Σκοπός της συγκεκριμένης ερευνητικής εργασίας ήταν η αποκάλυψη του ρόλου και της θέσης του PlCOUP-TF στο ρυθμιστικό γονιδιακό δίκτυο της νευρογένεσης του αχινού Paracentrotus lividus, αλλά και η διερεύνηση των επιδράσεων του συγκεκριμένου μεταγραφικού παράγοντα στα υπόλοιπα γονίδια που εμπλέκονται στην δημιουργία νευρώνων. Ο PlCOUP-TF είναι ένας μητρικός μεταγραφικός παράγοντας και ορφανός πυρηνικός υποδοχέας που φαίνεται να διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην δημιουργία νευρώνων σε μια ποικιλία οργανισμών. Τα υπό μελέτη γονίδια της νευρογένεσης είναι επίσης μεταγραφικοι παράγοντες με εξελικτικά συντηρημένες επικράτειες. Για τον προαναφερθέντα σκοπό, πραγματοποίηθηκαν πειράματα διπλής φθορίζουσας in situ υβριδοποίησης ώστε να αποκαλυφθούν οι περιοχές συνεντοπίσμου του PlCOUP-TF και των γονιδίων της νευρογένεσης σε ώριμα στάδια της ανάπτυξης. Επίσης, διεξήχθησαν πειράματα καταστολής της μητρικής έκφρασης του PlCOUP-TF με ενέσεις με ΜΑSO σε γονιμοποιημένα ωάρια και έλεγχος της έκφρασης των νευροειδικών γονιδίων στα ενεμένα και στα αντίστοιχα control έμβρυα. Ο έλεγχος της έκφρασης ήταν τόσο ποιοτικός (in situ χρωμογόνος υβριδοποίηση) όσο και ποσοτικός (Q-PCR). Με τα πειράματα αυτά, αποκαλύφθηκε ότι πιθανότατα ο συγκεκριμένος μεταγραφικός παράγοντας λειτουργεί ενεργοποιητικά για τα εν λόγω γονίδια. Συγκεκριμένα, φαίνεται η ύπαρξη κατασταλτικής δράσης του PlCOUP-TF πάνω σε καταστολέα των γονιδίων της νευρογένεσης (double negative gate) στην περιοχή του εμπρόσθιου νευροεξωδέρματος και σε συγκεκριμένες περιοχές της βλεφαριδωτής ζώνης. / Our aim was to identify the role of the orphan nuclear receptor PlCoup-TF in sea urchin embryonic neurogenesis and especially in the determination of the anterior neuroectoderm (ANE). To this end, we cloned a set of embryonic cDNAs encoding regulatory proteins expressed specifically in the ANE and we prepared antisense RNA probes for double fluorescence in situ hybridization for the following genes: PlCoup-TF, PlHbn, Plz81 and PlFoxG. We studied the spatial pattern of expression of ANE genes in conjunction with the expression pattern of PlCoup-TF in all embryonic stages of the sea urchin Paracentrotus lividus. A neurogenic territory specified within the animal pole of the embryo, is formed as a result of the interplay of the aforementioned regulatory factors that together constitute a sub-circuit within the embryonic gene regulatory network (GRN). We wanted to determine PlCoup-TF’s place within the GRN and specifically the ANE sub-circuit. Therefore, we knockdowned PlCoup-TF expression during embryogenesis by injecting specific morpholino antisense oligonucleotides (MASO) into sea urchin eggs and determine the expression pattern of the ANE specific genes by chromogenic in situ hybridization to resulting morphant embryos. The efficiency of the knockdown was measured by QPCR, where the amount of PlCoup-TF transcripts of morphants is compared to that of control embryos. Finally, we concluded that probably PlCoup-TF activate the ANE genes, by repressing repressor(s) of these genes (double negative gate) in ANE and in specific regions of CBE.

