@phdthesis{WasgebHouben2023,
  author    = {Was [geb. Houben], Nina},
  title     = {Die Rolle der nicht-kodierenden RNAs miR-26 und \(Malat1\) bei der \(in\) \(vitro\) Differenzierung zu Neuronen},
  doi       = {10.25972/OPUS-30371},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-303714},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {W{\"a}hrend der embryonalen Neurogenese spielt die Repression neuraler Gene in nicht neuralen Zellen, sowie in neuralen Vorl{\"a}uferzellen durch den REST (repressor element silencing transcription factor)-Komplex eine wichtige Rolle. Durch die schrittweise Inaktivierung diese Komplexes im Verlauf der Differenzierung werden neurale Genexpressionsprogramme gesteuert. Zus{\"a}tzlich kommt bei der Kontrolle der r{\"a}umlichen und zeitlichen Regulation der Genexpression w{\"a}hrend der Neurogenese verschiedenen miRNAs eine wichtige Rolle zu. So konnte in vorangegangenen Arbeiten im Zebrafischen gezeigt werden, dass miR-26b die Transkription eines wichtigen Effektorproteins des REST-Komplexes, CTDSP2 (C-terminal domain small phosphatases), w{\"a}hrend der Neurogenese negativ reguliert. Da dar{\"u}ber hinaus die miR-26 Repression zu einer stark verminderten neuronalen Differenzierung f{\"u}hrte, kommt diesem regulatorischen Schaltkreis eine zentrale Rolle bei der Neurogenese im Zebrafisch zu. Die zusammen mit ihren Ctdsp-Wirtsgenen koexprimierte miR-26 Familie liegt in Vertebraten evolution{\"a}r hoch konserviert vor. Analog zum Zebrafisch konnte im murinen in vitro ES-Zell Differenzierungssystem gezeigt werden, dass miR-26 die Expression von Ctdsp2 reprimiert. Weiterhin konnte in diesem System gezeigt werden, dass auch Rest ein miR-26 Zielgen ist und dass der Verlust der miR-26 zu einem Arrest der differenzierenden Zellen im neuronalen Vorl{\"a}uferstadium f{\"u}hrt. Zusammengenommen deuten diese vorangegangenen Arbeiten auf eine zentrale Rolle der miR-26 w{\"a}hrend der Neurogenese hin. Die hier vorgestellte Arbeit zielte zun{\"a}chst darauf ab die Regulation des REST-Komplexes durch die miR-26 auf molekularer Ebene besser zu verstehen. Der Verlust der miR-26 Bindestelle in der Ctdsp2 mRNA f{\"u}hrte zu einer erh{\"o}hten Ctdsp2 Expression, beeinflusste aber nicht die terminale Differenzierung zu Neuronen. Im Gegensatz hierzu f{\"u}hrte der Verlust der miR-26 Bindestelle in der Rest mRNA zu einem Arrest der Differenzierung im neuralen Vorl{\"a}uferzellstadium. Zellen in denen die miR-26 Bindestelle in Rest deletiert war, zeigten zudem, genau wie miR-26 knockout (KO) Zellen, eine erh{\"o}hte Expression von REST-Komplex Komponenten, sowie eine verringerte Expression von REST-regulierten miRNAs. Zusammengenommen weisen diese Daten daraufhin, dass w{\"a}hrend der Neurogenese im S{\"a}ugersystem die Inaktivierung von Rest durch miR-26 f{\"u}r die Maturierung von Neuronen eine zentrale Rolle spielt. Ein weiterer Fokus dieser Arbeit lag auf der Regulation der miR-26 Expression w{\"a}hrend der Neurogenese. Vorangegangene Arbeiten in nicht-neuronalen Zelltypen identifizierten die lnc (long-non-coding) RNA Malat1 als eine ce (competitive endogenous) RNA der miR-26. Um den Einfluss von Malat1 auf die miR-26 Expression w{\"a}hrend der Neurogenese zu untersuchen, wurde zun{\"a}chst mittels CRISPR/Cas9 der vollst{\"a}ndige Malat1-Lokus in ESCs deletiert. Der Verlust von Malat1 f{\"u}hrte zu einer erh{\"o}hten Expression der miR-26 Familienmitglieder sowie deren Ctdsp-Wirtsgene. Weiterhin war die Proliferation von Malat1 KO neuronalen Vorl{\"a}uferzellen stark vermindert, was mit einer Erh{\"o}hung der Frequenz seneszenter Zellen einherging. Durch die Inaktivierung von miR-26 in differenzierenden Malat1 KO ESCs konnte dieser proliferative Ph{\"a}notyp aufgehoben werden. Dar{\"u}ber hinaus konnte eine verst{\"a}rkte neuronale Differenzierung dieser Zellen beobachtet werden. Zusammenfassend zeigen diese Daten, dass neben der Regulation des REST-Komplexes durch miR-26 auch die Kontrolle des Zellzyklus {\"u}ber die Malat1-vermittelte Regulation der miR-26 in neuronalen Vorl{\"a}uferzellen einen kritischen Schritt bei der Differenzierung von neuronalen Vorl{\"a}uferzellen zu maturen Neuronen darstellt.},
