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Dissecting the multiple roles of the Igf2r imprint control element
Martha Veronika Körner
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Denise Barlow
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29407.01770.516454-6
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Genomische Prägung führt zur monoallelischen Expression von Genen von einem elterlichen Allel und involviert epigenetische Mechanismen. Geprägte Gene treten meist in Clustern auf und jeder Cluster hat ein sogenanntes Imprintcontrolelement (ICE), welches die geprägte Expression aller Gene im Cluster reguliert. Der geprägte Igf2r Cluster am Mauschromosom 17 umfasst 430kb und enthält drei maternal exprimierte proteincodierende Gene, Igf2r, Slc22a2 und Slc22a3 und eine paternal exprimierte nichtcodierende RNA (ncRNA), Airn, welche die geprägte Expression der proteincodierenden Gene reguliert. Am maternalen Allel ist das ICE DNA methyliert, am paternalen Allel hingegen unmethyliert. Man hat gezeigt, dass eine Deletion des ICE die geprägte Expression aller Gene im Igf2r Cluster aufhebt. In dieser Dissertation habe ich analysiert, ob das ICE eine weitere Rolle auf chromosomaler Ebene spielt und ob Elemente innherhalb des ICE verschiedene Rollen im Prägungsprozess spielen. DNA FISH Asynchronie ist ein Merkmal geprägter Cluster, der dahinterliegende Mechanismus ist jedoch noch nicht komplett aufgeklärt. Im ersten Teil meiner Arbeit habe gezeigt, dass eine chromosomale Region von 3Mbp DNA-Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierungs- (DNA FISH) Asynchronie aufweist. Diese Asynchronie wird jedoch weder vom ICE, noch von Airn oder der Igf2r Promoterregion kontrolliert. Weiters habe ich gefunden, dass diese DNA FISH Asynchronie weder aufgrund von Unterschieden in der Chromatinkompaktierung noch durch Unterschiede in der DNA Replikation während der S-Phase zustande kommt. Im zweiten Teil meiner Arbeit habe ich den Effekt von zwei Subdeletionen des ICE auf verschiedene Aspekte der genomischen Prägung hin analysiert. Ich habe embryonale Stammzellen (ES Zellen) mit einer paternalen Deletion der tandem direkten Repeats oder der CpG Insel hergestellt und diese ES Zellen mit Hilfe eines in vitro Differenzierungssystems analysiert. Ich habe gezeigt, dass die tandem direkten Repeats die Länge von Airn und die Fähigkeit von Airn, geprägte Expression von Igf2r zu verursachen, regulieren, und die CpG Insel von Airn benötigt wird, um DNA Methylierung am paternalen Allel zu verhindern. Das zeigt, dass die CpG Insel, die abwärts vom Airn Promotor liegt, eine wichtige Rolle in der Transkription von Airn spielt.
Abstract
(Englisch)
Genomic imprinting is a process leading to parent-of-origin dependent monoallelic gene expression and involves epigenetic mechanisms. Imprinted genes mostly occur in clusters and each cluster has an imprint control element (ICE) which regulates imprinted expression of all genes in the respective cluster. The imprinted Igf2r cluster on mouse chromosome 17 spans 430kb and contains three maternally expressed protein-coding genes, Igf2r, Slc22a2 and Slc22a3 and a paternally expressed non-coding RNA (ncRNA), Airn, which was shown to induce imprinted expression of the protein-coding genes. The ICE is DNA methylated on the maternal allele but free of methylation on the paternal allele. It was shown that a deletion of the ICE abolishes imprinted expression of all genes in the Igf2r cluster. In this thesis I analysed, if the ICE has an additional role on the chromosomal level and if elements within the ICE have distinct roles in the imprinting process. DNA FISH asynchrony is a common feature of imprinted clusters but its mechanism is not fully understood. I showed that a chromosomal region of 3Mbp exhibits DNA FISH asynchrony. I demonstrated that none of the key elements that control or are involved in imprinted expression, the ICE, Airn, and the Igf2r promoter region, control this DNA FISH asynchrony. I also showed that the observed DNA FISH asynchrony is neither due to differences in chromatin compaction of the parental alleles, nor due to differences in DNA replication during S phase. In the second part of my result section I analysed the effect of two ICE subdeletions on various aspects of genomic imprinting. I generated embryonic stem (ES) cell lines carrying a paternal deletion of the tandem direct repeats or of the Airn CpG island, and analysed those ES cell lines using an in vitro ES cell differentiation system. I showed, that the tandem direct repeats play a role in regulating the length of Airn as well as its capability to induce imprinted expression of Igf2r, while the Airn CpG island is required to prevent the gain of DNA methylation on the paternal allele. This shows that the CpG island localised downstream of the Airn promoter plays an important role in Airn transcription.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
genomic imprinting non-coding RNA CpG island tandem direct repeats replication asynchrony
Schlagwörter
(Deutsch)
genomische Prägung nichtkodierende RNA CpG Insel tandem direkte Repeats Replikationsasynchronie
Autor*innen
Martha Veronika Körner
Haupttitel (Englisch)
Dissecting the multiple roles of the Igf2r imprint control element
Paralleltitel (Deutsch)
Analyse der vielfachen Rollen des Igf2r Imprintcontrolelements
Publikationsjahr
2010
Umfangsangabe
193 S.
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Renee Schroeder ,
Gavin Kelsey
AC Nummer
AC08265932
Utheses ID
9434
Studienkennzahl
UA | 091 | 441 | |