TY  - THES
A1  - Fischer, Andreas
T1  - Biochemische Charakterisierung der basischen Helix-Loop-Helix-Transkriptionsfaktoren Hey1 und Hey2 sowie Untersuchung ihrer Rolle während der Herz- und Gefäßentwicklung
T1  - Biochemical characterisation of the basic helix-loop-helix transcription factors Hey1 and Hey2 and analysis of their role in cardiovascular development
N2  - Die Entwicklung eines vielzelligen Organismus aus einer befruchteten Eizelle ist nur durch komplexe zelluläre Regulationsmechanismen möglich. Dabei spielt der Notch-Signaltransduktionsweg eine zentrale Rolle während der Determination von Zellschicksalen und der Zelldifferenzierung. Die primären Zielgene der Notch-Signalkaskaskade bei Vertebraten sind die Hes- sowie die kürzlich identifizierten Hey-Gene. Die Hey-(hairy and E(spl) related with YRPW motif)-Gene kodieren drei hairy/E(spl)/Hes-verwandte basische Helix-Loop-Helix-Transkriptionsfaktoren, die durch eine Orange-Domäne und einen charakteristischen Carboxyterminus gekennzeichnet sind. Während der Embryonalentwicklung werden die Hey-Gene dynamisch in zahlreichen Geweben exprimiert. Ziel dieser Arbeit war es, neue Hey-Interaktionsproteine aus embryonalen Genbanken zu isolieren, die Bindung an weitere bHLH-Transkriptionsfaktoren zu überprüfen und ihre DNA-Bindung zu analysieren. Um die physiologische Hey2-Funktion zu ergründen, wurden Hey2-Knockoutmäuse untersucht. In einem ersten Versuch wurde eine neue Screeningmethode erprobt, bei der Proteinexpressionsfilter mit markierten Hey1-Peptiden nach interagierenden Proteinen durchsucht wurden. Hierbei sind 53 Proteine isoliert worden, jedoch konnte nach eingehenderen Untersuchungen kein relevanter Bindungsspartner beschrieben werden. Für weitere Analysen unter mehr physiologischen Bedingungen wurde das Yeast Two-Hybrid Verfahren für Hey1 und Hey2 etabliert. Das Screening von murinen embryonalen cDNA-Genbanken mit verschiedenen Hey1-Fragmenten führte zur Isolation von mehreren hundert Klonen. Die interessantesten Kandidaten wurden weiteren biochemischen Tests unterzogen, wobei jedoch keine neuen Interaktionspartner verifiziert werden konnten. Mit gezielten direkten Yeast Two-Hybrid und GST-Pulldown Assays für vermutete Kandidaten konnte jedoch die Interaktion von Hey1 bzw. Hey2 mit den bHLH-Proteinen E2-2, E2-5, MyoD und c-hairy1 nachgewiesen werden. Außerdem wurde festgestellt, dass Hey1 und Hey2 Homodimere und Hey1/Hey2-Heterodimere bilden. Die stärkste Interaktion wurde mit dem in der Somitogenese rhythmisch exprimierten c-hairy1-Protein beobachtet. Da Hey2 und c-hairy1 im präsomitischen Mesoderm und in den Somiten coexprimiert werden und starke Heterodimere ausbilden, erscheint es wahrscheinlich, dass beide Proteine gemeinsam die Transkription nachgeschalteter Gene steuern. Diese Interaktionsstudien zeigten außerdem erstmals, dass die Orange-Domäne entscheidend an der Bildung der Dimere beteiligt ist, da durch sie die Dimerisierung in vivo deutlich verstärkt wurde. Schließlich konnte gezeigt werden, dass Hey1 und Hey2, im Gegensatz zu den übrigen hairy-Proteinen, nicht mit dem Corepressor Groucho/TLE1 interagieren. Electrophoretic Mobility Shift Assays ergaben, dass die Hey1- und Hey2-Proteine an eine E(spl)-spezifische E-Box DNA-Sequenz (CACGTG) binden. Auch die interagierenden bHLH-Proteine c-hairy1, E2-2 und E2-5 binden als Homodimere an diese DNA-Sequenz. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde die Hey2-Genfunktion an Hey2-Knockoutmäusen untersucht. Etwa 80 % der homozygoten Mäuse starben wenige Tage nach der Geburt. Sie zeigten eine massive Hypertrophie der Herzventrikel, die wahrscheinlich die Todesursache darstellt. Die lacZ-Expression der untersuchten Organe entsprach der Hey2-Expression im Wildtyp. Es fiel dabei auf, dass es postnatal zu einer Herunterregulation der Hey2-Transkription kommt. Mit Elektrokardiogrammen wurden keine Reizleitungsstörungen bei neugeborenen Hey2-Knockoutmäusen festgestellt. Interessanterweise konnte mit Arteriographien ausgeschlossen werden, dass die Ventrikelhypertophie Folge einer Aortenstenose wie bei der gridlock (zf-Hey2)-Mutante im Zebrafisch ist. Vielmehr führt eine homozygote Hey2-Deletion zu einer Kardiomyopathie in Kombination mit verschiedenene Herzfehlern. Untersuchungen der Hey1- und HeyL-Expression in Hey2-Knockoutembryonen mittels RNA in situ Hybridisierungen zeigten keine Veränderungen im Vergleich mit dem Wildtyp. Daraus kann gefolgert werden, dass Hey1 und HeyL zumindest dort, wo sie nicht mit Hey2 coexprimiert sind, die Hey2-Funktionen nicht kompensieren können. Weitere Erkenntnisse über die Funktionen der Hey-Gene werden sicherlich die Studien an den Doppelknockoutmäusen ergeben. Die bisherigen Ergebnisse zeigen eindeutig, dass die Hey-Gene essentiell für die murine Herzentwicklung sind. Weitere Untersuchungen müssen nun zeigen, welche Rolle diese Gene bei der Entstehung von kongenitalen Herzfehlern des Menschen spielen.
