TY  - THES
A1  - Fischer, Thomas Horst
T1  - Die transkriptionelle Regulation der microRNA-21 im Herzen
T1  - The transcriptional regulation of microRNA-21 in the heart
N2  - MicroRNAs sind kleine, nicht kodierende RNA-Moleküle, die posttranskriptionell die Genexpression regulieren. Sie binden hierfür spezifisch an 3’-UTRs von messenger-RNAs und führen entweder direkt zu deren Abbau oder inhibieren deren Translation. Über die Mechanismen, die die Expression von microRNAs regulieren, ist jedoch noch wenig bekannt. Die Tatsache, dass sie als lange Vorläufermoleküle (pri-microRNAs) durch die RNA-Polymerase-II transkribiert werden, legt die Existenz eines Promotorbereiches nahe, der dem proteinkodierender Gene ähnelt. Mit Hilfe von microRNA-Arrays konnten wir im linksventrikulären Myokard mehrere bei Herzinsuffizienz deutlich verändert exprimierte microRNAs identifizieren. Die microRNA-21 ist dabei bereits im Frühstadium der Herzinsuffizienz verstärkt exprimiert (Northern Blot). Auch in primären, kardialen Zellen (Fibroblasten, Kardiomyozyten) wird die microRNA-21 nach Induktion einer Hypertrophie verstärkt exprimiert. Weiterführendes Ziel dieser Arbeit war es nun, diejenigen Mechanismen aufzuklären, die der starken Induktion der microRNA-21 im erkrankten Myokard zu Grunde liegen. Durch bioinformatische Analyse des zugehörigen Promotorbereiches (Trans-Spezies-Konservierung) und Klonierung danach ausgerichteter Fragmente in Luciferase-basierte Reporter-Plasmide konnte ein 118 Basen langer Bereich identifiziert werden, der maßgeblich die Expression der microRNA-21 im Herzen bedingt. Durch Deaktivierung einzelner cis-Elemente konnte die kardiale Expression auf zwei essentielle Transkriptionsfaktorbindungsstellen zurückgeführt werden. Es handelt sich dabei um Erkennungssequenzen für die im Herz bedeutsamen Transkriptionsfaktoren CREB und SRF. Sie liegen in enger räumlicher Nachbarschaft ungefähr 1150 bp vor der Transkriptionsstartstelle. Die Suppression der Expression dieser beiden Transkriptionsfaktoren mittels geeigneter siRNAs führte jeweils zu einer signifikanten Aktivitätsminderung des microRNA-21-Promotors und konnte somit die vorangehenden Ergebnisse validieren. Durch Generierung einer transgenen Tierlinie, die lacZ unter der Kontrolle des microRNA-21-Promotors exprimiert, werden in naher Zukunft nähere Aufschlüsse über die gewebsspezifische Verteilung der microRNA-21-Expresssion in vivo möglich sein. Zusammenfassend beschreiben wir hier erstmals den Mechanismus der transkriptionellen Regulation der microRNA-21 im Herzen. Dieser Mechanismus bedingt wahrscheinlich die starke Induktion dieser microRNA bei kardialer Hypertrophie und Herzinsuffizienz.
N2  - MicroRNAs are small, non-coding RNA molecules that posttranscriptionally regulate gene expression. They specifically bind to 3’-UTRs of messenger RNAs and either directly lead to the degradation of the bound messenger-RNA or inhibit its translation. Only little is known, however, about the mechanisms that control the expression of microRNAs. The fact that they are being transcribed as long precursor-molecules (primary microRNAs, pri-microRNAs) by type-II-RNA-polymerase suggests that they have a promoter region similar to those of protein-coding genes. Using microRNA arrays, we were able to identify several differentially expressed microRNAs in the left ventricular myocardium of mice suffering from heart failure. MicroRNA-21 was found to be strikingly upregulated even in early stages of disease (Northern blot) and the induction of hypertrophy in vitro also elevated its expression. The aim of this study was to learn more about the molecular mechanisms that are responsible for the strong induction of microRNA-21 in the failing heart. Bioinformatic analysis of the microRNA-21 promoter region (trans species conservation) and cloning of several fragments into luciferase-based reporter plasmids revealed a 118 bp region to be fundamental to the activity of this promoter in cardiac cells. By deactivating single cis elements we were able to identify two transcription factor binding sites that are essential for microRNA-21 expression. These are recognition sites for the transcription factors CREB and SRF, both of which are known to be important in the heart. They are located in close proximity about 1150 bp upstream of the transcription start site. The suppression of these transcription factors through siRNAs lead to a strong reduction of the microRNA-21 promoter activity and thus validated the preceding results. Summing up we were able to describe the mechanisms that underlie the transcriptional regulation of microRNA-21 in the heart. This mechanism most likely leads to the strong induction of this microRNA in hypertrophy and heart failure.