  subject      = {Neurogenese},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schaefer2005,
  author    = {Sch{\"a}fer, Matthias},
  title     = {Molecular mechanisms of floor plate formation and neural patterning in zebrafish},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-15789},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2005},
  abstract  = {The vertebrate spinal cord is composed of billions of neurons and glia cells, which are formed in a highly coordinated manner during early neurogenesis. Specification of these cells at distinct positions along the dorsoventral (DV) axis of the developing spinal cord is controlled by a ventrally located signaling center, the medial floor plate (MFP). Currently, the origin and time frame of specification of this important organizer are not clear. During my PhD thesis, I have analyzed the function of the novel secreted growth factor Midkine-a (Mdka) in zebrafish. In higher vertebrates, mdk and the related factor pleiotrophin (ptn) are widely expressed during embryogenesis and are implicated in a variety of processes. The in-vivo function of both factors, however, is unclear, as knock-out mice show no embryonic phenotype. We have isolated two mdk co-orthologs, mdka and mdkb, and one single ptn gene in zebrafish. Molecular phylogenetic analyses have shown that these genes evolved after two large gene block duplications. In contrast to higher vertebrates, zebrafish mdk and ptn genes have undergone functional divergence, resulting in mostly non-redundant expression patterns and functions. I have shown by overexpression and knock-down analyses that Mdka is required for MFP formation during zebrafish neurulation. Unlike the previously known MFP inducing factors, mdka is not expressed within the embryonic shield or tailbud but is dynamically expressed in the paraxial mesoderm. I used epistatic and mutant analyses to show that Mdka acts independently from these factors. This indicates a novel mechanism of Mdka dependent MFP formation during zebrafish neurulation. To get insight into the signaling properties of zebrafish Mdka, the function of both Mdk proteins and the candidate receptor Anaplastic lymphoma kinase (Alk) have been compared. Knock-down of mdka and mdkb resulted in the same reduction of iridophores as in mutants deficient for Alk. This indicates that Alk could be a putative receptor of Mdks during zebrafish embryogenesis. In most vertebrate species a lateral floor plate (LFP) domain adjacent to the MFP has been defined. In higher vertebrates it has been shown that the LFP is located within the p3 domain, which forms V3 interneurons. It is unclear, how different cell types in this domain are organized during early embryogenesis. I have analyzed a novel homeobox gene in zebrafish, nkx2.2b, which is exclusively expressed in the LFP. Overexpression, mutant and inhibitor analyses showed that nkx2.2b is activated by Sonic hedgehog (Shh), but repressed by retinoids and the motoneuron-inducing factor Islet-1 (Isl1). I could show that in zebrafish LFP and p3 neuronal cells are located at the same level along the DV axis, but alternate along the anteroposterior (AP) axis. Moreover, these two different cell populations require different levels of HH signaling and nkx2.2 activities. This provides new insights into the structure of the vertebrate spinal cord and suggests a novel mechanism of neural patterning.},
  subject      = {Zebrab{\"a}rbling},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Sauer2019,
  author    = {Sauer, Mark},
  title     = {Die microRNA-26 Familie kontrolliert {\"u}ber den REST-Komplex ein f{\"u}r die Neurogenese essentielles regulatorisches RNA Netzwerk},
