@article{SchartlShenMaurusetal.2015,
  author    = {Schartl, Manfred and Shen, Yingjia and Maurus, Katja and Walter, Ron and Tomlinson, Chad and Wilson, Richard K. and Postlethwait, John and Warren, Wesley C.},
  title     = {Whole body melanoma transcriptome response in medaka},
  series = {PLoS ONE},
  volume    = {10},
  journal   = {PLoS ONE},
  number    = {12},
  doi       = {10.1371/journal.pone.0143057},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-144714},
  pages     = {e0143057},
  year      = {2015},
  abstract  = {The incidence of malignant melanoma continues to increase each year with poor prognosis for survival in many relapse cases. To reverse this trend, whole body response measures are needed to discover collaborative paths to primary and secondary malignancy. Several species of fish provide excellent melanoma models because fish and human melanocytes both appear in the epidermis, and fish and human pigment cell tumors share conserved gene expression signatures. For the first time, we have examined the whole body transcriptome response to invasive melanoma as a prelude to using transcriptome profiling to screen for drugs in a medaka (Oryzias latipes) model. We generated RNA-seq data from whole body RNA isolates for controls and melanoma fish. After testing for differential expression, 396 genes had significantly different expression (adjusted p-value <0.02) in the whole body transcriptome between melanoma and control fish; 379 of these genes were matched to human orthologs with 233 having annotated human gene symbols and 14 matched genes that contain putative deleterious variants in human melanoma at varying levels of recurrence. A detailed canonical pathway evaluation for significant enrichment showed the top scoring pathway to be antigen presentation but also included the expected melanocyte development and pigmentation signaling pathway. Results revealed a profound down-regulation of genes involved in the immune response, especially the innate immune system. We hypothesize that the developing melanoma actively suppresses the immune system responses of the body in reacting to the invasive malignancy, and that this mal-adaptive response contributes to disease progression, a result that suggests our whole-body transcriptomic approach merits further use. In these findings, we also observed novel genes not yet identified in human melanoma expression studies and uncovered known and new candidate drug targets for further testing in this malignant melanoma medaka model.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Zunker2007,
  author    = {Zunker, Katrin},
  title     = {Untersuchungen zur Rolle der Mikrosatelliteninstabilit{\"a}t in heredit{\"a}ren Melanomen von Xiphophorus sowie zur Integrit{\"a}t von Elementen der Zellzykluskontrolle/DNA-Reparatur},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-21736},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2007},
  abstract  = {Die Bedeutung der genomischen Instabilit{\"a}t in humanen melanocytischen L{\"a}sionen ist Gegenstand vieler dermatologischer Studien und bis heute ungekl{\"a}rt. Ist die Mikrosatelliteninstabilit{\"a}t bloße Begleiterscheinung der unkontrolliert proliferierenden Tumorzellen oder wird ihr ein pathogenetischer Mechanismus zuteil? In Fischen der Gattung Xiphophorus k{\"o}nnen durch klassische Kreuzungsexperimente melanocytische L{\"a}sionen verschiedener Malignit{\"a}tsgrade induziert werden. Diese L{\"a}sionen sind auf Grund ihres genetisch kontrollierten Hintergrundes eindeutig definiert und reproduzierbar - und damit im Vorteil gegen{\"u}ber der unsicheren Klassifikation humaner Hautl{\"a}sionen. In der vorliegenden Arbeit wurde haupts{\"a}chlich der Frage nachgegangen, ob MIN+ ein obligates molekulares Ereignis f{\"u}r die Progression von Melanomen bis zum terminalen Stadium darstellt. Dieser Fragestellung wurde unter Verwendung PCR-basierter Mikrosatellitenanalysen sowie Multilocus DNA-Fingerprint Analysen nachgegangen. 