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The physical interaction of Nanog, Brachyury, Mesp1, Nkx2.5 and Desmin with their respective genes during early Cardiomyogenesis
Hannah Paar
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Betreuer*in
Georg Weitzer
DOI
10.25365/thesis.32328
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29977.97526.568370-5
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Herz-Kreislauf Erkrankungen sind noch immer die häufigste Todesursache weltweit. Das angeborene Regenerationspotential des menschlichen Herzens ist nicht ausreichend, um Narbenbildung im Falle eines akuten kardialen Ereignisses zu verhindern. Die Entdeckung somatischer Herzstammzellen bietet zum ersten Mal die Möglichkeit Behandlungsstrategien zu entwickeln, welche die Regenerationsfähigkeit von krankem und vernarbtem Herzgewebe erhöhen könnten. Um somatische Herzstammzellen erfolgreich in voll funktionsfähige Kardiomyozyten zu differenzieren, muss das transkriptionelle Netzwerk, welches die Differenzierung von Herzzellen reguliert, untersucht werden.
Wir haben uns auf die Transkriptionsfaktoren Nanog, Brachyury, Mesp1, Nkx2.5 und Desmin konzentriert, um neue Erkenntnisse über dieses transkriptionelle Netzwerk, das die frühe Herzentwicklung reguliert, zu gewinnen. Wir untersuchten die Interaktion dieser fünf Transkriptionsfaktoren mit ihren jeweiligen Genen mittels Chromatin Immunopräzipitation zu sorgfältig ausgewählten Zeitpunkten während der Differenzierung von embryonalen Stammzellen (ESZ) und kardiovaskulären Vorläuferzellen (KVZ). Die in-vitro Modellsysteme „Embryoid Bodies“ und „Cardiac Bodies“ wurden verwendet, um Daten zu erhalten, welche die transkriptionelle Regulierung während der Embryogenese beziehungsweise der Kardiomyogenese widerspiegeln.
Nanog ist ein fest etablierter Marker für Pluripotenz, aber über seine Rolle während der Differenzierung ist bisher nicht viel bekannt. Brachyury und Mesp1 sind Marker für frühes Mesoderm und es wurde gezeigt, dass beide das Gen des Anderen regulieren. Nkx2.5 ist ein Marker für KVZ und wird, angefangen bei der Kardiogenese bis hin zum erwachsenen Herzen, exprimiert. Desmin ist hauptsächlich für seine Funktion als Intermediärfilament in Muskelzellen bekannt. Es wurden jedoch auch Beweise dafür gefunden, dass Desmin zusätzlich eine wichtige Rolle in der Genregulierung während der frühen Herzentwicklung spielt.
Wir konnten zeigen, dass während der frühen Stadien der Kardiomyogenese alle fünf untersuchten Transkriptionsfaktoren auf eine sehr komplexe und dynamische Weise mit ihren jeweiligen Genen interagieren. Außerdem unterstreichen die durchgeführten Experimente die Unterschiede zwischen ESZ und KVZ und zeigen, dass einige Gene in unterschiedlicher Art und Weise in jenen zwei Zellarten reguliert werden. Weiters liefern unsere Daten Hinweise auf mögliche neue regulierende DNA Segmente in den 5 `UTRen der untersuchten Gene.
Abstract
(Englisch)
Cardiovascular disease is still the leading cause of death worldwide. The inherent regenerative potential of the human heart is not sufficient to prevent scar formation in the case of a cardiac event. The discovery of somatic cardiac stem cells has for the first time provided the opportunity to develop treatment strategies which could increase the regeneration ability of diseased and scarred heart tissue. In order to successfully differentiate somatic cardiac stem cells into fully functional cardiomyocytes, the transcriptional network regulating cardiac differentiation has to be investigated.
In order to gain new insights into this transcriptional network regulating early cardiomyogenesis, we concentrated on the transcription factors Nanog, Brachyury, Mesp1, Nkx2.5 and Desmin. We performed chromatin immunoprecipitation with both embryonic stem cells (ESCs) and cardiovascular progenitor cells (CVPCs) at carefully selected time points during differentiation in order to investigate the physical interaction of the five transcription factors of interest with their respective genes. The embryoid and cardiac body in vitro model systems were used to obtain data which reflect the transcriptional regulation during early embryogenesis and cardiomyogenesis, respectively.
Nanog is a well-established marker for pluripotency, but so far not much is known about its role during differentiation. Brachyury and Mesp1 are both markers for early mesoderm and have been shown to regulate each other’s expression. Nkx2.5 is a marker for the cardiac lineage and is expressed throughout cardiac development, including the adult heart. Desmin is mainly known for its function as an intermediate filament in muscle cells. However, evidence has been found to support the theory that Desmin also plays an important role in gene regulation during early cardiac development.
We could demonstrate that all five investigated transcription factors physically interact with their respective genes in a very complex and dynamic way during the early stages of cardiomyogenesis. Furthermore, the conducted experiments underline the differences between ESCs and CVPCs and indicate that some genes are regulated in a different manner in those two cell types. Furthermore, our data provide indications of possible new regulatory DNA segments in the 5’UTRs of the investigated genes.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
stem cells Nanog Brachyury Mesp1 Nkx2.5y, Desminy chromatin immunoprecipitation cardiomyogenesis
Schlagwörter
(Deutsch)
Stammzellen Nanog Brachyury Mesp1 Nkx2.5 Desmin Chromatin Immunoprezipitation, Kardiomyogenese
Autor*innen
Hannah Paar
Haupttitel (Englisch)
The physical interaction of Nanog, Brachyury, Mesp1, Nkx2.5 and Desmin with their respective genes during early Cardiomyogenesis
Paralleltitel (Deutsch)
Die physische Interaktion von Nanog, Brachyury, Mesp1, Nkx2.5 und Desmin mit ihren jeweiligen Genen während der frühen Kardiomyogenese
Publikationsjahr
2014
Umfangsangabe
VIII, 169 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Georg Weitzer
Klassifikationen
30 Naturwissenschaften allgemein > 30.00 Naturwissenschaften allgemein: Allgemeines ,
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie
AC Nummer
AC12053932
Utheses ID
28722
Studienkennzahl
UA | 066 | 834 | |