  doi       = {10.25972/OPUS-18400},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-184008},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {In einem sich entwickelnden multizellul{\"a}ren Organismus ist die r{\"a}umlich-zeitliche Regulation der Genexpression von entscheidender Bedeutung f{\"u}r die Bildung, Identit{\"a}t und Funktion von Zellen. Der REST (repressor element silencing transcription factor) Komplex spielt bei der neuronalen Differenzierung und bei der Aufrechterhaltung des neuronalen Status eine essentielle Rolle, indem er in nicht neuronalen Zellen und neuralen Vorl{\"a}ufern die Expression neuronaler Gene unterdr{\"u}ckt, in deren Promotorregion eine RE1 (repressor element 1) Erkennungssequenz vorhanden ist. W{\"a}hrend der neuronalen Differenzierung wird der REST-Komplex schrittweise inaktiviert, was zur Einleitung eines neuronalen Genexpression-Programms f{\"u}hrt. Es wird daher angenommen, dass die Inhibierung des REST-Komplexes ein essentieller Vorgang der Neurogenese ist. Wichtige Bestandteile f{\"u}r die transkriptionell repressive Funktion des REST-Komplexes sind kleine Phosphatasen (CTDSP = C-terminal domain small phosphatases), welche die Polymerase-II-Aktivit{\"a}t an Zielgenen inhibieren. Im Zebrafisch wurde gezeigt, dass ctdsp2 durch die miR-26b negativ reguliert wird. Alle miR-26 Familienmitglieder sind in Vertebraten evolution{\"a}r konserviert und in Introns von Ctdsp Genen kodiert. Sie sind in der Lage, die Expression ihres eigenen Wirtsgens mittels einer autoregulatorischen R{\"u}ckkopplungsschleife zu regulieren. Im Rahmen dieser Dissertation wurde als Modellsystem f{\"u}r die Neurogenese ein neurales Differenzierungssystem, welches auf murinen, embryonalen Stammzellen (ESCs) aufbaut, eingesetzt. Zur funktionellen Analyse der miR-26 Familie wurden mit Hilfe der CRISPR/Cas9-Methode verschiedene miR-26 Knockout (KO) ESC-Linien hergestellt. Hierbei wurden die Sequenzen der einzelnen Familienmitglieder und der gesamten miR-26 Familie im Genom von Wildtyp (Wt) ESCs deletiert. Diese miR-26-defizienten ESCLinien behielten ihre Pluripotenz und zeigten keinen Ph{\"a}notyp hinsichtlich Proliferation, Morphologie und Identit{\"a}t der Zellen w{\"a}hrend der Differenzierung bis zum neuralen Vorl{\"a}uferzellstadium (NPCs, engl.: neural progenitor cells). Jedoch f{\"u}hrte die Deletion sowohl der gesamten miR-26 Familie als auch einzelner Mitglieder bei der terminalen Differenzierung zu einem spezifischen Entwicklungsstillstand im NPC Stadium und infolgedessen zu einer starken Reduktion der Anzahl von Neuronen und Astroglia. Die Transkriptom-Analyse der differenzierten miR-26-KO ESCs mittels RNA-Seq zeigte, dass die Expression von Genen die mit der Neurogenese und der neuronalen Differenzierung, aber auch der Gliogenese assoziert sind, herunterreguliert war. Die Abwesenheit der miR-26 Familie f{\"u}hrte außerdem zu einer selektiven Reduzierung bestimmter miRNAs (REST-miRs), die einerseits die Expression von REST-Komplex Komponenten unterdr{\"u}cken k{\"o}nnen, und andererseits selbst unter dessen transkriptioneller Kontrolle stehen. Zu diesem REST-miR Netzwerk geh{\"o}ren einige miRNAs (miR-9, miR-124, miR-132 und miR-218), die wichtige Funktionen bei verschiedenen Prozessen der neuronalen Entwicklung haben. Weiterhin f{\"u}hrte der miR-26-KO zu einer Derepression der Proteinlevel von REST und CTDSP2 w{\"a}hrend der terminalen Differenzierung. Funktionelle Analysen mit miRNA mimics zeigten, dass erh{\"o}hte miR-26 Level zu einer Hochregulation von REST-miRs f{\"u}hren. Weitere Experimente, die darauf zielten, die Hierarchie des REST-miR Netwerks aufzukl{\"a}ren zeigten, dass die miR-26 Familie stromaufw{\"a}rts die REST-miR Expression reguliert. Zusammengefasst weisen die in dieser Arbeit gezeigten Daten darauf hin, dass die miR-26 Familie als Initiator der schrittweisen Inaktivierung des REST-Komplexes eine zentrale Rolle bei der Differenzierung von neuralen Vorl{\"a}uferzellen zu postmitotischen Neuronen spielt.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Leimeister1999,