23 Tumoren unterschiedlicher Malignit{\"a}t wurden im Vergleich zum tumorfreien Normalgewebe desselben Fisches an 12 Genloci unbekannter chromosomaler Lokalisation auf Mikrosatelliteninstabilit{\"a}t untersucht. Es wurde insgesamt eine Zahl von 263 informativen Loci erzielt, von denen sich nur 20 ( = 7.6\%) als instabil erwiesen. Mittels der Multilocus-Fingerprint Analysen wurden 8 Melanome und deren korrespondiere Normalgewebe mit drei Sonden hybridisiert. Nur einer von 12 analysierbaren MLFPs zeigte eine genetische Aberration in Form einer Deletion einer einzelnen Bande im Tumorgewebe. Mit diesem Ergebnis wurde das in der Mikrosatellitenanalyse erhaltene Resultat einer nicht signifikanten Mikrosatelliteninstabilit{\"a}t im Xiphophorus-Melanom-Modell System best{\"a}tigt. Zusammenfassend kann gesagt werden, daß die Abwesenheit eines MIN+-Ph{\"a}notypen in den Melanomen von Xiphophorus darauf hinweist, daß der Erwerb von MIN weder ein notwendiges Kriterium f{\"u}r die Initiation eines Tumors noch f{\"u}r seine Progression darstellt. Ein anderer Pfad der Tumorinitiation ist die direkte Sch{\"a}digung oder der Verlust von Tumorsuppressorgenen, von in Mismatch Repair involvierten Genen oder durch die Transformation von Proto-Onkogenen zu Onkogenen. In dieser Arbeit wurde die Expression von drei Genen, die in der Regulation des Zellzyklus Schl{\"u}sselrollen spielen (rb, p53, cdkn2a), sowie einer Komponente des MMR-Systems (MSH2) auf RNA-Ebene untersucht. Ihre Expressionsst{\"a}rke wurde in folgenden Geweben miteinander verglichen: Maligne Melanome, benigne L{\"a}sionen, tumorfreie Kontrollgewebe und die Xiphophorus-Melanomzellinie (PSM). MSH2 und p53 wurden in allen untersuchten Geweben auf gleichem Niveau exprimiert. Die vergleichende Expressionsanalyse des vermeintlichen "melanoma susceptibility gene" cdkn2a im Melanom-Modell und der PSM-Zellinie best{\"a}tigte die bereits vorbeschriebene {\"U}berexpression des Zellzyklusinhibitors in malignen Melanomen von Xiphophorus-Hybriden. Die Untersuchung des Expressionsmusters von Rb in den oben genannten Geweben ergab eine verminderte Transkription dieses Gens in malignen Melanomen. Eine m{\"o}gliche Interpretation dieses Ergebnisses w{\"a}re, einen Defekt in Rb oder pRB zu Grunde zu legen und die Hochregulation von cdkn2a entsprechend einer negativen R{\"u}ckkopplungsschleife als physiologische Konsequenz anzusehen.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Froschauer2003,
  author    = {Froschauer, Alexander},
  title     = {Identifizierung und molekulare Analyse Xmrk-gekoppelter Gene in der geschlechtsbestimmenden Region des Genoms von Xiphophorus maculatus},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-7005},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2003},
  abstract  = {Fische der Gattung Xiphophorus stellen eines der am besten untersuchten Modellsysteme zur Untersuchung genetischer Geschlechtsbestimmung innerhalb dieser Klasse von mehr als 24.000 Arten dar. X. maculatus kann m{\"a}nnliche (XX/ XY) oder weibliche (WY/ YY) Heterogametie aufweisen. Zus{\"a}tzlich sind atypische Geschlechtsbestimmungssysteme beschrieben worden, die auf autosomale Modifikatoren zur{\"u}ckgef{\"u}hrt wurden. Obwohl k{\"u}rzlich das Mastergen der Geschlechtsbestimmung im Medaka (Oryzias latipes) als ein Mitglied der Dmrt-Genfamilie identifiziert wurde, konnte Dmrt1bY als Mastergen der Geschlechtsbestimmung von Xiphophorus und anderen Fischen ausgeschlossen werden. Xiphophorus wurde zum wissenschaftlichen Modellsystem, da bestimmte zwischenartliche Kreuzungshybride maligne Melanome entwickeln. Das daf{\"u}r verantwortliche Onkogen Xmrk und sein physiologisches Gegenst{\"u}ck egfrb liegen eng gekoppelt (< 0,6 cM) in der Geschlechtsbestimmungsregion von X. maculatus. Die Kopplungsgruppe umfasst noch weitere Loci wie den geschlechtsbestimmenden Locus SD, den