@phdthesis{Steidl2006,
  author    = {Steidl, Christian},
  title     = {Funktionsanalyse des notch-Zielgens heyL und verwandter bHLH-Transkriptionsfaktoren in der Entwicklung der Maus},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-18557},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {In der Embryonalentwicklung von Insekten, Nematoden und Vertebraten reguliert der delta-notch-Signalweg vielf{\"a}ltige Zelldifferenzierungsvorg{\"a}nge wie die laterale Inhibierung, Zelllinien-Entscheidungen und die Bildung von Grenzen. In Vertebraten aktivieren die transmembranen Liganden delta-like 1, 3 oder 4, bzw. jagged 1 oder 2 einen notch-Rezeptor (notch1, 2, 3 oder 4). Dessen intrazellul{\"a}re Dom{\"a}ne bildet im Zellkern mit rbp-j\&\#61547; und weiteren Proteinen einen Aktivator-Komplex, der an den Promotor der notch-Zielgene bindet. Neben drei hes-Genen z{\"a}hlen dazu die Gene hey1, hey2 und heyL, die alle eng verwandt sind mit hairy und den Genen des Enhancer of Split-Komplexes (E(spl)) bei Drosophila melanogaster. Die hey-Gene sind in der Maus unter anderem w{\"a}hrend der Entwicklung von Niere, Arterien, Herz, Nervensystem, Thymus und Somiten spezifisch exprimiert. Um die Bedeutung des heyL-Gens f{\"u}r die Bildung dieser Organe zu untersuchen, wurden heyL-Knockoutm{\"a}use generiert, bei denen jedoch keine morphologischen Ver{\"a}nderungen oder Erkrankungen erkennbar waren. Die durch entsprechende Verpaarung erhaltenen heyL/1-Doppelknockoutm{\"a}use wiesen in der F9-R{\"u}ckkreuzungsgeneration einen Ventrikel-Septum-Defekt (VSD) auf und verstarben gr{\"o}ßtenteils ein bis zwei Tage nach der Geburt. {\"A}hnliche Krankheitssymptome zeigen die mit anderen Komponenten des delta-notch-Signalweges in Verbindung gebrachten Erbkrankheiten „Fallot´sche Tetralogie" (ToF) und das Alagille Syndrom (AGS). Vergleichbare VSDs treten auch bei hey2-Knockoutm{\"a}usen auf. Es stellte sich daher die Frage, welche Zielgene des hey2-Transkriptionsfaktors an der Herzbildung beteiligt sind. Literaturbekannte HEY2-Zielgen-Kandidaten sind beim Menschen Follistatin (FST), Keratin 2-7 (KRT2-7) und das epitheliale V-{\"a}hnliche Antigen (EVA1). Durch antisense RNA in situ Hybridisierung von wildtypischen und hey2-Knockoutmausschnitten konnten jedoch keine unterschiedlichen Expressionsmuster entdeckt werden. Eigene Microarray-Analysen mit RNA aus hey2-{\"u}berexprimierenden, humanen 293-Zelllinien identifizierten das Neurofilamentgen NEFL als HEY2-Zielgenkandidat. Bei der in situ Hybridisierung von wildtypischen und hey2-Knockoutm{\"a}usen mit einer Probe f{\"u}r das nefl-Gen konnten jedoch keine unterschiedlichen Expressionsmuster erkannt werden, so dass nefl in vivo vermutlich komplexer reguliert wird. Neben den Ventrikel-Septum-Defekten zeigen die heyL/1-Doppelknockoutm{\"a}use einen zweiten abnormalen Ph{\"a}notyp. Die embryonalen Thymi dieser Tiere sind kleiner als die der wildtypischen M{\"a}use. Die detaillierte Analyse der Thymozyten-Subpopulationen erbrachte, dass die niedrigere Zellzahl vor allem zu Lasten der doppelt positiven Thymozyten geht. Grund hierf{\"u}r k{\"o}nnte eine teilweise