N2  - The development from a single fertilized oocyte to a multicellular organism requires complex cellular regulatory mechanisms. During this process the Notch signalling pathway plays a crucial role in determining cell fate and differentiation. Primary target genes of the Notch signalling cascade in vertebrates are Hes and the recently identified Hey genes. Hey (hairy and E(spl) related with YRPW motif) genes encode three hairy/E(spl)/Hes related basic helix-loop-helix transcription factors characterised by an Orange domain and a conserved carboxyterminus. During embryonic development Hey genes are dynamically expressed in various tissues. The goal of this study was to isolate novel Hey-interacting proteins from embryonic cDNA libraries, to analyse the binding to other bHLH transcription factors and to examine their DNA-binding properties. To elucidate the physiological role of Hey2, Hey2 knockout mice were analysed. First, a new screening method was used to identify Hey1-binding proteins from protein expression filters hybridised with labelled Hey1 peptides. Out of 53 candidates isolated no relevant interaction partner could be verified after more detailed examination. For further analysis under more physiological conditions the yeast-two hybrid system was established for Hey1 and Hey2. Screening of murine embryonic cDNA libraries with different Hey1 fragments led to the identification of several hundred clones. The most interesting ones were further analysed with biochemical assays, but no novel interaction partner could be verified. With direct yeast-two hybrid and GST-pulldown assays of candidate proteins an interaction of Hey1 and Hey2 with the bHLH proteins E2-2, E2-5, MyoD and c-hairy1 was found. Furthermore, it could be shown that Hey1 and Hey2 can form homodimers as well as Hey1/Hey2 heterodimers. However, the strongest interaction was seen with c-hairy1, which is dynamically expressed during somitogenesis. Hey2 and c-haiy1 are coexpressed in the presomitic mesoderm and in somites and their strong interaction suggests that both proteins together regulate the transcription of target genes. These interaction studies showed for the first time that the Orange domain is important for dimer formation in vivo, because it strongly increased binding strength. Furthermore, it could be shown that Hey1 and Hey2 do not interact with the corepressor Groucho/TLE1, which is in contrast to all other hairy-related proteins. Electrophoretic mobility shift assays revealed that Hey1 and Hey2 proteins are able to bind an E(spl)-specific E-box DNA sequence (CACGTG). The interacting bHLH proteins c-hairy1, E2-2 and E2-5 could also bind to this sequence as homodimers. The aim of the second part of this study was to examine Hey2-lacZ knockout mice. About 80 % of the homozygous mice died within a few days after birth. They exhibited massive ventricular hypertrophy as the most likely cause of death. Expression of lacZ in the organs analysed was comparable to Hey2 in wildtype. It became clear that Hey2 transcription is downregulated postnatally. Electrocardiography showed no conduction failure or arrythmia in newborn knockouts. Interestingly, it could be ruled out by angiography that ventricular hypertrophy is caused by aortic coarctation as seen in the gridlock (zf-Hey2) zebrafish mutant. However, loss of Hey2 leads to cardiomyopathy combined with various cardiac structural defects. Hey1 and HeyL expression in Hey2 knockout embryos was not altered as shown by RNA in situ hybridisation. Therefore, it can be concluded that Hey1 and HeyL can not compensate Hey2 function, at least in organs where they are not coexpressed. A better understanding of the Hey genes will be achieved by studying double knockout mice. This work clearly shows that Hey genes are essential for murine heart development. Further analysis will reveal if these genes also play a role in congenital heart disease in humans.