O Coup¬TF, αποτελεί ορφανό μέλος της υπεροικογένειας των υποδοχέων των στεροειδών/θυρεοειδών ορμονών και κατέχει κυρίαρχο ρόλο στην ανάπτυξη των εμβρύων όλων των μεταζώων. Στην παρούσα Διατριβή μελετήθηκε η cis¬ ρυθμιστική περιοχή του γονιδίου του, με σκοπό την ένταξή του στο γονιδιακό ρυθμιστικό δίκτυο του εμβρύου του αχινού. Με πειράματα in situ υβριδοποίησης βρέθηκε ότι το γονίδιο PlCoup¬TF εκφράζεται στο στοματικό εξώδερμα του γαστριδίου και στη βλεφαριδωτή ζώνη στον πλουτέα, στο είδος Paracentrotus lividus. Από παλαιότερα πειράματα είχε βρεθεί ότι το τμήμα της ανοδικής περιοχής που εκτείνεται από το -232 ως το ¬532 (τμήμα a), είναι απαραίτητο και επαρκές για την έκφραση του γονιδίου αναφοράς (gfp) στη βλεφαριδωτή ζώνη του πλουτέα. Εντός της περιοχής a ανευρέθησαν τρία πιθανά ρυθμιστικά στοιχεία (¬ 453, ¬432 και ¬377) του γονιδίου PlCoup¬TF, τα οποία αναγνωρίζονται από πρωτεΐνες εμβρυικού πυρηνικού εκχυλίσματος. Στοχευμένες μεταλλάξεις των στοιχείων αυτών, οδήγησαν σε μείωση της έκφρασης του γονιδίου αναφοράς (στοιχείο ¬453) και στην εκτοπική έκφρασή του (στοιχεία ¬432 και ¬377). Περαιτέρω μελέτη των παραγόντων που αναγνωρίζουν τα στοιχεία αυτά, οδήγησε στο συμπέρασμα ότι ο μεταγραφικός παράγοντας PlElk αναγνωρίζει το στοιχείο ¬ 453 και ρυθμίζει θετικά το γονιδίο του PlCoup¬TF και ο μεταγραφικός παράγοντας PlOtx αναγνωρίζει το στοιχείο -377 και καταστέλλει την έκφραση του PlCoup¬TF στο αντιστοματικό εξώδερμα. Τα αποτελέσματα της παρούσης εργασίας οδήγησαν στην ένταξη του γονιδίου PlCoup¬TF και των δύο ρυθμιστών του στο γονιδιακό ρυθμιστικό δίκτυο που καθορίζει τη διαφοροποίηση της βλεφαριδωτής ζώνης εντός του εμβρυικού εξωδέρματος. / Coup­TF, an orphan member of the nuclear receptor super family, has a fundamental role in the development of metazoan embryos. The study of the gene's regulatory circuit in the sea urchin embryo will facilitate the placement of this transcription factor in the well­studied embryonic Gene Regulatory Network (GRN). The Paracentrotus lividus Coup­TF gene (PlCoup­TF) is expressed throughout embryonic development preferentially in the oral ectoderm of the gastrula and the ciliary band of the pluteus stage. Two overlapping λ genomic clones, containing three exons and upstream sequences of PlCoup­TF, were isolated from a genomic library. The transcription initiation site was determined and 5′ deletions and individual segments of a 1930 bp upstream region were placed ahead of a GFP reporter cassette and injected into fertilized P.lividus eggs. Module a (−532 to −232), was necessary and sufficient to confer ciliary band expression to the reporter. Comparison of P.lividus and Strongylocentrotus purpuratusupstream Coup­TF sequences, revealed considerable conservation, but none within module a. 5′ and internal deletions into module a, defined a smaller region that confers ciliary band specific expression. Putative regulatory cis­acting elements (RE1, RE2 and RE3) within module a, were specifically bound by proteins in sea urchin embryonic nuclear extracts. Site­specific mutagenesis of these elements resulted in loss of reporter activity (RE1) or ectopic expression (RE2, RE3). It is proposed that sea urchin transcription factors, which bind these three regulatory sites, are necessary for spatial and quantitative regulation of the PlCoup­TF gene at pluteus stage sea urchin embryos. Additional experiments led us to the conclusion that transcription factor PlElk binds to the ­453 regulatory element and positively regulates PlCoup­TF gene in the ciliary band. Furthermore, PlOtx binds to the ­377 regulatory element and negatively regulates PlCoup­TF gene in the aboral ectoderm. These findings lead to the hierarchical positioning of PlCoup­TF within the embryonic GRN