Blockierung der Entwicklung zwischen der zweiten und dritten Phase des zuvor durchlaufenen doppelt negativen Stadiums sein, denn die absolute Zahl der DN3-Thymozyten ist um {\"u}ber 90 Prozent verringert. Die Blockierung des delta-notch-Signalweges durch Zugabe eines \&\#61543;-Sekretase-Inhibitors f{\"u}hrte ebenfalls zu einer Verringerung der DN3-Zellen in der gleichen Gr{\"o}ßenordnung, jedoch im Gegensatz zu den heyL/hey1-Doppelknockout-Thymi gleichzeitig zur Verdreifachung der absoluten Zahl der DN2-Zellen. Diese Unterschiede unterstreichen die Bedeutung weiterer notch-Zielgene wie beispielsweise hes1. Ob die beobachteten Ver{\"a}nderungen in der Entwicklung der Thymozyten Folgen f{\"u}r die Immunabwehr haben, wurde im Rahmen von Immunisierungen mit Trinitrophenyl (TNP)-Ovalbumin untersucht. Hierbei zeigte sich eine Erh{\"o}hung der IgG2a und IgG2b Werte und eine Reduktion der IgG1 Produktion bei den heyL/hey1-Doppelknockoutm{\"a}usen, w{\"a}hrend die IgM-Werte zwischen den verschiedenen Mausgenotypen keine signifikanten Unterschiede aufwiesen. Die IgG-Ver{\"a}nderungen deuten darauf hin, dass die T-Zellen vermehrt in die TH1-Zelldifferenzierungsrichtung getrieben werden und die TH2-Cytokinproduktion verringert ist. Bei den hey-Knockoutm{\"a}usen waren aufgrund des Expressionsprofils der hey-Gene nicht nur Ver{\"a}nderungen in der Herzentwicklung und im Thymus erwartet worden, sondern auch in der Somitogenese. Dies gilt im Besonderen f{\"u}r die bereits zuvor generierten hey2-Knockoutm{\"a}use, denn hey2 ist im pr{\"a}somitischen Mesoderm zyklisch exprimiert. Im Gegensatz zu den Knockoutm{\"a}usen des verwandten und ebenfalls zyklisch exprimierten hes1-Gens, litten jedoch weder die heyL/hey1-Doppelknockoutm{\"a}use, noch die hey2-Knockoutm{\"a}use an Defekten in der Somitogenese. W{\"a}hrend die Bedeutung der Genexpression der hey-Gene in der Somitogenese weiterhin unklar sind, konnten Erkenntnisse {\"u}ber die Funktionen von heyL und hey1 in der Herzentwicklung und bei der Ausreifung der Thymozyten gewonnen werden. Die Identifizierung von hey-Zielgenen in diesen Entwicklungsprozessen kann das Verst{\"a}ndnis des delta-notch-Signalweges erweitern, die Ursachen von Erbkrankheiten aufkl{\"a}ren helfen und m{\"o}glicherweise Therapiestrategien aufzeigen.},
  subject      = {Gen notch},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Kwon2005,
  author    = {Kwon, Soon Hwan},
  title     = {Untersuchung zur Rolle von Notch1 in T-Zellentwicklung und Lymphomgenese},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-16909},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2005},
  abstract  = {Notch Proteine geh{\"o}ren zu einer Familie hochkonservierter Transmembranrezeptoren, die bei Entwicklungsprozessen, beispielsweise im h{\"a}matopoetischen System, eine bedeutende Rolle spielen. So konnte eine Beteiligung von Notch und seinen Liganden bei der Differenzierung lymphatischer Zellen im Knochenmark, Thymus sowie in peripheren Organen gezeigt werden. Insbesondere unterdr{\"u}ckt Notch1 nach Ligandenbindung die Bildung von B-Zellen im Thymus und f{\"o}rdert stattdessen