regulationsweges in der frühen Embryogenese spielt. Da der siRNA-Regulationsweg in ago2dop-Embryonen funktionsfähig ist, kann der ago2dop-Phänotyp nicht auf Defekte in diesem Mechanismus zurückzuführen sein. Ago2 muss daher noch mindestens eine weitere wichtige Funktion besitzen und könnte in anderen Regulationsmechanismen eine wichtige Rolle spielen. In dieser Arbeit konnte eine neue Ago2-Isoform identifiziert werden, die Ago2short genannt wird und der die amino-terminalen GRRs fehlen. Eine detaillierte genetische Untersuchung legt nahe, dass die embryonalen Defekte auf eine negative Interaktion zwischen Ago2dop mit Ago2short zurückzuführen sind. Ago2dop1 interagiert auch mit anderen Argonaut-Familienmitgliedern: ago1, piwi und aubergine (aub). ago2dop1-homozygote Embryonen, die eine verminderte Genaktivität von ago1-, piwi- oder aub-Aktivität besitzen, zeigen einen verstärkten Phänotyp. Die Ergebnisse dieser Arbeit führten zu dem Modell, dass die Defekte während der frühen Embryogenese daher resultieren, dass maternale Transkripte in ago2dop1-Mutanten während des sogenannten Mid-blastula-Übergangs (MBT) nicht degradiert werden können. Der MBT zeichnet sich dadurch aus, dass die Embryogenese nicht mehr von maternalen sondern von zygotischen Genen gesteuert wird. Maternale Genprodukte werden während des MBT abgebaut und die Degradierung maternaler Transkripte könnte durch miRNA-abhängige Prozesse erfolgen. Genetische Daten in dieser Arbeit sprechen dafür, dass die miRNA miR-9a am Abbau maternaler Transkripte beteiligt sein könnte. Ago1 und Ago2 besitzen sich überschneidende Funktionen im Aufbau und Erhalt der Segmentpolarität. Ago1 und Ago2 co-immunoprezipitieren in Proteinextrakten, was nahe legt, dass beide Proteine im gleichen Proteinkomplex vorliegen. Desweiteren agieren Ago1 und Ago2 genetisch redundant in der Regulation des Segmentpolaritätgenes wingless im frühen Embryo. Die Daten dieser Arbeit zeigen, dass Ago1 und Ago2 nicht zwei verschiedenen Regulationsmechanism zugeordnet werden können, sondern zusammen arbeiten, um entscheidende Schritte der Embryonalentwicklung zu steuern.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Genetik
Dokument erstellt am:	08.06.2007
Dateien geändert am:	08.06.2007
Promotionsantrag am:	05.04.2007
Datum der Promotion:	23.04.2007