Locus RY f{\"u}r r{\"o}tliche und gelb-br{\"a}unliche Farbmuster und den Locus Mdl, der außer schwarzen Pigmentflecken auch noch den Bildungsort und die Schwere der Melanome in Hybriden mit X. helleri steuert. Die enge Kopplung dieser Loci entspricht einem physikalischen Abstand von ca. 1 Megabase (Mb) und erm{\"o}glicht eine Strategie der positionellen Klonierung der von diesen Loci kodierten Gene. Die Analyse großer Cosmid- und BAC- (Bacterial Artificial Chromosome) Contigs, welche im Rahmen dieser Arbeit erstellt wurden und die mehr als 1 Mb sowohl des X- als auch des Y-Chromosoms des Platys X. maculatus abdecken, zeigte eine hohe Dichte von Retroelementen und anderen repetitiven Sequenzen, besonders im Bereich des dominanten Onkogens Xmrk und in einer durch das duplizierte Gen ps-criptY gekennzeichneten, Y-spezifischen Region. Außerdem konnte gezeigt werden, dass eines dieser Elemente (XIR) spezifisch auf dem Y-Chromosom akkumuliert, was m{\"o}glicherweise einen fr{\"u}hen Schritt der Differenzierung der Geschlechtschromosomen des Platys darstellt. Es konnten mehrere Duplikationsereignisse in diese Region nachgewiesen werden. Erstens wurde egfrb dupliziert, dessen Kopie zum Onkogen Xmrk wurde. Zweitens konnte die mehrfache Duplikation eines Melanocortin-Rezeptorgens mc4r nachgewiesen werden, von dem 9 Kopien auf dem X-Chromosom in einer Tandem-{\"a}hnlichen Struktur vorliegen und mindestens 9 Kopien auf dem Y-Chromosom. Mindestens 11 der insgesamt 19 Kopien besitzen nicht unterbrochene offene Leseraster, deren konzeptionelle Translationsprodukte die strukturellen Charakteristika funktionaler Rezeptoren zeigen. Drittens wurde das autosomale Gen cript dupliziert und liegt nun in jeweils einer Kopie (ps-cript1) direkt stromabw{\"a}rts von Xmrk auf beiden Geschlechtschromosomen und in einer zus{\"a}tzlichen Kopie auf dem Y-Chromosom (ps-criptY), wo es eine Region mit Syntenie zum menschlichen Chromosom 2p markiert. Andere potentielle Gene zeigen Homologien zu den menschlichen Genen CHRNA, CHRND und TMEFF und lassen auf eine syntenische Region zum menschlichen Chromosom 2q schließen. Diese Region ist involviert in autosomale Geschlechtsumkehr im Mensch, allerdings wurde noch kein daf{\"u}r verantwortliches Gen identifiziert. Die in dieser Arbeit vorgelegten Ergebnisse der Analyse von Sequenzen in der geschlechtsbestimmenden Region von X. maculatus bilden die Basis f{\"u}r ein tieferes Verst{\"a}ndnis der Mechanismen, die zur Plastizit{\"a}t der von der Xmrk-SD-Region vermittelten Eigenschaften f{\"u}hren. Auf dieser Grundlage sollten zuk{\"u}nftige Arbeiten zur Identifizierung des Mastergens der Geschlechtsbestimmung f{\"u}hren. Die Identifizierung dieses neuen Gens k{\"o}nnte außerdem zur Aufkl{\"a}rung anderer Geschlechtsbestimmungsmechanismen innerhalb der Fische beitragen, was besonders im Hinblick auf kommerziell genutzte Arten z.B. in der Aquakultur großen Nutzen bringen kann. Einige der analysierten Gene der Xmrk-Region zeigen geschlechtsspezifische Expressionsmuster, allerdings steht die funktionelle Analyse noch am Anfang. Ph{\"a}notypen, die mit Pigmentmusterbildung und dem Zeitpunkt der sexuellen Reifung in Zusammenhang stehen, k{\"o}nnten auf den in dieser Arbeit identifizierten Melanocortin-Rezeptoren (mc4r) beruhen. Ihre strukturellen Eigenschaften und Expressionsmuster weisen auf ihre m{\"o}gliche Rolle in einem oder mehreren dieser Vorg{\"a}nge hin. Verglichen mit den nicht duplizierten Melanocortin-Rezeptoren anderer Vertebraten k{\"o}nnte die ungew{\"o}hnlich hohe Anzahl an Kopien als Grundlage f{\"u}r evolution{\"a}re Ver{\"a}nderungen dieser Gene dienen. Obwohl ihre Funktionalit{\"a}t noch gezeigt werden muss, k{\"o}nnten diese Kopien typische evolution{\"a}re Ver{\"a}nderungen duplizierter Gene wie die {\"U}bernahme einer neuen Funktion durch das Codieren neuer Proteine nach Mutationen, die Reduktion ihrer Funktion durch die auf weniger Gewebe eingeschr{\"a}nkte Expression und den Verlust ihrer Funktion durch Mutationen, die das Leseraster unterbrechen, zeigen.},
