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The developmental potential of the C. elegans RFX transcription factor DAF-19
Gabriele Senti
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*innen
Dieter Schweizer ,
Peter Swoboda
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Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved
DOI
10.25365/thesis.5331
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29582.22964.549270-1
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Abstracts

Abstract
(Deutsch)
Die Wahrnehmung und korrekte Interpretation von Signalen aus der Umwelt ist entscheidend für das Überleben jedes Organismus. Es ist eine grosse Herausforderung die Aufnahme und Weiterleitung von sensorischer Information zu studieren, speziell in den komplexen Nervensystemen höherer Organismen. Der Rundwurm C. elegans besitzt ein relativ simples Nervensystem aus 302 Neuronen. 60 davon haben Cilien (haar-ähnliche, sensorische Fortsätze) und sind somit die wichtigste Aufnahmequelle externer, sensorischer Information. Die Verhaltensmuster von C. elegans sind zahlreich, was den Rundwurm zu einem idealen Modellorganismus macht, in dem man die Funktion von sensorischen Neuronen studieren kann. RFX Transkriptionsfaktoren sind essentiell für die Bildung von Cilien in vielen Organismen, unter anderem in Mäusen und Menschen. Das Fehlen von DAF-19, dem einzigen RFX Protein in C. elegans führt zum Fehlen aller Cilien und somit zur Unfähigkeit sensorische Information aufnehmen zu können. In Paper I beschreiben und charakterisieren wir drei Isoformen von DAF-19. Isoform DAF-19C ist spezifisch für Neuronen mit Cilien. Der Zusatz von DAF-19C genügt alle Cilien-bedingten Phänotypen in daf-19 Mutanten wiederherzustellen. DAF-19A/B kommen in allen nicht-ciliierten Neuronen vor und regulieren dort synaptische Funktionen. Unsere Arbeit beschreibt zum ersten Mal dass RFX Proteine nicht nur für die Aufnahme, sondern auch für die Weiterleitung von Signalen notwendig sind. In Paper II untersuchen wir mögliche zell-autonome Funktionen von DAF-19 in ciliierten Neuronen. Wir etablieren und testen ein genetisches „Reparatur“ Verfahren, welches in vivo die Analyse einzelner ciliierter Neuronen sowohl auf dem Zell- als auch auf dem Organismus-Niveau erlaubt. Durch Wiederherstellung der Funktion von DAF-19C nur in bestimmten, einzelnen sensorischen Neuronen (in daf-19 genetischen Mutanten) kreieren wir Tiere mit nur einem einzelnen, isolierten, jedoch funktionsfähigen ciliierten Neuron, wohingegen jedwede anderweitige sensorische Signale von diesen Tieren nicht aufgenommen werden können. Dieses experimentelle System kann dazu benutzt werden spezifische sensorische Fragen in Bezug auf ciliierte Neuronen oder Schritte der frühen Cilienentwicklung zu studieren. In Paper III untersuchen wir die mögliche übergeordnete Rolle von DAF-19 in der Entwicklung von Cilien. Wir exprimieren daf-19C in verschiedenen Zelltypen und versuchen so die Bildung von Cilien in nicht-ciliierten Zellen zu induzieren. Dabei entdecken wir ein wahrscheinlich regulatorisches Netzwerk, welches festlegt, in welchen Zellen Cilien gebildet werden können und in welchen nicht. Wir nehmen an, dass isoform-spezifische Suppressoren von DAF-19 das für jeweils verschiede Zelltypen spezifische Aktivierungspotential regulieren.
Abstract
(Englisch)
The detection and correct interpretation of environmental signals is crucial for the survival of every organism. Studying mechanisms of sensory perception and signal transmission is a challenging task, especially in organisms with complex neuronal networks. The nematode C. elegans possesses a rather simple neuronal network of 302 neurons. 60 of them have cilia (hair-like surface structures), which are the main source of external sensory input. C. elegans executes a large number of different behaviors and is therefore an excellent model organism in which to study sensory neuron function. RFX transcription factors are essential for cilia formation in many organisms including mice and humans. Lack of the C. elegans RFX transcription factor DAF-19 leads to the complete absence of cilia and consequently of sensory input. In Paper I we describe and functionally characterize three different isoforms of DAF-19. We find that the short isoform DAF-19C is specifically expressed in ciliated sensory neurons and sufficient to rescue all cilia-related phenotypes of daf-19 mutants. The long isoforms DAF-19A/B function in all non-ciliated neurons, where they are required to maintain synaptic functions. Thus, we show for the first time that an RFX protein is not only required for signal detection, but also for signal transmission. In Paper II we explore cell-autonomous functions of DAF-19 in ciliated sensory neurons (CSNs). We establish and test a genetic rescue system that allows the in vivo analysis of isolated CSNs at both cellular and systemic levels. Using daf-19 mutants and cell-specific rescue of DAF-19 function we generate animals with single, functional CSNs, which otherwise are completely devoid of any environmental input through cilia. This system can be used to study specific sensory issues concerning CSNs or early steps of ciliogenesis. Finally, in Paper III we explore a potential master regulatory role of DAF-19. We attempt to induce ectopic cilia in C. elegans by expressing DAF-19C in various non-ciliated cell types and discover a likely regulatory network that governs in which cell types cilia can be made. We hypothesize that isoform-specific suppressors of DAF-19 regulate this cell-type-specific ciliogenic potential.

Schlagwörter

Schlagwörter
(Englisch)
genetics cilia synapses Caenorhabditis elegans transcription factor
Schlagwörter
(Deutsch)
Genetik Cilien Synapsen Caenorhabditis elegans Transkriptionsfaktor
Autor*innen
Gabriele Senti
Haupttitel (Englisch)
The developmental potential of the C. elegans RFX transcription factor DAF-19
Paralleltitel (Deutsch)
Das Potential des RFX Transkriptionsfaktors DAF-19 in der Entwicklung von C. elegans
Publikationsjahr
2009
Umfangsangabe
VII, 110 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Maureen Barr ,
Mario De Bono
Klassifikationen
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie ,
42 Biologie > 42.15 Zellbiologie ,
42 Biologie > 42.20 Genetik ,
42 Biologie > 42.23 Entwicklungsbiologie
AC Nummer
AC05040227
Utheses ID
4771
Studienkennzahl
UA | 091 | 441 | |
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