KW  - Hey1
KW  - Hey2
KW  - Transkriptionsfaktoren
KW  - Herz
KW  - Gefäße
KW  - Hey1
KW  - Hey2
KW  - transcription factors
KW  - heart
KW  - vessels
Y1  - 2002
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-6086
ER  - 
TY  - THES
A1  - König, Corinne
T1  - Die transkriptionelle Regulation der Proteintyrosinkinase p 56 lck als Schlüsselenzym der Thymozytenreifung
T1  - Transcriptional regulation of protein kinase p 56 lck a major enzyme in thymocyte developement
N2  - In der vorliegenden Arbeit wurde die transkriptionelle Regulation des proximalen Promotors der lymphozytenspezifischen Proteintyrosinkinase lck untersucht. Das Hauptaugenmerk richtete sich auf die Beteiligung der Familie der NF-AT-Transkriptionsfaktoren an der Kontrolle der Promotoraktivität. Es konnte zunächst gezeigt werden, dass NF-ATs aus Zellkulturzellen sowie aus frisch isolierten Thymozyten spezifisch an Sequenzmotive in der regulatorischen Region des lck-Typ-I-Promotors binden. Die NF-AT-Bindungsstellen mit der höchsten Affinität wurden in Pos. –480/–476 (NF-AT-I lck) und in Pos. –216/–212 (NF-AT-II lck) identifiziert. Eine Mutation in den Bindungsmotiven verhinderte dementsprechend die Ausbildung von NF-AT-Komplexen mit der DNA. Darüber hinaus wurde nachgewiesen, dass NF-AT-Faktoren den proximalen lck-Promotor allein und zusammen mit Faktoren der Ets-Familie bzw. c-Myb aktivieren können. Die Untersuchung der Interaktion von NF-AT und c-Myb ergab, dass die beiden Transkriptionsfaktoren unmittelbar benachbart an die DNA binden. Unter Berücksichtigung dieses Bindungsverhaltens und der Kooperation in der Transaktivierung des Promotors konnten wir somit eine neue Form eines NF-AT-"composite elements" beschreiben. Bei der Untersuchung von NF-AT-"knock out"-Mäusen auf Anzeichen einer lck-Bildungsstörung zeigte sich eine deutliche Reduktion der lck-Typ-I-Transkripte in NF-AT1/NF-AT4 doppelt defizienten Tieren. Dies belegt die Relevanz der NF-AT-Faktoren für die Aktivität des proximalen lck-Promotors in vivo.
N2  - The presented thesis covers the investigation of the transcriptional regulation of the proximal promotor of the lymphocyte specific protein tyrosine kinase lck. The main aspect is focused on the role of NF-AT family of transcription factors in the control of the promotor activity. It was shown that NF-ATs in cell culture cells as well as in freshly isolated murine thymocytes show specific binding to sequence motifs in the regulatory sequence of the lck type I promotor. The NF-AT binding sites with the strongest affinity were located in pos. -480/-476 (NF-ATI lck) and pos. -216/-212 (NF-AT II lck). Mutations in the binding motifs did therefore not allow any complex formation inbetween NF-AT an DNA. Moreover it was shown that NF-AT factors were able to activate the proximal lck-promotor by themselves and together with c-Myb and members of the Ets-family. The investigation of the interaction between NF-At and c-Myb revealed that the two factors bind the DNA in close proximity. Taking this into account and the fact that the two factors cooperate in the transactivation of the proximal lck promotor we were able to describe a new NF-AT "composite element". Examining NF-AT knock out mice for signs of lck-deprevation we saw a significant reduction of lck-type I transcripts in NF-AT1/NF-AT4-double negative animals. This stresses the relevance of NF-AT factors for the activity of the proximal lck-promotor in vivo.