die Entwicklung von T-Zellen. Durch Aktivierung der \&\#947;-Sekretase wird die intrazellul{\"a}re Dom{\"a}ne von Notch1 freigesetzt und transloziert in den Kern. Dort wirkt Notch1 zusammen mit Proteinen der CSL Familie als Transkriptionsfaktor und reguliert so die Expression von Zielgenen wie beispielsweise HES1. Weiterhin kann die Signaltransduktion von Notch1 im Zytosol durch Wechselwirkung mit Proteinen wie Numb oder Deltex1 moduliert werden. Angesichts der F{\"a}higkeit, die Proliferation unreifer Zellen aufrecht zu erhalten, kann eine aberrante Expression von Notch1 zur Entstehung von Neoplasien beitragen. Numb wird eine wichtige Rolle in der Regulation von Notch1 zugeschrieben, doch seine genaue Funktion in der T-Zellentwicklung ist unklar. Die Klonierung aller vier in der Ratte exprimierten Isoformen erlaubte erstmals deren detaillierte Charakterisierung. Die differentielle Expression und die preferentielle Interaktion von Numb i/o mit Notch1 deuten darauf hin, dass den verschiedenen Splice-Varianten nicht nur in der T-Zellentwicklung sondern auch in der Kontrolle von Notch1 unterschiedliche Funktionen zukommen. Diese Schlussfolgerung wird durch eine spezifische Expression der Numb Isoformen in humanen T-ALL Zelllinien weiter unterst{\"u}tzt. Transgene Ratten welche die intrazellul{\"a}re Dom{\"a}ne von Notch1 (N1IC) unter der Kontrolle des proximalen lck-Promoters {\"u}berexprimieren (NICA), sind ein geeignetes Werkzeug, um die Rolle von Notch1 f{\"u}r die Genexpression und die Lymphomgenese zu untersuchen. Junge NICA-Ratten exprimieren N1IC spezifisch in Thymozyten, nicht jedoch in peripheren T-Zellen. In Folge dessen kommt es zu einer starken Expression bekannter Notch1 Zielgene, unter anderem dem pr{\"a}T\&\#945; Rezeptor. Dies wiederum f{\"u}hrt zur Substitution klassischer T-Zellrezeptor-Komplexe durch den pr{\"a}T-Zellrezeptor, was in adulten Tieren zur Entwicklung von thymischen Lymphomen beitr{\"a}gt. Die Lymphomzellen in NICA-Ratten exprimieren das N1IC-Transgen sowohl im prim{\"a}ren Tumor als auch nach Infiltration peripherer Organe. Dabei k{\"o}nnte die beobachtete Hochregulation von Notch3 ein m{\"o}glicher Mechanismus der Tumorgenese in NICA-Ratten darstellen. Um die Ursache der Lymphomgenese besser zu verstehen, wurde eine genomweite Expressionsanalyse der Tumore mittels SAGE und Affymetrix DNA-Chips durchgef{\"u}hrt. Dabei wurden zahlreiche potentiell bedeutende Gene identifiziert, welche bei der Notch1-vermittelten Lymphomgenese eine Rolle spielen k{\"o}nnten. Die Beobachtung, dass ein Teil dieser Gene auch in humanen T-ALL-Zelllinien ver{\"a}ndert ist, unterstreicht deren Bedeutung auch f{\"u}r die Pathogenese des Menschen. Eines der in NICA-Lymphomen am st{\"a}rksten ver{\"a}nderten Gene wurde bislang weder in der Literatur noch in Sequenzdatenbanken beschrieben. Dieses von uns als Nip1 bezeichnete Protein {\"a}hnelt einem Enzym aus dem Isoprenoid-Stoffwechsel und ist vor allem im Thymus exprimiert. Ein anderes interessantes Kandidatengen ist CD30, ein Transmembran-Rezeptor welcher bei Hodgkin Lymphomen beschrieben wurde. Neben T-ALL wurde auch bei Hodgkin Lymphomen eine wichtige Rolle von Notch1 berichtet. Dabei k{\"o}nnte dessen hohe Expression im Zusammenhang mit der Transformation und dem Verlust der B-Zell-Identit{\"a}t dieser Tumore stehen. Um dies n{\"a}her zu untersuchen, wurde Notch1 mittels RNAi bzw. durch {\"U}berexpression des negativen Regulators Deltex1 in Hodgkin-Zelllinien inaktiviert. