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The position of the HOXA3 gene in a gene network relevant to diabetic microangiopathy
Andreas Thader
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*innen
Nikolaus Wick ,
Thomas Decker
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Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved
DOI
10.25365/thesis.2095
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29272.95638.211759-6
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Abstracts

Abstract
(Deutsch)
Unter diabetischer Mikroangiopathie versteht man den durch Hyperglykämie verursachten Schaden an Blutkapillaren von Patienten, die über einen längeren Zeitraum unter erhöhtem Blutglukosespiegel stehen. Eine Verdickung der kapillären Basalmembran ist charakteristisch für das Auftreten dieser mikrovaskulären Komplikationen, die im Allgemeinen in den Kapillaren der Augen (Retinopathie) und der Nieren (Nephropathie) sowie in den Nerven (Neuropathie) zu finden sind. Basierend auf sowohl vergleichender Analyse der Genexpression in Blutgefäßendothelzellen (BECs) von Diabetikern und gesunden Menschen, sowie in BECs, die in vitro unter diabetischen Bedingungen kultiviert wurden, sowie durch Literatursuche konnten 125 Kandidatengene identifiziert werden, von denen man annahm, das Auftreten diabetischer Mikroangiopathie zu kontrollieren. Diese 125 Gene sollten die Grundlage für ein Gennetzwerk bilden, mit dessen Hilfe die genregulatorischen Interaktionen dargestellt werden konnten, welche für das Eintreten von diabetischen mikrovaskulären Komplikationen verantwortlich sind. Unter den identifizierten Kandidatengenen befand sich HOXA3, ein Mitglied der Familie von Homöoboxgenen, die für Transkriptionsfaktoren mit einer Homöodomäne kodieren. Um die Auswirkung der Überexpression des HOXA3 Gens auf die Expression der Kandidatengene zu untersuchen, wurden immortalisierte BECs einer humanen Nabelschnurvene (iHUVECs) transient mit dem Expressionsvektor pIRES2-EGFP, der die kodierende Sequenz von HOXA3 enthielt, transfiziert. Nach Isolation der gesamten RNA und reverser Transkription, wurde die resultierende cDNA Probe einer quantitativen real time PCR unterzogen. Durch die quantitative real time PCR konnte gezeigt werden, dass infolge einer Überexpression des HOXA3-Gens die Expression solcher Gene stark erhöht wurde, welche entweder in Adipozyten aktiv sind oder eine Rolle bei der Reorganisation des Aktinzytoskeletts spielen. In dem von uns gestalteten, 37 Gene umfassenden Netzwerk, wurde die Expression von HOXA3 zum einen durch CFL1 positiv reguliert und zum anderen durch CASP3 inhibiert. CFL1 kodiert für Cofilin 1, ein Aktin bindendes Protein, das zur zytoskelettalen Dynamik in Nicht-Muskelzellen beiträgt, während das Genprodukt von CASP3, eine Effektorkaspase, den programmierten Zelltod von β-Zellen des Pankreas herbeiführt. Die Position eines jeden Gens innerhalb des Netzwerks wurde durch die Zahl seiner direkten funktionellen Verknüpfungen mit anderen Genen bestimmt. Dabei waren jene Gene mit den meisten direkten funktionellen Verknüpfungen im Zentrum angeordnet, und ihnen wurde deshalb auch eine zentrale Rolle bei der Entstehung von diabetischen mikrovaskulären Komplikationen beigemessen. Das HOXA3 Gen besetzte gemäß der Anzahl seiner direkten funktionellen Verknüpfungen eine periphere Position innerhalb des 37 Gene umfassenden Netzwerks.
Abstract
(Englisch)
Diabetic microangiopathy, a hyperglycaemia-induced damage of blood capillaries of long-term diabetic patients is characterized by thickening of the capillary basement membrane. Diabetic microvascular complications generally affect the eyes (retinopathy), kidneys (nephropathy) and nerves (neuropathy). A gene set consisting of 125 genes, identified by gene expression profiling comparing (i) blood vascular endothelial cells (BECs) derived from tissue samples of diabetic and non-diabetic patients and (ii) BECs cultured in vitro under diabetic conditions, as well as by literature search was hypothesized to control these complications. The 125 candidate genes were the basis of a gene network that was assumed to be of functional relevance for diabetic microangiopathy by demonstration of the functional links between the genes involved. One of the identified candidate genes was HOXA3, a member of the family of homeobox genes encoding homeodomain transcription factors. Quantitative real time PCR of cDNA samples derived from total RNA of immortalized human umbilical vein endothelial cells (iHUVECs) transiently transfected with pIRES2-EGFP carrying the coding sequence of HOXA3 was executed, in order to study the effects of HOXA3 overexpression on the candidate gene set. Thereby, transient expression of HOXA3 was found to result in elevated expression of genes encoding proteins that act in adipocytes or are involved in reorganization of the actin cytoskeleton. In a final gene network comprising 37 genes and relevant to diabetic microangiopathy, expression of HOXA3 was positively regulated by CFL1 encoding cofilin 1 and downregulated by CASP3 coding for caspase 3. CFL1 a member of the family of actin depolymerising factor (ADF)/cofilins is known to contribute to cytoskeletal dynamics in nonmuscle cells whereas CASP3 encodes an effector caspase that mediates apoptosis of β-cells of the pancreas. Furthermore, it was found that HOXA3 may also have an activating effect on its own expression. The number of functional links to other genes involved determined the position of a gene within our network. Genes occupying a central position were thought to be key players in the occurrence of microvascular complications since they had a higher number of functional links than genes placed in a peripheral position. In our gene network assumed to be of relevance for diabetic microangiopathy, HOXA3 occupied a peripheral position.

Schlagwörter

Schlagwörter
(Englisch)
transcription factor HOXA3 diabetic microangiopathy gene network
Schlagwörter
(Deutsch)
Transkriptionsfaktor HOXA3 diabetische Mikroangiopathie Gennetzwerk
Autor*innen
Andreas Thader
Haupttitel (Englisch)
The position of the HOXA3 gene in a gene network relevant to diabetic microangiopathy
Paralleltitel (Deutsch)
Die Position des HOXA3 Gens in einem Gennetzwerk, welches für die diabetische Mikroangiopathie relevant ist
Publikationsjahr
2008
Umfangsangabe
99 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Thomas Decker
Klassifikationen
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie ,
42 Biologie > 42.20 Genetik
AC Nummer
AC07651364
Utheses ID
1750
Studienkennzahl
UA | 441 | | |
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