Isabell Catherina Homann

• Östrogene spielen eine entscheidende Rolle in der Regulation einer Vielzahl physiologischer Prozesse sowohl im reproduktiven als auch im nicht reproduktiven Bereich des menschlichen Körpers. Viele Wirkungen der Östrogene werden über Östrogenrezeptoren vermittelt. Um zu gewährleisten, dass die richtige Menge des Rezeptors zur richtigen Zeit am richtigen Ort ist, ist eine Kontrolle der Expression unabdingbar. Die Ergebnisse vorhergehender Studien legen die Vermutung nahe, dass eine derartige Kontrolle beim ER-Alpha über die Nutzung multiplerÖstrogene spielen eine entscheidende Rolle in der Regulation einer Vielzahl physiologischer Prozesse sowohl im reproduktiven als auch im nicht reproduktiven Bereich des menschlichen Körpers. Viele Wirkungen der Östrogene werden über Östrogenrezeptoren vermittelt. Um zu gewährleisten, dass die richtige Menge des Rezeptors zur richtigen Zeit am richtigen Ort ist, ist eine Kontrolle der Expression unabdingbar. Die Ergebnisse vorhergehender Studien legen die Vermutung nahe, dass eine derartige Kontrolle beim ER-Alpha über die Nutzung multipler Promotoren ausgeführt wird. Durch Interaktionen mit spezifischen Transkriptionsfaktoren ermöglicht dieses System eine zell-, entwicklungsstadien- und dignitätsspezifische Expression des Rezeptors. Um diese Hypothese zu überprüfen, wurde in der vorliegenden Arbeit die Nutzung der 8 untranslatierten Exons und des Exons A des ER-Alpha Gens als alternative Transkriptionsstartpunkte bei osteoblastären Zellen, neuronalen Zellen, mesenchymalen Stammzellen und Chondrozyten mittels der RT-PCR Methodik und anschließender Sequenzierung untersucht. So konnte bei allen vier untersuchten Zelltypen eine Nutzung der Exons F, E1, C, B und (A) als alternative Promotoren nachgewiesen werden. Bei neuronalen Zellen, Chondrozyten und mesenchymalen Stammzellen konnte zusätzlich eine Nutzung des Promotors T2 beobachtet werden. Bei osteoblastären und neuronalen Zellen wurde bei Nutzung der Promotoren F und E1 außerdem ein alternativer Spleißvorgang festgestellt. Bei diesem Spleißvorgang dient Exon E1 als Spleißdonor und Exon 2 als Spleißakzeptor. Die dadurch entstehenden mRNA-Isoformen generieren einen um die A/B-Domäne verkürzten ER-Alpha, welcher jedoch funktionell aktiv ist. Die Nutzung der multiplen Promotoren des ER-Alpha Gens bei mesenchymalen Stammzellen und Chondrozyten wurde in der vorliegenden Arbeit erstmalig nachgewiesen. Zusätzlich zu den bisher in der Literatur beschriebenen Exons konnte außerdem erstmalig eine Verwendung der Promotoren E1, B und (A) als alternative Transkriptionsstartpunkte bei osteoblastären Zellen nachgewiesen werden, sowie bei den neuronalen Zellen von Exons E1 und T2. Die Nutzung der Exons E1 und T2 als Transkriptionsstartpunkte konnte in der vorliegenden Arbeit generell zum ersten Mal beobachtet werden. Diese beiden untranslatierten Exons sind bisher nur als zweite zwischengeschaltete Exons beschrieben worden. Die Versuchsergebnisse der vorliegenden Arbeit beweisen somit eine Nutzung von al-ternativen Promotoren des ER-Alpha Gens in allen untersuchten Zellen. Da mit der in der vorliegenden Arbeit verwendeten Methodik keine Aussagen über die quantitative Verteilung der Nutzung der untranslatierten Exons in den untersuchten Zellen gemacht werden können, kann die Bedeutung der einzelnen untranslatierten Exons in den Zellen noch nicht gedeutet werden. Neben einer quantitativen Analyse der Nutzungsmuster in den verschiedenen Zellen wäre auch der Versuch eines partiellen Knockouts einzelner alternativer Promotoren ein Ansatzpunkt für folgende Arbeiten, um die Bedeutung der einzelnen untranslatierten Exons in den Zellen zu erleuchten. Obwohl quantitative Analysen der Nutzung der einzelnen Exons bei den untersuchten Zellen noch ausstehen, deuten die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit darauf hin, dass eine Regulation der Expression von ER-Alpha in den vier Zelltypen über die Nutzung von multiplen Promotoren erfolgen könnte. Eine derartige Regulation des ER-Alpha Gens bietet mehrere Ansatzpunkte der Einflussnahme auf die Expression. Beispielsweise durch Beeinflussung von Transkriptionsfaktoren, die spezifisch an bestimmte Promotoren binden oder durch Herstellung von antisense Oligonukleotiden, welche spezifisch eine bestimmte mRNA-Variante binden, andere hingegen unbeeinflusst lassen. Auch die in der vorliegenden Arbeit erstmalig vorgenommene Untersuchung der un-translatierten Exons des ER-Alpha Gens bei mesenchymalen Stammzellen und Chondrozyten bietet Ansatzpunkte für weiterführende Fragestellungen. Hierzu zählen beispielsweise die Fragen nach der Beeinflussbarkeit der Differenzierung der pluripotenten me-senchymalen Stammzellen durch Veränderungen an den alternativen Promotoren und nach der Nutzung der untranslatierten Exons während der chondrogenen Differenzierung. Diese neuen offenen Fragen führen zu Aufgabenstellungen weitergehender Arbeiten.…