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse unterst{\"u}tzen die These, dass nach Repression der Notch1 Aktivit{\"a}t die Expression B-Zellspezifischer Marker wieder gewonnen werden kann. Zusammengefasst deuten die Ergebnisse dieser Arbeit auf eine bedeutende Funktion von Notch1 bei der T-Zellentwicklung und der Entstehung von Lymphomen hin. Dabei scheint insbesondere die Interaktion mit Proteinen wie Numb und Deltex1 sowie die Regulation der Genexpression wichtig zu sein. Die gewonnenen Daten k{\"o}nnten in Zukunft einen neuen Ansatzpunkt zur Entwicklung verbesserter Strategien zur Therapie von Krebserkrankungen des h{\"a}matopoetischen System bilden.},
  subject      = {Gen notch},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Heisig2011,
  author    = {Heisig, Julia},
  title     = {Identifizierung neuer Zielgene der Hey bHLH Transkriptionsfaktoren},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-65053},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {Der Notch Signalweg spielt w{\"a}hrend der Embryonalentwicklung eine zentrale Rolle in der Spezifizierung des Zellschicksales, der Proliferation und der Kommunikation benachbarter Zellen. Die Hey bHLH Transkriptionsfaktoren sind Zielgene des Notch-Signalweges und besitzen wichtige Funktionen in der kardiovaskul{\"a}ren Entwicklung. Hey2 Knockout (KO) M{\"a}use und Hey1/HeyL Doppelknockout-M{\"a}use (DKO) sind gekennzeichnet durch eine fehlerhafte Ausbildung der Herzscheidewand und der Herzklappen und durch eine unzureichende Differenzierung w{\"a}hrend der Blutgef{\"a}ßentwicklung. Ziel dieser Arbeit war es, neue Zielgene der Hey Proteine zu finden, um ihre Funktion in der Organentwicklung und die Auspr{\"a}gung der Hey KO Maus-Ph{\"a}notypen besser verstehen zu k{\"o}nnen. Dazu wurde als Methode eine Kombination aus Microarray-Analyse und Chromatinimmunpr{\"a}zipitation (ChIP) gew{\"a}hlt, um gleichzeitig einen {\"U}berblick {\"u}ber die regulierten Zielgene und der direkt gebundenen Promotoren zu gewinnen. Als Zellkulturmodell wurden HEK293-Zellen genutzt, die doxyzyklin-induzierbar Flag-markiertes Hey1, bzw. Hey2 Protein {\"u}berexprimieren. Eine Microarray-Analyse nach {\"U}berexpression von Hey1, bzw. Hey2 ergab insgesamt ca. 100 bis zu 5-fach herunterregulierte Zielgene und nur f{\"u}r Hey2 15 Gene, die st{\"a}rker als 2-fach hochreguliert waren. Eine ChIP mit αFlag-Antik{\"o}rper zeigte eine direkte DNA-Bindung von Hey1, bzw. Hey2, im proximalen Promotorbereich von 4 herunterregulierten Zielgenen (HEY1, BMP2, KLF10 und FOXC1). Ist jedoch die DNA-bindende basische Dom{\"a}ne des Hey1-Proteins deletiert, bzw. durch Aminos{\"a}ureaustausche (3 Arginine zu 3 Lysine) vermutlich nicht mehr DNA-bindend, kann eine Herunterregulation der Zielgene nach {\"U}berexpression der Hey1-Mutanten nicht mehr festgestellt werden. Ebenso kann eine Bindung der Hey1-Mutanten an die ausgew{\"a}hlten Promotoren von HEY1, BMP2, KLF10 oder FOXC1 mit ChIP nicht mehr nachgewiesen werden. Dies deutet darauf hin, dass die basische Dom{\"a}ne essentiell f{\"u}r die DNA-Bindung und f{\"u}r die Funktion der Hey Proteine ist. Mit ChIP-PET und anschließender Hochdurchsatz-Sequenzierung wurde ein genomweiter Screen der Hey1- und der Hey2-Bindungsstellen in HEK293-Zellen durchgef{\"u}hrt. F{\"u}r Hey1 wurden 1453 Zielgene, f{\"u}r Hey2 4288 Zielgene bestimmt, wobei 1147 Gene gemeinsame Zielgene von Hey1 und Hey2 waren. Obwohl die Bindungsstellen in 5'- und 3'-Richtung von kodierenden Sequenzen und auch in Exons und Introns lokalisiert waren, waren 55 \%, bzw. 49 \% aller Bindungsstellen f{\"u}r Hey1, bzw. Hey2 im proximalen Promotorbereich von -0,5 kb und im ersten Exon lokalisiert. Eine in silico Analyse des Bindemotivs deutete auf eine repetitive GC-haltige Sequenz hin, die vermutlich in CpG Inseln lokalisiert ist. Diese Ergebnisse weisen auf eine direkte Regulation der Transkriptionsmaschinerie durch die Hey Proteine hin. Ein Vergleich der Zielgene aus den Microarray-Analysen mit den ChIP-PET Daten zeigte einen hohen Anteil an herunterregulierten Genen mit Bindestellen, die direkt von Hey gebunden waren. W{\"a}hrend 60 \% der herunterregulierten Hey2 Zielgene in der ChIP-PET Analyse eine direkte DNA-Bindung zeigen, weisen nur 20 \% der hochregulierten Gene Bindestellen f{\"u}r Hey2 auf. Dies spricht f{\"u}r eine {\"u}berwiegende Repressorfunktion der Hey Proteine. Um zu {\"u}berpr{\"u}fen, inwieweit die Hey Proteine zelltypspezifisch verschiedene Zielgene regulieren, wurden embryonale Stammzellen (ES-Zellen) generiert, die ebenfalls doxyzyklin-induzierbar Hey1, bzw. Hey2 {\"u}berexprimieren. Diese ES-Zellen konnten effektiv zu Kardiomyozyten differenziert werden, so dass auch in diesen Zellen eine Hey {\"U}berexpression induziert und somit eine Genexpressionsanalyse durchgef{\"u}hrt werden konnte. Microarray Analysen der ES-Zellen und Kardiomyozyten ergaben mehr hoch- als herunterregulierte Gene im Vergleich zu HEK293-Zellen. Die {\"U}berlappung an gemeinsam regulierten Zielgenen in HEK293, ES-Zellen und Kardiomyozyten war sehr gering. Nur zwei Hey2-Zielgene wurden gleichzeitig in HEK293 und ES-Zellen st{\"a}rker als 2-fach reguliert (Hes1, Zic2). Diese geringe {\"U}berlappung deutet auf ein enges zelltypspezifische Regulationspotential hin. Eine Genontologie-Analyse aller Zielgene zeigte Interaktionen der Hey Proteine mit verschiedenen Signalwegen (z.B. TGFβ-, Id- oder Wnt-Signalweg), die alle unersetzlich in fr{\"u}hen Entwicklungsprozessen sind. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Hey Proteine zelltypspezifisch die Expression von Genen aus verschiedenen Signalwegen beeinflussen und modulieren k{\"o}nnen. Weiterhin er{\"o}ffnen diese Daten neue M{\"o}glichkeiten f{\"u}r zuk{\"u}nftige Forschung, um die Rolle der Hey Proteine in der fr{\"u}hen Organentwicklung genauer ergr{\"u}nden.},
  subject      = {Gen notch},
  language  = {de}
}