KW  - Thymus
KW  - Transkriptionsfaktoren
KW  - NF-AT
KW  - lck
KW  - thymus
KW  - transcription factors
KW  - NF-AT
KW  - lck
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-8867
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schmidt, Arthur
T1  - Die Interaktion der Transkriptionsfaktoren NF-ATc und GATA-3 in T-Helfer-Zellen
T1  - The Interaction of the transcription factors NF-ATc and GATA-3 in T-helper cells
N2  - Interleukin-5 ist ein Th2-Cytokin, das eosinophile Granulozyten aktiviert und B-Zellen zur Produktion von IgE stimuliert. Bei der Entstehung von allergischen (wie z.B. Asthma) und atopischen Reaktionen spielt die erhöhte Ausschüttung von IL-5 eine wichtige Rolle. Der Interleukin-5-Promoter weist unter anderem Bindestellen für NF-AT-Faktoren und GATA-3 auf. NF-ATc ist ein Mitglied der NF-AT („Nuclear Factor of Activated T-cells“)-Transkriptionsfaktoren, die an den verschiedensten immunologischen Funktionen beteiligt sind, vor allem aber an der Steuerung der Cytokingene. GATA-3 ist ein wichtiger Th2-spezifischer Zinkfinger-Transkriptionsfaktor aus der Familie der GATA-Faktoren, die an eine gemeinsame WGATAR-Sequenz der DNA binden. Molkentin et al. zeigten 1998, daß NF-AT3 und GATA-4 in Herzmuskelzellen physikalisch interagieren und daß ihre funktionelle Kooperation bei der Aktivierung verschiedener Promotoren letztendlich zur Entwicklung einer Herzhypertrophie beiträgt. In dieser Arbeit sollte untersucht werden, ob eine ähnliche physikalische Interaktion zwischen NF-ATc und GATA-3 in T-Zellen stattfindet. Zu diesem Zweck wurden im ersten Teil der Arbeit Coimmunopräzipitationen durchgeführt. Dabei konnte in mit NF-ATc und GATA-3 cotransfizierten 293T Zellen eine spezifische in vivo Interaktion der beiden Transkriptionsfaktoren nachgewiesen werden. Im zweiten Teil der Arbeit sollten mittels GST-„pulldown“-Experimenten die für die Interaktion wichtigen Proteindomänen von NF-ATc und GATA-3 bestimmt werden. Im ersten Schritt wurden die dafür benötigten Plasmide konstruiert. Im zweiten Schritt erfolgte die bakterielle Expression und nachfolgende Aufreinigung der GST-Fusionsproteine. Mit GST wurde jeweils eine N- und C-terminale Hälfte von NF-ATc und GATA-3 fusioniert. Mit diesen rekombinanten Proteinen wurden die „pulldown“-Experimente durchgeführt. Dabei konnte eine Interaktion des C-terminalen Anteils (enthält den zweiten Zinkfinger) von GATA-3 mit NF-ATc detektiert werden. Nachfolgende Ergebnisse deuteten auf eine Interaktion des C-terminalen Anteils (enthält die „Rel-Similarity-Domain“) von NF-ATc mit GATA-3 hin. Analog zeigten Molkentin et al., daß die RSD von NF-AT3 mit dem C-terminalen Zinkfinger von GATA-4 in Herzmuskelzellen interagiert. Die Interaktion von NF-ATc und GATA-3 scheint nicht nur physikalisch zu existieren, sondern auch funktionell von Bedeutung zu sein. In Luciferase-Reporteressays, die in unserem Labor durchgeführt wurden, zeigte sich bei Cotransfektion von NF-ATc und GATA-3 im Vergleich zu Einzeltranfektionen eine drastische Aktivitätssteigerung des IL-5 Promoters. Diese Ergebnisse weisen – wiederum analog zu den Vorgänge im Herzen - auf eine funktionelle Kooperation der beiden Transkriptionsfaktoren bei der Steuerung des IL-5 Promoters hin.
N2  - This study investigates the interaction of the transcription factors NF-ATc and GATA-3. Both transcription factors are important in Th2-cells and both are required for optimal activation of the IL-5 promoter. The results of this study show a physical interacion of these 2 proteins and indicate that C-terminal domains of both factors are important for the interaction.
KW  - NF-AT
KW  - GATA-3
KW  - T-Helfer Zellen
KW  - Transkriptionsfaktoren
KW  - NF-AT
KW  - GATA-3
KW  - transcription factors
KW  - T helper cells
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-11664
ER  -