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Control of Igf2r imprinted silencing in embryonic stem cell differentiation
Daniela Mayer
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Denise Patricia Barlow
DOI
10.25365/thesis.26235
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30342.99694.359961-3
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Genomische Prägung beschreibt ein epigenetisches Phänomen, welches die Expression bestimmter Gene in Säugetieren von einem der beiden elterlichen Allele darstellt. Der Igf2r Gen Cluster der Maus repräsentiert ein gut untersuchtes Modell für genomische Prägung. Innerhalb dieses Clusters wird die lange nicht-kodierende RNA (lnkRNA) Airn ausschließlich vom väterlichen Allel exprimiert und dessen entgegengesetzte Transkription über den Promoter von Igf2r führt zur Stilllegung des Protein-kodierenden Gens, dem eine Anreicherung von DNA Methylierung am unterdrückten Igf2r Promoter folgt. Der Beginn der genomischen Prägung von Igf2r kann während der Differenzierung von embryonalen Mausstammzellen (ESZ) nachvollzogen werden. Airn wird kontinuierlich während des Lebens exprimiert, wann immer Igf2r geprägte Expression zeigt. Es ist jedoch nicht bekannt, ob die Expression der lnkRNA ständig gebraucht wird um das Stilllegen von Igf2r zu erhalten oder ob Airn entbehrlich ist wenn DNA Methylierung am unterdrückten Igf2r Promoter erworben wurde. Um den Erhalt der Stilllegung von Igf2r besser zu verstehen wurde die Airn konditionelle Knock-Out (AirnKKO) ES Zelllinie hergestellt. Diese Zelllinie beinhaltet zwei loxP-Stellen, welche den Promoter von Airn flankieren. Durch Verwendung einer Tamoxifen induzierbaren CreER Rekombinase wurde die Promotersequenz entfernt, wodurch die Transkription von Airn zu jedem Zeitpunkt während der ESZ Differenzierung abgeschaltet werden kann. Durch das Entfernen von Airn konnte ich eine Re-Expression des zuvor unterdrückten Igf2r beobachten, jedoch war das Ausmaß der Re-Expression in später ESZ Differenzierung reduziert, wenn bereits DNA Methylierung am väterlichen Igf2r Promoter erworben wurde. Weiters konnte ich feststellen, dass die DNA Methylierung am Igf2r Promoter unabhängig von der lnkRNA Airn erhalten wurde. Dies zeigt, dass während ESZ Differenzierung ein Wechsel von einem Airn-abhängigem zu einem Airn-unabhängigem Stilllegen von Igf2r statt findet, sofern DNA Methylierung erworben wurde und dass diese Igf2r DNA Methylierung unabhängig von der Transkription von Airn erhalten wird.
Abstract
(Englisch)
Genomic imprinting describes an epigenetic phenomenon whereby a small subset of mammalian genes shows parental-specific gene expression. The mouse Igf2r gene cluster represents a well-studied model for genomic imprinting. Within this cluster, the macro long non-coding RNA (lncRNA) Airn is expressed exclusively from the paternal allele and its antisense transcription over the Igf2r promoter causes silencing of this protein-coding gene in cis, followed by gain of DNA methylation at the repressed Igf2r promoter. Establishment of Igf2r silencing by Airn can be studied in mouse embryonic stem (ES) cells, whose differentiation recapitulates in vivo embryo development. Airn is expressed continuously throughout life whenever Igf2r shows imprinted expression. However, it is unknown whether the expression of the macro lncRNA is constantly needed to maintain silencing of Igf2r or if it is dispensable once DNA methylation is gained at the silent Igf2r promoter. To better understand how Igf2r silencing is maintained, the Airn conditional knock-out (AirnCKO) ES cell line was created. Two loxP sites were inserted around the promoter of Airn and conditional excision was performed with a tamoxifen-inducible Cre recombinase. This system enables the deletion of the macro lncRNA promoter at any time point during ES cell differentiation. Upon the removal of Airn, I observed re-expression of the previously silenced Igf2r allele. However, re-expression was reduced in late differentiated ES cells, when DNA methylation was gained at the paternal Igf2r promoter. Further, I found that this DNA methylation mark is maintained independently of the Airn macro lncRNA. This indicates that during ES cell differentiation a developmental switch from an Airn-dependent to an Airn-independent silencing mechanism of Igf2r occurs once DNA methylation is established and that maintenance of Igf2r DNA methylation itself is not dependent on Airn transcription. This study, in which maintenance of Igf2r silencing was investigated by conditionally deleting the macro lncRNA Airn, is generally relevant to improve our understanding of gene regulation by lncRNAs.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Genomic imprinting embryonic stem cells Igf2r
Schlagwörter
(Deutsch)
Genomische Prägung embryonale Stammzellen Igf2r
Autor*innen
Daniela Mayer
Haupttitel (Englisch)
Control of Igf2r imprinted silencing in embryonic stem cell differentiation
Paralleltitel (Deutsch)
Kontrolle von Igf2r geprägtem Stilllegen in embryonaler Stammzelldifferenzierung
Publikationsjahr
2013
Umfangsangabe
82 S. : graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Denise Patricia Barlow
Klassifikationen
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie ,
42 Biologie > 42.20 Genetik
AC Nummer
AC11293984
Utheses ID
23447
Studienkennzahl
UA | 441 | | |