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Characterization of neurogenic cell types in Pycnogonum litorale (Strøm, 1762) via gene expression studies
Paul Arthur Höller
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Zoologie
Betreuer*in
Georg Brenneis
DOI
10.25365/thesis.78812
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-18255.46239.262333-1
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Asselspinnen (Pycnogonida) sind rein marine Vertreter der Chelicerata, welche die Schwestergruppe aller anderen Cheliceraten (Euchelicerata) bilden. Die Entwicklung des Nervensystems der Pycnogoniden erfolgt mittels großen neuralen Stammzellen (neural stem cells; NSCs) mit hoher mitotischer Aktivität und morphologisch asymmetrischer Zellteilung. Letzteres führt einerseits zu ihrer Selbsterhaltung durch die Entstehung einer weiteren neuralen Stammzelle und andererseits zur Bildung einer „intermediate neural progenitor“ (INP) Zelle, die sich ihrerseits symmetrisch teilt. Dieser Modus der Neurogenese unterscheidet sich deutlich von dem der Eucherliceraten und Myriapoden, während er mehrere Ähnlichkeiten mit Neuroblasten und Ganglien-Mutterzellen, den bereits gut charakterisierten neurogenen Zelltypen, welche die Neurogenese bei Pancrustaceen (Crustacea + Hexapoda) steuern, aufweist. Da bislang die genregulatorischen Netzwerke, welche die Neurogenese und neurale Differenzierung bei Asselspinnen steuern, noch nicht untersucht wurden, konnten die auf der Morphologie basierenden Beschreibungen nicht validiert werden. Weiters konnten keine Vergleiche mit den Neuroblasten und Ganglien-Mutterzellen auf molekularer Ebene durchgeführt werden. Um diese Wissenslücke zu schließen, wurde in dieser Studie HCR FISH eingesetzt, um bei der Asselspinne Pycnogonum litorale die Expressionsmuster einer Reihe von Genen zu untersuchen, die eine konservierte Rolle bei der Spezifizierung, Erhaltung und Differenzierung von Nervenzellen und deren Vorläufern spielen. Die Ergebnisse lieferten erste Einblicke in die Transkriptionsprofile der Zelltypen, die an der Neurogenese von Pycnogoniden beteiligt sind, und zeigten eine allgemeine Übereinstimmung zwischen früheren morphologischen Zelltypklassifizierungen und Genexpressionsmerkmalen. Darüber hinaus wird gezeigt, dass die ersten neuralen Vorläuferzellen in segmental stereotypen Positionen im Neuroektoderm spezifiziert werden, ähnlich wie bei den Pancrustacea. Diese Studie trägt zum Verständnis der neurogenen Zelltypen bei und ermöglicht es, mehrere Parallelen zu den neurogenen Prozessen von Pancrustaceen zu ziehen, was potenzielle Einblicke in den ursprünglichen Zustand der Neurogenese bei Arthropoden allgemein offenbart.
Abstract
(Englisch)
Sea spiders (Pycnogonida) are a fascinating, yet understudied group of marine chelicerates that form the sister group of all remaining extant taxa (Euchelicerata). Notably, nervous system development in pycnogonids has been reported to rely on large neural stem cells (NSCs) with high mitotic activity and a morphologically asymmetric mode of division. The latter results in their self-renewal and the formation of a second, intermediate neural progenitor cell (INP), which in turn divides symmetrically. This mode of neurogenesis differs significantly from that found in euchelicerates and myriapods, while showing several similarities with neuroblasts and ganglion mother cells, the well-characterized neurogenic cell types driving neurogenesis in Pancrustacea (Crustacea + Hexapoda). Until now, however, the gene regulatory networks governing sea spider neurogenesis and neural differentiation have not been studied, impeding validation of the morphology-based distinction of pycnogonid cell types and further comparisons with pancrustacean neuroblasts and ganglion mother cells on the molecular level. In order to redress this knowledge gap, this study employed HCR-FISH to study the expression patterns of a suite of key genes with conserved roles in neural cell specification, maintenance and differentiation during the development of the sea spider Pycnogonum litorale. The results of this yielded first insight into the transcriptional profiles of the cell types involved in sea spider neurogenesis, revealing a general congruence between previous morphological cell type classifications and gene expression characteristics. Beyond this, it is shown that the first neural precursor cells are specified in segmentally stereotypic positions in the neuroectoderm, similar to those of pancrustaceans. This work contributes to the understanding of neurogenic cell types in sea spiders and allows several parallels to be drawn to the neurogenic processes of pancrustaceans, revealing potential insights into the ancestral state of neurogenesis in arthropods altogether.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Pycnogonida Neurogenese Genexpressionsmuster Neurale Stammzellen Nervensystem Entwicklung Asselspinnen Pycnogonum litorale Neurogene Zelltypen
Schlagwörter
(Englisch)
Pycnogonida Neurogenesis Gene expression patterns Neural stem cells Sea spiders Nervous system development Sea spiders Pycnogonum litorale Neurogenic cell types
Autor*innen
Paul Arthur Höller
Haupttitel (Englisch)
Characterization of neurogenic cell types in Pycnogonum litorale (Strøm, 1762) via gene expression studies
Publikationsjahr
2025
Umfangsangabe
60 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Georg Brenneis
Klassifikation
42 Biologie > 42.23 Entwicklungsbiologie
AC Nummer
AC17594343
Utheses ID
76627
Studienkennzahl
UA | 066 | 831 | |