• Estrogens play an important roll in the regulation of multiple processes in reproduction as in other non-reproductive systems of the human body.Various functions of oestrogen occur over oestrogen receptors. A precise control over the amount of receptor present at a given place and given time is vital. Results of previous investigations suggest that this control function over ER-Alpha is by use of multiple promotors. Through the interaction of specific transcription factors it is possible to achieve a cell-, developement- and origin specificEstrogens play an important roll in the regulation of multiple processes in reproduction as in other non-reproductive systems of the human body.Various functions of oestrogen occur over oestrogen receptors. A precise control over the amount of receptor present at a given place and given time is vital. Results of previous investigations suggest that this control function over ER-Alpha is by use of multiple promotors. Through the interaction of specific transcription factors it is possible to achieve a cell-, developement- and origin specific expression of the receptor. To examine this hypothesis the following investigation was made into the use of eight untranslated exons and exons A of the ER-Alpha gene,as alternative transcription starting points in osteoblasts, neuronal cells, mesenchymal stem cells and chrondrocytes using the RT-PCR method and the following sequences. It was shown that in all four examined cell types exons F, E1, C, B and A were used as alternative promotors. Not only was the use of promotor T2 in neuronal cells, chondrocytes and mesenchymal stem cells seen but by osteoblasts and neuronal cells the use of F and E1 showed alternative splicing. In this splicing exon E1 served as a donor and exon 2 as a receiver, the resulting mRNA-Isoform generated ER-Alpha that was shortened of A/B domain which remained functionally active. The following paper describes for the very first time that mesenchymal stem cells and chondrocytes use the multiple promotors of ER-Alpha . The published descriptions of exons can now be extended for the first time to include the function of promotors E1, B and A as alternative transcription starting points in osteoblast cells, as also the use of exons E1 and T2 in the neuronal cells. The use of exons E1 and T2 as alternative transcription starting points was described in the following investigation in general for the first time, whereas these two untranslated exons have only previously been seen to work as secondary intermediate exons. The experimental results prove the utilisation of ER-Alpha gene alternative promotors in all examined cells. As there can be no quantification of the amount of untranslated exons present in the examined cells by the method used, the importance of individual untranslated exons can not be established. Parallel to a quantative analysis of the utilisation pattern in the different cells an experiment to partially knockout single promotors would be an interesting subject for further research into the importance of individual untranslated exon function. Even without the specific knowledge of individual exon function the possibility of regulating the expression of ER-Alpha in the four named cell types through multiple promotors is highly probable given the results of the following paper. Such a regulation of the ER-Alpha gene offers many possibilities to affect the expression of ER-Alpha. For instance through the manipulation of the transcription factors that combine with specific promotors, or by the production of antisense oligonucleotides which combine with a definitive mRNA variant leaving others unchanged. A catalogue of comprehensive questions follow the investigations made in the paper published here for the first time to untranslated exons from the ER gene and their activity in mesenchymal stem cells and chondrocytes. Questions as to the influence on differentiation of multipotent mesenchymal stem cells by changes in the alternative promotors and the use of untranslated exons during the proccess of chondrocyte differentiation. These new questions lead to further investigations and studies in the area of Estrogen receptor expression.…