  author    = {Leimeister, Cornelia},
  title     = {Identifizierung und Charakterisierung von Genen f{\"u}r die Entwicklung der Nieren und des Urogenitalsystems},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-1690},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {1999},
  abstract  = {Das Studium der Nierenentwicklung gibt Einblicke in generelle entwicklungsbiologische Prozesse wie induktive Wechselwirkungen, mesenchymale Kondensation, mesenchymale-epitheliale Umformung, Determinierung von Zellschicksal sowie Differenzierung und damit auch in die Entstehung congenitaler Fehlbildungen. Nach Induktion durch die Ureterknospe entstehen aus dem metanephrogenen Mesenchym die funktionellen Einheiten der Niere - die Nephrone - und das Nierenstroma. Diesen morphogenetischen Prozessen liegen komplexe regulatorische Ver{\"a}nderungen in der Genexpression zugrunde, die bislang nicht im Detail aufgekl{\"a}rt sind. Ziel dieser Arbeit war deshalb die Identifizierung bekannter und insbesondere neuer Gene, die durch Induktion im metanephrogenen Mesenchym reguliert werden. Mit Hilfe der ddPCR und Transfilter-Organkulturen wurde die Genexpression von induziertem versus nicht-induziertem Mesenchym aus M{\"a}use-Nierenanlagen untersucht. Einzelne Kandidaten wurden auf differenzielle Expression durch Northern Blot Analyse {\"u}berpr{\"u}ft und f{\"u}r die weitere Charakterisierung ausgew{\"a}hlt. Als eines der bekannten Gene wurde sFRP2 als im metanephrogenen Mesenchym induziert best{\"a}tigt und durch in situ Hybridisierung ganzer M{\"a}useembryonen und Paraffinschnitte n{\"a}her untersucht. Es zeigt eine spezifische und dynamische Expression w{\"a}hrend der Entwicklung der Niere und anderer Gewebe, die mit den Expressionsmustern von sFRP1 und sFRP4 verglichen wurde. Die detailierte Genexpressionsanalyse der sFRP-Familie in der murinen Embryonalentwicklung sollte als Grundlage f{\"u}r funktionelle Studien dieser erst k{\"u}rzlich entdeckten neuen Genfamilie dienen. Erste Untersuchungen der ddPCR-Produkte C0-5, J6-3 und M2-4 zeigten, daß es sich um neue Gene handelt, die unterschiedliche Expressionsmuster in der Niere zeigen. W{\"a}hrend C0-5 dynamisch in Epithelzellen von Ureter und Nephronvorl{\"a}ufern exprimiert ist, markiert J6-3 Stromazellen und M2-4 ist bereits im kondensierenden Mesenchym, sp{\"a}ter aber auch in den epithelialen Derivaten nachweisbar. Die Isolierung und Analyse der dem C0-5-ddPCR-Fragment entsprechenden cDNA zeigte, daß sie f{\"u}r ein kollagenartiges Protein codiert, welches beim Menschen in der N{\"a}he des EWS-Gens auf Chromosom 22q12 liegt. Dar{\"u}ber hinaus wurde eine neue zu hairy und dem E(spl)-Komplex verwandte Genfamile identifiziert. Aufgrund ihrer Verwandtschaft und einem charakteristischen YRPW-Tetrapeptid wurden sie als Hey-Gene bezeichnet f{\"u}r: "hairy- und E(spl)-verwandt mit YRPW-Motiv". Sie zeigen gegen{\"u}ber hairy/E(spl) oder den entsprechenden Vertebraten-Homologen der Hes-Genfamilie ver{\"a}nderte DNA- und Protein-Bindungseigenschaften. Dar{\"u}ber hinaus korrelieren ihre Expressionsmuster h{\"a}ufig mit Genen des Delta-Notch-Signaltransduktionsweg, was auf eine Beteiligung der Hey-Gene an Zelldeterminierung und Bildung von Zellgrenzen hinweist. Diese Vermutung konnte durch die Analyse von Dll1-Knockout-M{\"a}usen f{\"u}r die Somitogenese ansatzweise best{\"a}tigt werden. Die Kombination von Transfilter-Organkultur mit ddPCR erwies sich als geeignet, um transkriptionell regulierte Gene des metanephrogenen Mesenchyms zu identifizieren. Expressions- und Sequenzanalyse vor allem der neuen Gene deutet auf ihre Beteiligung an der Entwicklung der Niere und anderer Gewebe hin, die nun im Einzelnen untersucht werden muß. Mehr als 50 weitere Kandidaten f{\"u}r neue Gene bilden eine breite Basis zur weiteren Erforschung molekularer Grundlagen der Nierenentwicklung.},
  subject      = {Niere},
  language  = {de}
}