Katharina Jensen

• SL-Trans-Spleißen ist ein Mechanismus zur Transkriptprozessierung, welcher bisher bei kinetoplastiden Protozoen, Trematoden und Nematoden beschrieben wurde. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde erstmals das Gen für einen Spliced Leader (SL) aus den Cestoden E. multilocularis und E. granulosus charakterisiert. Ausgangspunkt waren Studien zur Genregulation des E. multilocularis Gens elp, welches für einen Faktor der ERM-Familie kodiert. Es konnte gezeigt werden, daß elp über mindestens zwei unterschiedliche Transkripte kodiert wird. Für einesSL-Trans-Spleißen ist ein Mechanismus zur Transkriptprozessierung, welcher bisher bei kinetoplastiden Protozoen, Trematoden und Nematoden beschrieben wurde. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde erstmals das Gen für einen Spliced Leader (SL) aus den Cestoden E. multilocularis und E. granulosus charakterisiert. Ausgangspunkt waren Studien zur Genregulation des E. multilocularis Gens elp, welches für einen Faktor der ERM-Familie kodiert. Es konnte gezeigt werden, daß elp über mindestens zwei unterschiedliche Transkripte kodiert wird. Für eines dieser Transkripte konnte gezeigt werden, daß ein 32 Nukleotide langes, nicht-proteinkodierendes Exon über konservatives Spleißen mit dem startmethionin-kodierenden Exon II der elp-mRNA fusioniert wird. Der entsprechende Transkriptionsstartpunkt und zugehörige Promotorstrukturen konnten auf dem E. multilocularis Chromosom identifiziert werden. Ein zweites Transkript enthielt anstelle des 32 nt Exon I von elp ein alternatives 36 nt langes Exon am 5‘-Ende, welches nicht Teil des genomischen elp Lokus ist. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde gezeigt, daß dieses 36 nt lange Exon einen Spliced Leader (SL) von E. multilocularis darstellt. Eine Analyse von E. multilocularis cDNA-Bibliotheken ergab, daß sich das 36 nt Exon nicht nur am 5‘-Ende der elp-mRNA befindet, sondern in identischer Form auch am 5‘-Ende von mindestens elf anderen mRNAs von E. multilocularis. Das zugehörige SL-RNA-Gen konnte isoliert und vollständig charakterisiert werden. Es befand sich auf einem 1513 bp langen Fragment, welches auf dem E. multilocularis Genom als mehrfacher Repeat angeordnet ist. Auf DNA-Sequenzebene konnte gezeigt werden, daß dieses Gen signifikante Homologien zu bereits bekannten SL-RNA-Sequenzen von Trematoden und Turbellaria nicht jedoch zu solchen von Nematoden und kinetoplastiden Protozoen aufweist. Die Sekundärstruktur der kodierten SL-RNA besitzt zudem strukturelle Charakteristika, die für SL-RNAs anderer Organismen bereits bekannt sind. Zusammengenommen lassen diese Daten den Schluß zu, daß es sich bei dem 36 nt langen Exon in der Tat um einen SL von E. multilocularis handelt. Die für E. multilocularis identifizierten trans-gespleißten mRNAs kodieren für Faktoren, welche an einer Reihe unterschiedlicher Prozesse in der Zelle beteiligt sind. Signifikante Unterschiede in den Spektren der trans-gespleißten Faktoren bei Echinococcus und anderen Plathelminthen können als Hinweis gewertet werden, daß keine generelle Korrelation besteht zwischen Trans-Spleißen einer bestimmten mRNA und der biologischen Funktion des Faktors. Ein zum SL-Gen von E. multilocularis hoch homologes Gen konnte zudem auf chromosomaler DNA des Hundebandwurms E. granulosus identifiziert werden. Trans-Spleißen wird demnach nicht nur vom Fuchsbandwurm, sondern auch vom Hundebandwurm zur Genexpression genutzt. Im Falle von elp besteht die ungewöhnliche Situation, daß ein identisches Protein zwei verschiedene Transkripte kodiert von denen eines konventionell und das andere trans-gespleißt wird. Der Regulationsmechanismus dieses alternativen Cis/Trans-Spleißens wurde in dieser Arbeit untersucht. Hierbei konnte gezeigt werden, daß den zwei elp Transkripten auch zwei unterschiedliche Primärtranskripte zugrunde liegen. Die dabei erlangten Daten stehen in Einklang mit dem gegenwärtigen Modell, daß alternatives Cis/Trans-Spleißen an einer Splice Akzeptorstelle ausschließlich vom Vorhandensein einer stromaufwärts gelegenen Splice Donorstelle abhängt. Weitere Studien haben gezeigt, daß die Expression der trans-oder cis-gespleißten elp-mRNA weder stadien- noch isolat-oder zytospezifische ist. Zusammenfassend konnten in dieser Arbeit erstmals umfassende Daten zum Mechanismus des Trans-Spleißens bei einem Cestoden erlangt werden, was sich für weitere molekularbiologische Untersuchungen an diesem Organismus hervorragend ausnutzen läßt. In einer abschließenden Studie wurde versucht einen weiteren ERM-homologen Faktor, der eventuell auch über alternatives Cis/Trans-Spleißen exprimiert wird, über PCR mit degenerativen Primern zu identifizieren. Es konnte jedoch neben elp kein anderer homologer Faktor bestimmt werden. Dieses Ergebnis entspricht den bereits bei anderen niederen Eukaryonten durchgeführten Untersuchungen.…
• For information in english regarding this dissertation please have a look at the following references: Brehm K, Jensen K, Frosch M (1999) Characterization of the genomic locus expressing the ERM-like protein of Echinococcus multilocularis. Mol Biochem Parasitol. 15, 147-152 Brehm K, Jensen K, Frosch M (2000) mRNA trans-splicing in the human parasitic cestode Echinococcus multilocularis. J Biol Chem. 275, 38311-38318