  subject      = {Platy},
  language  = {de}
}
@article{SchmidSteinleinYanoetal.2016,
  author    = {Schmid, Michael and Steinlein, Claus and Yano, Cassia F. and Cioffi, Marcelo B.},
  title     = {Hypermethylated Chromosome Regions in Nine Fish Species with Heteromorphic Sex Chromosomes},
  series = {Cytogenetic and Genome Research},
  volume    = {147},
  journal   = {Cytogenetic and Genome Research},
  number    = {2-3},
  issn      = {1424-8581},
  doi       = {10.1159/000444067},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-196710},
  pages     = {169-178},
  year      = {2016},
  abstract  = {Sites and amounts of 5-methylcytosine (5-MeC)-rich chromosome regions were detected in the karyotypes of 9 Brazilian species of Characiformes fishes by indirect immunofluorescence using a monoclonal anti-5-MeC antibody. These species, belonging to the genera Leporinus, Triportheus and Hoplias, are characterized by highly differentiated and heteromorphic ZW and XY sex chromosomes. In all species, the hypermethylated regions are confined to constitutive heterochromatin. The number and chromosome locations of hypermethylated heterochromatic regions in the karyotypes are constant and species-specific. Generally, heterochromatic regions that are darkly stained by the C-banding technique are distinctly hypermethylated, but several of the brightly fluorescing hypermethylated regions merely exhibit moderate or faint C-banding. The ZW and XY sex chromosomes of all 9 analyzed species also show species-specific heterochromatin hypermethylation patterns. The analysis of 5-MeC-rich chromosome regions contributes valuable data for comparative cytogenetics of closely related species and highlights the dynamic process of differentiation operating in the repetitive DNA fraction of sex chromosomes.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Braasch2009,
  author    = {Braasch, Ingo},
  title     = {Evolution by genome duplication: insights from vertebrate neural crest signaling and pigmentation pathways in teleost fishes},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-35702},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Gene and genome duplications are major mechanisms of eukaryotic genome evolution. Three rounds of genome duplication have occurred in the vertebrate lineage, two rounds (1R, 2R) during early vertebrate evolution and a third round, the fish-specific genome duplication (FSGD), in ray-finned fishes at the base of the teleost lineage. Whole genome duplications (WGDs) are considered to facilitate speciation processes and to provide the genetic raw material for major evolutionary transitions and increases in morphological complexity. In the present study, I have used comparative genomic approaches combining molecular phylogenetic reconstructions, synteny analyses as well as gene function studies (expression analyses and knockdown experiments) to investigate the evolutionary consequences and significance of the three vertebrate WGDs. First, the evolutionary history of the endothelin signaling system consisting of endothelin ligands and receptors was reconstructed. The endothelin system is a key component for the development of a major vertebrate innovation, the neural crest. This analysis shows that the endothelin system emerged in an ancestor of the vertebrate lineage and that its members in extant vertebrate genomes are derived from the vertebrate WGDs. Each round of WGD was followed by co-evolution of the expanding endothelin ligand and receptor repertoires. This supports the importance of genome duplications for the origin and diversification of the neural crest, but also underlines a major role for the co-option of new genes into the neural crest regulatory network. Next, I have studied the impact of the FSGD on the evolution of teleost