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Histone modifications and cellular plasticity in vertebrate Limb regeneration
Bernhard Geßlbauer
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Franz Wohlrab
DOI
10.25365/thesis.1092
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30192.60227.982159-1
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Regeneration von Geweben im Allgemeinen und von Gliedmaßen im Speziellen sind sehr selten unter Vertebraten. Eine Ausnahme bildet der amphibische Schwanzlurch Notophthalmus viridescens viridescens, welcher ein aussergewöhnliches regeneratives Potenzial im adulten Stadium besitzt. Nach Amputation einer Gliedmaße, unabhängig von ihrer Lokalisation entlang der proximodistalen Achse, wird das entfernte Gewebe wieder aufgebaut. Dieser Prozess beginnt mit einer lokalen Anhäufung von Mesenchym-ähnlichen Zellen, welche als Blastema bezeichnet werden. Diese Zellen zeigen Stammzellen-ähnliche Eigenschaften und ersetzen das verlorene Gewebe. Das Ziel dieser Arbeit war es den Ursprung dieser blastemalen Zellen zu definieren.
Die meisten Studien über blastemale Vorläufer benutzen Muskelzellen. Diese synzytialen Zellen, vor allem jene nahe der Amputationsstelle, werden mononukleär und beginnen zu proliferieren, ein Ereignis, welches als Dedifferenzierung bezeichnet wird. Bis heute sind die grundlegenden Mechanismen der Dedifferenzierung nicht gänzlich verstanden. In dieser Arbeit untersuchen wir die Beteiligung von Histonmodifizierungen und ihrer katalytischen Enzyme an der Dedifferenzierung.
Histon Methylierungen wurden an früh sich regenerierenden Gliedmaßengeweben untersucht, um Muster zu finden, welche die Dedifferenzierung charakterisieren. Das Hauptaugenmerk lag auf Histon H3 Lysin 9 Methylierung, weil diese Modifikation generell mit inaktiven und daher transkriptionell ruhigem Chromatin einhergeht. Durch Vergleich verschiedener früher Zeitpunkte der Gliedmaßenregeneration wollten wir untersuchen ob signifikante Unterschiede in Bezug auf Demethylierung dieser Markierung entstehen. Unsere Daten geben Hinweis darauf, dass innerhalb der ersten 10 Tage der Gliedmaßenregeneration ein signifikanter Verlust von Histon H3 Lysin 9 Methylierung auftritt.
In einem zweiten Ansatz benutzten wir den Inhibitor Trichostatin A (TSA) um die Beteiligung von Histon-Deacetylasen während der Dedifferenzierung zu untersuchen. In vitro kultivierte Molch und Säugetier Muskelzellen wurden unterschiedlichen Konzentrationen von und Inkubationszeiten mit TSA ausgesetzt. Die Resultate deuten darauf hin, dass TSA eine Veränderung induziert, welche die Muskelzellen zur Fragmentierung anregt. Jedoch waren ihre Spaltprodukte weder mononucleär noch konnte ein Wiedereintritt in den Zellzyklus beobachtet werden.
Abstract
(Englisch)
Regeneration of tissues in general and limb regeneration in particular is a very rare event among adult vertebrates. An exception is the amphibian urodele Notophthalmus viridescens viridescens who displays a remarkable regenerative potential even as an adult. After amputation of the limb, independent of the location along the posterio-distal axis, the removed tissue is rebuilt. This process is initiated by the local accumulation of mesenychmal like cells, referred to as blastema. These cells exhibit stem cell-like properties and give rise to the lost tissue. The emphasis of this work was to find out the origin of these blastemal cells.
Most studies of blastemal progenitors use muscle cells. These syncytial cells become mononucleated and start to proliferate next to the amputation site, an event termed dedifferentiation. To date, the underlying mechanisms of dedifferentiation are not fully understood. In this work we investigated the involvement of histone modifications and their catalytic enzymes during dedifferentiation.
Histone methylation marks were analysed on early regenerating limb tissues to find patterns that characterise dedifferentiation. We focused on histone H3 lysine 9 methylation because this mark is generally associated with inactive and thus transcriptionally silent chromatin. By comparing different early time-points during limb regeneration we wanted to investigate if significant changes arise in terms of de-methylation. Our data indicate that within the first 10 days of limb regeneration a significant loss of histone H3 lysine 9 methylation occurs.
In a second approach we used the small molecule inhibitor Trichostatin A (TSA) to investigate the involvement of histone deacetylases during dedifferentiation. In vitro cultured newt and mammalian myotubes were exposed to various concentrations and incubation times of TSA. Our results indicate that TSA induces an alteration, which forces cultured myotubes to undergo fragmentation. However, their progeny were neither mononucleated nor could cell cycle re-entry be observed.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Newt limb regeneration dedifferentiation chromatin modifications Histone deacetylases, Histone H3 lysine 9 methylation
Schlagwörter
(Deutsch)
Molch Gliedmaßenregeneration Dedifferenzierung Chromatinmodifikationen Histondeacetylasen Histon H3 Lysine 9 Methylierung
Autor*innen
Bernhard Geßlbauer
Haupttitel (Englisch)
Histone modifications and cellular plasticity in vertebrate Limb regeneration
Paralleltitel (Deutsch)
Histonmodifizierungen und zelluläre Plastizität in Wirbeltier Gliedmaßenregeneration
Publikationsjahr
2008
Umfangsangabe
II, 76 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Franz Wohlrab
Klassifikation
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie
AC Nummer
AC07457636
Utheses ID
830
Studienkennzahl
UA | 441 | | |