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Assessing the role of Myc in the marine sponge Suberites domuncula
towards the establishment of a technique for gene function analysis
Maximilian Traun
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Genetik und Entwicklungsbiologie
Betreuer*in
Florian Raible
Mitbetreuer*in
Roger Revilla-i-Domingo
DOI
10.25365/thesis.65974
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-14742.12095.471153-3
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Schwämme spielen als Vertreter eines der basalsten Tier-Phyla eine wichtige Rolle bei der
Entdeckung ursprünglicher molekularer Mechanismen. Besonders bei Fragestellungen über
die Entstehung der Mehrzelligkeit und der Entwicklung von Stammzellen sind sie von
besonderem Interesse. Eine interessante Hypothese besagt, dass der Transkriptionsfaktor
Myc eine wichtige Rolle bei der Kontrolle von Stammzellmechanismen in frühen Tieren
gespielt hat. Sollte sich das bewahrheiten, hätte das wichtige Implikationen im Hinblick auf
unser Verständnis von Mehrzelligkeit.
Das gängige Schwamm-Stammzellmodel besagt, dass ein bestimmter Zelltyp in
Schwämmen, die Archaeocyten, als totipotente Stammzellen fungieren, was bedeutet, dass
sie sich selbst erneuern können und zu jedem anderen Zelltyp im Schwamm werden können.
Interessanter Weise ist Myc besonders in diesen Zellen angereichert.
In Drosophila und Säugetieren wurde bereits gezeigt, dass Myc so wichtige
Stammzellfunktionen erfüllt wie Proliferation, Differenzierung und Apoptose, und eine vor
kurzem veröffentlichte Studie berichtet von 100 Genen, welche in einer menschlichen
Zelllinie direkt von Myc kontrolliert werden. Interessanter Weise werden viele dieser Gene
direkt mit gut untersuchten Stammzellfunktionen von Myc assoziiert. Die Verfügbarkeit
solcher direkter Zielgene kann zur gezielten Untersuchung einer potentiell ursprünglichen
Rolle von Myc in Stammzellmechanismen genutzt werden.
In dieser Masterarbeit habe ich im Schwamm Suberites domuncula die Expression von
Homologen jener Myc-regulierten Gene analysiert, mit dem Befund, dass ungefähr die Hälfte
der analysierten Gene signifikant mit myc-RNA zusammen exprimiert werden. Dies legt ein
gut konserviertes regulatorisches Netzwerk nahe, und stärkt damit die Hypothese, dass Myc
eine ursprüngliche Rolle in den Stammzellen früher Tiere hat. Außerdem habe ich darauf
hingearbeitet, eine verlässliche Methode zur Modulation vom Expressionsniveau von myc in
Schwämmen zu etablieren und damit die Rolle von Myc bei der Regeneration von
Schwämmen zu untersuchen. Dafür versuchte ich vier verschiedene Techniken zur
Modulierung von Genexpressionsniveaus zu etablieren, die regelmäßig in anderen
Modellorganismen genutzt werden: antisense vivo-morpholino knockdown, RNAi,
Überexpression und Expression eines dominant negativen Myc-Konstrukts. Obwohl ich
letztlich nicht in der Lage war, reproduzierbare Änderungen der Genexpression in Suberites
domuncula zu erreichen, habe ich doch eine Reihe an Reagenzien und Prüfverfahren
etabliert, welche künftig bei der Etablierung einer Modulation des Genexpressionsniveau in
Suberites domuncula von Nutzen sein könnten.
Abstract
(Englisch)
As one of the earliest branching animal phyla, sponges play a very important role in
discovering ancestral metazoan molecular mechanisms. In particular, they are of interest
with regards to questions about the origin of multicellularity as well as the evolution of stem
cells. One interesting hypothesis claims that the transcription factor Myc played an important
role in regulating stem cell functions in early animals. If confirmed, this would have important
implications for our understanding of the evolution of multicellularity.
The current model for the sponge stem cell system claims that one specific sponge cell type,
the archaeocytes, act as totipotent stem cells, suggesting that they have the capacity to selfrenew and to differentiate into all cell types of the animal. Interestingly, these archaeocytes
are enriched for the expression of Myc.
In Drosophila and mammals, Myc has been shown to regulate important stem cell functions,
such as proliferation, differentiation and apoptosis, and a recent study reported 100 bona fide
genes directly regulated by Myc in a human cell line. Many of these genes can be directly
linked to well-studied stem cell functions of Myc. The availability of such direct target genes
provides a set of genes that can be used for assessing a potential ancient role of Myc factors
in stem cell regulation.
Using the demosponge Suberites domuncula as a model organism, in this thesis, I have
analyzed the expression of the sponge homologs of a subset of the genes shown to be
directly regulated by Myc in human, and found that about half of the analyzed genes are
significantly co-expressed with myc RNA in the sponge. This suggests a conserved
regulatory network, strengthening the hypothesis about an ancestral role of Myc in early
animal stem cells. In addition, I have performed work that aimed to establish a reliable
technique to modulate Myc RNA and/or protein levels and thereby test the function of Myc
during sponge regeneration. I tackled this challenge by trying to establish four techniques to
modulate gene expression, with the intention of analyzing the effect of elevated or decreased
Myc expression. These four techniques are commonly used in other model organisms:
antisense morpholino knockdown, RNAi, Myc overexpression and dominant negative Myc
expression. Even though I was not able to establish any of them as an efficient way to knock
down genes in my model organism, this work provides a set of reagents and established
assays that may be useful for the establishment of a technique to modulate gene expression
in Suberites domuncula in the future.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Sponges Myc gene function analysis Suberites domuncula knock-down overexpression
Schlagwörter
(Deutsch)
Schwämme Myc Genfunktionsanalyse Suberites domuncula knock-down Überexpression
Autor*innen
Maximilian Traun
Haupttitel (Englisch)
Assessing the role of Myc in the marine sponge Suberites domuncula
Hauptuntertitel (Englisch)
towards the establishment of a technique for gene function analysis
Paralleltitel (Deutsch)
Beurteilung der Rolle von Myc im marinen Schwamm Suberites domuncula : zu Gunsten der Etablierung einer Technik zur Genfunktionsanalyse
Publikationsjahr
2021
Umfangsangabe
50 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Florian Raible
AC Nummer
AC16321402
Utheses ID
58434
Studienkennzahl
UA | 066 | 877 | |