Detailansicht
Interaction partners of Brachyury and FoxA in Nematostella vectensis investigated by RIME
Laura Unger
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Genetik und Entwicklungsbiologie
Betreuer*in
Ulrich Technau
DOI
10.25365/thesis.63619
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29583.21655.133667-1
Link zu u:search
(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Gentranskription wird reguliert durch das Zusammenspiel verschiedener
Transkriptionsfaktoren. Ihr Zusammenspiel untereinander und mit cis-regulatorischen
Elementen auf der DNS wird zusammengefasst in einem Genregulationsnetzwerk (GRN). Diese
GRNs stellen die Anleitung für die Embryonalentwicklung eines Organismus.
Ein wichtiger Transkriptionsfaktor für die Entwicklung des dritten Keimblatts, des Mesoderms,
in den triploblastischen Bilateria ist Brachyury (Bra). Es spielt aber auch eine wichtige Rolle in
der Musterbildung des bifunktionalen Mesendoderms der angeblich Mesoderm-losen
Cnidaria. Ein weiterer Transkriptionsfaktor der in die Mesoderm-Entwicklung der Bilateria sowie
der Mesendoderm-Entwicklung in Cnidaria involviert ist, ist FoxA.
Trotz dieser und weiterer genetischer Gemeinsamkeiten sind diese beiden Gruppen innerhalb
der Eumetazoa, grundverschieden in ihren Phänotypen sowie ihrer Biodiversität. Daher ist es
von großem Interesse die GRNs zu entschlüsseln, die das vorläufige Mesendoderm in Bilateria
und das bifunktionelle Mesendoderm in Cnidaria etablieren. Die Erforschung von
Unterschieden, aber auch Gemeinsamkeiten wird helfen zu verstehen wie es zur Evolution der
komplexen Bilateria kam. Ein geeigneter und vorteilhafter Model Organismus innerhalb der
Cnidaria ist Nematostella vectensis (Nv)
In einer ChIP-seq Studie gegen Bra in Nv wurden die Transkriptions Ziele von Bra zum
Zeitpunkt der späten Gastrulation, bestimmt. Dabei wurden DNA-Bindestellen identifiziert, die
nicht dem Bra-üblichen T-Box Motiv entsprechen, sondern DNA-Bindemotiven anderer
Transkriptionsfaktor Familien, insbesondere solche der Sox Familie. Daraus entstand die
Theorie, dass an diesen Stellen Bra nicht selbst an die DNA bindet, sondern durch Interaktion
mit anderen Transkriptionsfaktoren. Mit diesen reguliert es schließlich die Transkription von
Zielgenen, die möglicherweise in die Musterbildung des Mesendoderms involviert sind.
Eine Methode, um Genregulationsnetzwerke bzw. Interaktionen von Transkriptionsfaktoren zu
untersuchen ist das sogenannte RIME (Rapid Immunoprecipitation Mass Spectrometry of
Endogenous Proteins). Um diese Methode in Nematostella zu etablieren, wurden verschiedene
Versionen und Paramater-Änderungen getestet. Schließlich konnte das Protokoll genutzt
werden, um Transkriptions-Interaktionspartner von Bra und FoxA in Nv zu identifizieren. Meine
Ergebnisse deuten auf eine Interaktion zwischen Bra und FoxA hin, welche als konservierte
Interaktion in Eumetazoa gilt. Sie können außerdem ein vermutetes Netzwerk bestehend aus
Bra, FoxA, FoxB und Lmx unterstützen, welches die orale Domäne in Nv organisieren soll.
Zusätzlich konnten weitere potenzielle Interaktionspartner von FoxA identifiziert werden,
welche allerdings weiterer Überprüfung bedürfen. Bra RIME führte zu keinen schlüssigen
Ergebnissen, weshalb dies wiederholt werden sollte.
Schlussendlich konnte das Proteomics-Werkzeug -RIME- für den Gebrauch in Nematostella
angepasst werden und bereits eingesetzt werden, um das GRN von FoxA weiter zu erforschen.
Abstract
(Englisch)
Gene transcription is regulated by the combined actions of transcription factors. The interplay
between those and cis regulatory elements on the DNA is summed up in a gene regulatory
network (GRN). Those GRNs are instructing the development of an organism.
Brachyury (Bra) is an important transcription factor involved in the development of the third
germ layer, the mesoderm, in the triploblastic Bilateria. It also plays a role in the patterning of
the bifunctional mesendoderm in the supposedly mesoderm-less diploblastic Cnidaria. An-
other transcription factor important in bilaterian mesoderm development as well as in cnidarian
mesendoderm development is FoxA. Despite genetical commonalities of these eumetazoan
groups they differ drastically in their phenotypes and biodiversity. Therefore, it is of interest to
dissolve the GRNs that set up the preliminary mesendoderm in bilaterians and the bifunctional
mesendoderm in cnidarians. Determination of differences and similarities helps understand the
evolution of the complex bilaterians. An advantageous cnidarian model organism is the sea
anemone Nematostella vectensis (Nv).
In Nematostella a ChIP-seq against Bra was performed at an important developmental time
point, the late gastrula stage, to reveal transcriptional targets of Bra. Besides, it revealed DNA
binding sites that do not represent the Brachyury T-box motif, but motifs of other transcription
factor families, in particular of the Sox family. The theory originated that Bra binds to the DNA
together with interaction partners like Sox TFs, with whom it is coregulating transcription of
target genes, potentially involved in mesendodermal patterning.
A way to investigate gene regulatory networks or more precisely transcription factor interac-
tions is Rapid Immunoprecipitation Mass Spectrometry of Endogenous Proteins (RIME). I tested
different protocol variations to establish a RIME protocol suitable for Nematostella. Eventually
I used it to identify transcriptional interaction partners of Bra and FoxA. With my results a direct
physical interaction between Bra and FoxA themselves could be supported which is known to
be a conserved interaction in eumetazoans. Furthermore, a supposed network setting up the
oral domain in Nv consisting of Bra, FoxA, FoxB and Lmx is supported by the results. Also,
further potential interaction partners of FoxA could be identified but will need further verifica-
tion. RIME against Bra did not lead to conclusive results hence it should be repeated to identify
interaction partners like Sox proteins.
Ultimately, the proteomics tool -RIME- could be introduced for usage in Nematostella and was
already successfully applied to further explore the GRN of FoxA.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Nematostella vectensis mesoderm development FoxA Brachyury Interaction of transcription factors mass spectrometry
Schlagwörter
(Deutsch)
Nematostella vectensis Mesodermentwicklung FoxA Brachyury Interaktion von Transkriptionsfaktoren Massenspektrometrie
Autor*innen
Laura Unger
Haupttitel (Englisch)
Interaction partners of Brachyury and FoxA in Nematostella vectensis investigated by RIME
Paralleltitel (Deutsch)
Identifizierung von Interaktionspartnern von Brachyury und FoxA in Nematostella vectensis mittels RIME
Publikationsjahr
2020
Umfangsangabe
76 Seiten : Illustration, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Ulrich Technau
AC Nummer
AC15730000
Utheses ID
56434
Studienkennzahl
UA | 066 | 877 | |