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Characterisation of the putative neurite guidance receptors NvDscam and NvNeogenin in Nematostella vectensis
Mark Lassnig
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Molekulare Biologie
Betreuer*in
Ulrich Technau
DOI
10.25365/thesis.71027
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-13849.08853.626775-0
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Trotz unterschiedlicher Nervensysteme in allen Tierarten liegen ähnliche Mechanismen der Neuroentwicklung zu Grunde, wie z. B. die axonale Wegfindung. Diese beschreibt das Aussenden eines Axons von einem Neuron und den Kontaktaufbau zu Ziel- und Effektor-Zellen. Liganden, die von Zielgeweben sekretiert werden, und Rezeptoren am Axonfortsatz tragen zur Wegfindung und Aussendung des Axons bei. In bilateralen Modelorganismen wurde unter anderem der Netrin-Signalweg mit den Rezeptoren Dcc, Neogenin, Dscam und Unc-5 in der axonalen Wegfindung identifiziert.
In dieser Arbeit wollten wir herausfinden, ob der Netrin-Signalweg auch außerhalb der Bilateria zur Entwicklung des Nervensystems beiträgt. Hier beschrieben wir die beiden Rezeptoren NvDscam und NvNeogenin in der Seeanemone Nematostella vectensis aus dem Stamm der Cnidaria (Nesseltiere). Eine phylogenetische Analyse von Dscam-Proteinsequenzen zeigte das Vorhandensein eines NvDscam-Orthologs in N. vectensis. In der frühen Gastrula wurde NvDscam-mRNA im ganzen Tier und in einzelnen, ektodermalen Zellen exprimiert, NvNeogenin-mRNA im Entoderm und in ektodermalen Zellen. Außerdem wurde herausgefunden, dass NvDscam und NvNeogenin in Gastrula-Stadien mit NvSoxB(2) co-exprimiert sind, welches unter anderem ein Marker für Vorläufer von Nerven- und Drüsenzellen ist. Ebenfalls wurde ein transgenes Reporterkonstrukt entwickelt, welches ein Membran-gebundenes GFP unter Regulierung des möglichen NvNeogenin-Promoters exprimiert. Schon im F0-Tier konnten lange mGFP+ Neuriten entlang der Körpersäule ausgemacht werden. Weiters wurden heterozygote F1 Mutanten-Linien mithilfe von CRISPR/Cas9 etabliert, welche ein verkürztes NvDscam oder NvNeogenin translatieren würden. Ebenso wurde RNA-Interferenz entwickelt, um NvDscam- und NvNeogenin-mRNAs zu degradieren.
Zusammengefasst tragen die zeitlichen und räumlichen mRNA-Expressions-Muster, Etablierung eines transgenen Reporterkonstrukts, Mutanten-Linien und RNA-Interferenz dazu bei, die Rollen von NvDscam und NvNeogenin in der axonalen Wegfindung zukünftig zu studieren.
Abstract
(Englisch)
Although the patterns of connectivity differ between different animal nervous systems, some basic mechanisms in its development are shared. For example, axon guidance describes the extension of an axon towards and the connection to target or effector cells. Signalling molecules secreted by target tissues and receptors located in the axon tip contribute to guidance and outgrowth of the axon. The Netrin-pathway with its receptors Dcc, Neogenin, Dscam and Unc-5 has been described as a major guidance system in bilaterian model organisms.
Here, we wanted to find out if the Netrin-pathway contributes to the establishment of a nervous system outside of Bilateria. We characterised the receptors NvDscam and NvNeogenin in Nematostella vectensis, a sea anemone within the Cnidaria. Genome mining and a phylogenetic analysis revealed the presence of a NvDscam-orthologue in N. vectensis. In early gastrula, NvDscam mRNA was detected in the whole animal and at higher levels in scattered ectodermal cells, NvNeogenin mRNA in the endoderm and ectodermal cells. Furthermore, co-expression of NvDscam and NvNeogenin with NvSoxB(2) was discovered. Next, a transgenic reporter construct expressing membrane bound GFP under regulation of a putative promoter for NvNeogenin was generated. F0 animals injected with this construct showed a mGFP-signal in neurites along the body column. Using CRISPR/Cas9, F1 heterozygous mutant lines for NvDscam and NvNeogenin were established, both causing a truncated version of the protein, if translated. In addition, RNA-interference targeted against NvDscam and NvNeogenin was developed.
Overall, the spatio-temporal expression patterns, establishment of a transgenic reporter construct, mutant lines and RNA-interference will likely serve as important tools to investigate the role of NvDscam and NvNeogenin in neurite guidance in N. vectensis.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Axonale Wegfindung Cnidaria Neuroentwicklung Rezeptoren
Schlagwörter
(Englisch)
Axon Guidance Cnidaria Neurodevelopment Receptors
Autor*innen
Mark Lassnig
Haupttitel (Englisch)
Characterisation of the putative neurite guidance receptors NvDscam and NvNeogenin in Nematostella vectensis
Paralleltitel (Deutsch)
Charakterisierung der putativen Neuriten-Wegfindungs-Rezeptoren NvDscam und NvNeogenin in Nematostella vectensis
Publikationsjahr
2022
Umfangsangabe
84 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Ulrich Technau
AC Nummer
AC16530100
Utheses ID
61974
Studienkennzahl
UA | 066 | 834 | |