KW  - Small RNA
KW  - Genregulation
KW  - microRNA-21
KW  - miR-21
KW  - Herz
KW  - Transkription
KW  - microRNA-21
KW  - miR-21
KW  - Herz
KW  - transcription
Y1  - 2010
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-50702
ER  - 
TY  - THES
A1  - Vietinghoff, Sibylle von
T1  - Das Ecdysonsystem zur induzierbaren Genexpression in Herzen von transgenen Mäusen
T1  - The ecdysone systeme for inducible gene expression in the heart of transgenic mice
N2  - Zusammenfassung Systeme zur induzierbaren Transgenexpression sind wichtige Werkzeuge, um die Funktion einzelner Gene in vitro und in vivo zu untersuchen. Sie bestehen aus drei Grundkomponenten, einem zu regulierenden Zielgen, einem "Schalter" und einem Liganden, der diesen Schalter bedient. In dieser Arbeit wurden Untersuchungen am Ecdysonsystem durchgeführt, das als Schalter den Insektensteroidhormonrezeptor für das Verpuppungshormon Ecdyson verwendet. Zunächst wurde ein neuer Rezeptor mit der Ligandenbindedomäne des Ecdysonrezeptors (EcR) des Seidenspinners Bombyx mori konstruiert, dessen Eigenschaften in der Zellkultur mit einem DrosophilaEcR-Konstrukt, das für mammalische Expression optimiert ist, verglichen wurden. Mit dem BombyxEcR konnte die Transgenexpression durch den nichtsteroidalen Liganden Tebufenozid gesteuert werden, was beim DrosophilaEcR nicht möglich war. Damit ist man in diesem Expressionssystem nicht wie beim DrosophilaEcR auf teure steroidale Liganden wie Ponasteron angewiesen. Außerdem mußte beim BombyxEcR der Heterodimerisierungspartner RXR nicht kotransfiziert werden. In Bezug auf erreichbaren Induktionsfaktor und Kinetik der Genexpression zeigten sich für die beiden Systeme vergleichbare Ergebnisse. Weiterhin wurden durch Pronukleusinjektion transgene Mäuse erzeugt, die den BombyxEcR unter einem herzspezifischen Promotor (aMHC) exprimieren. Als Zielgen wurde die b2a-Untereinheit des L-Typ-Calciumkanals eingebracht, die mit dem neuen Schaltsystem herzspezifisch gesteuert werden sollte. Die Bioverfügbarkeit des Agonisten Tebufenozid nach intraperitonealer Injektion wurde in einem in-vitro Assay in HEK293-Zellen überprüft. Es ergaben sich hinreichende Wirkstoffspiegel im Serum der Mäuse, um das Reportergen zu induzieren. Auch wenn bei der transgenen Maus nach der Induktion mit Tebufenozid kein immunologischer Nachweis erhöhter Expression der b2a-Untereinheit gelang,konnte doch in Herzkatheteruntersuchungen eine veränderte Herzfunktion nachgewiesen werden. Bei transgenen Mäusen führte die intraperitoneale Applikation von Tebufenozid für bis zu sieben Tage zu einem signifikanten Anstieg des systolischen Blutdrucks und der maximalen linksventrikulären Kontraktionsgeschwindigkeit, der bei nicht-transgenen Kontrolltieren nicht beobachtet wurde. Diese Befunde deuten erstmals in vivo darauf hin, daß die b2a–Untereinheit des L-Typ-Calciumkanals am Herzen eine positiv inotrope Wirkung vermitteln kann. Systeme zur induzierbaren Genexpression müssen weiterentwickelt werden, um die Ideale der präzisen Steuerung ohne Nebenwirkungen sowohl für die Grundlagenforschung als auch für eine in weiterer Zukunft liegende Verwendung in der Gentherapie zu erreichen.
N2  - English Summary Systems for inducible transgene expression are important tools to study the function of single genes in vitro and in vivo. They consist of three compounds, a regulated target gene, the gene for the "switch" and a ligand to operate this switch. This work describes experiments on the ecdysone system, which uses the insect steroid hormone receptor for the molting hormone Ecdysone. First, a new receptor with the ligand binding domain of the Ecdysone receptor (EcR) of the silkmoth Bombyx mori was constructed and compared in cell culture to a DrosophilaEcR optimised for use in mammal expression. The BombyxEcR could regulate transgene expression with the nonsteroidal ligand Tebufenozide in contrast to the DrosophilaEcR. So the investigator becomes independent of expensive steroidal ligands like Ponasterone. Additionally, it was not necessary to cotransfect RXR, the partner for heterodimerisation, with the BombyxEcR. Concerning induction factor and kinetics of gene expression, there was no signifikant difference between the two systems. Second, transgenic mice that expressed the BombyxEcR under the cardiac specific promotor aMHC were generated by pronucleus injection. The target gene that was ment to be regulated in a cardiac specific manner was the b2a-subunit of the L-type Calcium channel. The bioavailability of the agonist Tebufenozide after intraperitoneal injection was studied in a bioassay with HEK293-cells. It showed sufficient serum concentrations of the agonist to induce the reporter gene. Although it was not possible to prove an overexpression of the b2a-subunit after Tebufenozide treatment immunologically, cardiac catheterisations showed an altered cardiac function. In transgenic mice, intraperitoneal application of Tebufenozide for seven days or less led to a significant increase of systolic blood pressure and maximal left ventricular contractiliy. No effect was observed in non-transgenic control animals. This results indicate for the first time in vivo , that the b2a–subunit of the L-type calcium channel can have a positive ionotropic effect on the heart. Systems for inducible transgene expression will further have to be modified to reach the ideals of precise regulation without side effects for basic research as well as for use in gene therapy in a much more distant future.
KW  - Ecdyson
KW  - Bombyx mori
KW  - induzierbares Transgen
KW  - Herz
KW  - Calciumkanal
KW  - ecdysone
KW  - bombyx mori
KW  - inducible transgene
KW  - heart
KW  - calcium channel
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-7101
ER  -