pigment cell development and differentiation. The investigation of 128 genes showed that pigmentation genes have been preferentially retained in duplicate after the FSGD so that extant teleost genomes contain around 30\% more putative pigmentation genes than tetrapods. Large parts of pigment cell regulatory pathways are present in duplicate being potentially involved in teleost pigmentary innovations. There are also important differences in the retention of duplicated pigmentation genes among divergent teleost lineages. Functional studies of pigment synthesis enzymes in zebrafish and medaka, particularly of the tyrosinase family, revealed lineage-specific functional evolution of duplicated pigmentation genes in teleosts, but also pointed to anciently conserved gene functions in vertebrates. These results suggest that the FSGD has facilitated the evolution of the teleost pigmentary system, which is the most complex and diverse among vertebrates. In conclusion, the present study supports a major role of WGDs for phenotypic evolution and biodiversity in vertebrates, particularly in fish.},
  subject      = {Molekulare Evolution},
  language  = {en}
}
@article{TomaszkiewiczChalopinSchartletal.2014,
  author    = {Tomaszkiewicz, Marta and Chalopin, Domitille and Schartl, Manfred and Galiana, Delphine and Volff, Jean-Nicolas},
  title     = {A multicopy Y-chromosomal SGNH hydrolase gene expressed in the testis of the platyfish has been captured and mobilized by a Helitron transposon},
  series = {BMC Genetics},
  volume    = {15},
  journal   = {BMC Genetics},
  number    = {44},
  doi       = {10.1186/1471-2156-15-44},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-116746},
  year      = {2014},
  abstract  = {Background: Teleost fish present a high diversity of sex determination systems, with possible frequent evolutionary turnover of sex chromosomes and sex-determining genes. In order to identify genes involved in male sex determination and differentiation in the platyfish Xiphophorus maculatus, bacterial artificial chromosome contigs from the sex-determining region differentiating the Y from the X chromosome have been assembled and analyzed. Results: A novel three-copy gene called teximY (for testis-expressed in Xiphophorus maculatus on the Y) was identified on the Y but not on the X chromosome. A highly related sequence called texim1, probably at the origin of the Y-linked genes, as well as three more divergent texim genes were detected in (pseudo) autosomal regions of the platyfish genome. Texim genes, for which no functional data are available so far in any organism, encode predicted esterases/lipases with a SGNH hydrolase domain. Texim proteins are related to proteins from very different origins, including proteins encoded by animal CR1 retrotransposons, animal platelet-activating factor acetylhydrolases (PAFah) and bacterial hydrolases. Texim gene distribution is patchy in animals. Texim sequences were detected in several fish species including killifish, medaka, pufferfish, sea bass, cod and gar, but not in zebrafish. Texim-like genes are also present in Oikopleura (urochordate), Amphioxus (cephalochordate) and sea urchin (echinoderm) but absent from mammals and other tetrapods. Interestingly, texim genes are associated with a Helitron transposon in different fish species but not in urochordates, cephalochordates and echinoderms, suggesting capture and mobilization of an ancestral texim gene in the bony fish lineage. RT-qPCR analyses showed that Y-linked teximY genes are preferentially expressed in testis, with expression at late stages of spermatogenesis (late spermatids and spermatozeugmata). Conclusions: These observations suggest either that TeximY proteins play a role in Helitron transposition in the male germ line in fish, or that texim genes are spermatogenesis genes mobilized and spread by transposable elements in fish genomes.},
  language  = {en}
}