The mop2 gene is required for epigenetic silencing; it was originally defined as a mutation, Mop2-1, which when dominant prevented paramutation at b1. Paramutation is an allele communication that causes a mitotically and meiotically heritable change in gene expression. Mop2-1 was subsequently shown to be involved in maintaining the silenced paramutant state and to prevent dsRNA-mediated transcriptional gene silencing (activities revealed only when the mutation is homozygous). Understanding the product encoded by mop2 will help dissect the underlying mechanisms involved in paramutation and dsRNA-mediated transcriptional silencing. This dissertation describes map-based cloning and candidate gene approaches directed toward the eventual goal of identification of mop2.Initial mapping of mop2 placed it within a region delineated by the markers umc1823 and eks1. On the maize physical map this region contains 21 BAC (Bacteria Artificial Chromosome) clones, representing 2.9 Mb. Skim sequencing identified additional markers for mapping and revealed the gene content. Extensive candidate gene examinations, including gene sequencing, expression profiling with microarrays and RT-PCR, and complementation tests with mutant alleles did not identify any of the four chromatin and RNAi-related genes as mop2.The new markers developed from the skim sequence enabled further mapping and molecular genotyping, which revealed that the Mop2-1 mutation was unstable. Approxi¬mately 10% of phenotypic heterozygous plants were actually genotypic homozygous. Further mapping using only Mop2-1 homozygous plants reduced the mop2 interval to a region of nine BACs, containing 57 genes.The mop2 region is highly syntenic to a rice region of 1.25 Mb on chromosome 4. The gene alignment and repetitive sequence analyses between the syntenic regions in these two species revealed both syntenic and non-syntenic blocks of sequences. Analyses suggested several potential mechanisms for the collinearity breakage, including, but not limited to, tandem duplications of genes in one species but not the other and the presence of gene fragments in maize, but not in rice.The research described herein provides the basis for continued efforts to clone mop2. Fine-structure mapping with new markers and a larger population, as well as candidate gene sequencing in the Mop2-1 BAC library, should be pursued to clone mop2.

La dépression est fréquente, sa prise en charge difficile et les connaissances de sa physiopathologie très incomplètes. Il est établi qu’il existe une composante familiale et héréditaire au trouble dépressif mais le substrat biologique de cette vulnérabilité est inconnu et souvent les études souffrent d’un manque de reproductibilité. Par ailleurs, il n’existe pas de bio-marqueur validé utilisable en pratique courante.Nous proposons dans ce travail de thèse d’explorer les ARN périphériques chez les patients souffrant de dépression de façon à explorer s’ils peuvent définir des bio-marqueurs et si leur étude peut nous permettre de mieux comprendre le processus physiopathologique.Nous avons recruté des patients souffrant de dépression sévère dans plusieurs études pour répondre à nos objectifs. Nous avons été attentif dans ces études à des problèmes méthodologiques importants, en particulier à propos du choix des gènes de contrôle pour les PCR en temps réel, du choix de critères statistiques dans l’étude pan-génomique et de la prise en compte de prélèvements répétés chez les sujets sains pour contrôler toute variation due à des facteurs non contrôlés. En accord avec une abondante littérature sur le sujet, nous avons pu mettre en évidence des gènes déjà décrits dont l’expression transcriptionnelle est dérégulée chez les patients par rapport aux sujets contrôles ou au cours de l’évolution de la dépression, dans des études centrées sur des gènes candidats et une étude pan-génomique.Nous avons pu également mettre en évidence de façon nouvelle l’expression dérégulée chez les patients déprimés de gènes impliqués dans la régulation chromatinienne ou l’expression des gènes.Nous avons également pu nous rendre compte que les approches pan-génomiques complétaient l’approche gène candidat avec une meilleure convergence que ne le laissait supposer la littérature.Nous avons également étudié les micro-ARN et mis en évidence qu’un certain nombre d’entre eux étaient des marqueurs traits ou des marqueurs liés à l’état au cours de la dépression.L’ensemble des données issues de notre étude pan-génomique et de notre étude sur les micro-ARN montre qu’il existe des interactions probables entre les micro-ARN et les ARNm dérégulés et ces données confirment le rôle possible des gènes régulant la chromatine ou l’expression des gènes dans la dépression.Enfin, l’étude des variabilités inter- et intra-individuelles de l’expression génétique confirme l’absence d’altération globale de la transcription au cours de la dépression et souligne l’importance d’un ensemble de molécules régulant la transcription dont l’expression est contrainte c’est à dire très peu variable d’un individu à l’autre et d’un moment à l’autre chez un même sujet.Si nous n’avons pas pu mener une étude validant des marqueurs biologiques, nos résultats ouvrent la voie à l’exploration à plus grande échelle de ces marqueurs potentiels comme à l’étude d’hypothèses originales sur la physiopathologie de la dépression. / Major depression is a frequent and severe disease whose treatment is often inconsistent and patients care remains insufficient. Despite some hypothesis which implicate mono-amine and genetic factors, the pathophysiology of major depression remains unclear. Moreover, no biological marker is available in current clinical practice.Our work aims to propose methodological tools and offers preliminary results to develop such biological markers by studying gene expression in peripheral blood mononuclear cells from severe depressive patients and sex and age-matched controls in different comparative prospective studies. Candidate gene and pangenomic approaches were combined. Moreover, we explored for the first time human microRNA transcription variation in major depression by multiplex RT-qPCR.Among our main findings, we demonstrate that some well-known candidate gene such as serotonin transporter mRNA could be interesting biomarkers of major depression evolution or prognosis. In addition, pangenomic study highlights the implication of genes related to chromatin structure and gene expression regulation like histone family. We also identified variations in the expression of a set of microRNAs during a major depressive episode and, with in silico approaches, we propose putative functional interactions between candidate miRNAs and mRNAs.Overall, our work underlines the feasibility and the relevance of studying the level of expression of RNAs in a psychiatric disorder using peripheral tissues. We obtained both convergent and novel results in regard to previous investigations opening the way to better knowledge of major depression pathophysiology as well as biomarkers development.

In dieser Arbeit wurde die funktionelle Rolle und Regulation des murinen Transkriptionsfaktor Foxp3 untersucht. Der erste wesentliche Teil zur Analyse der funktionellen Rolle war dabei die Erzeugung einer BAC- transgenen Maus. Hierfür wurde ein Zielgenvektor mit der kodierenden Region des eYFPs und einer dualen Selektionskassette sowie die Methode des ET- Klonierens verwendet. Leider war die homologe Rekombination des Zielgenvektors in den BAC nicht erfolgreich. Es kam zu einer ungeklärten Rekombination mit Fremd- DNS. Die Erzeugung der transgenen Maus wurde nach diesem Ergebnis eingestellt, und es wurde mit einer von unserem Kooperationspartner zur Verfügung gestellten BAC- transgenen Maus weitergearbeitet. Diese Maus, die DEREG- Maus, wurde nach dem gleichen Prinzip erstellt, wie die in dieser Arbeit gestartete transgene Maus, an Stelle des eYFPs trägt die DEREG- Maus die kodierenden Region des GFPs und des Diphtheria- Toxin- Rezeptors. Mit dieser Maus wurden erste Analysen zur Überprüfung der transgenen Maus unternommen. Es wurde die Koexpression von GFP und Foxp3, sowie die Depletion der Foxp3+ T- Zellen mittels Diphtheria- Toxin analysiert. Als nächstes wurde die funktionelle Rolle des Transkriptionsfaktors Foxp3 analysiert. Als einer der ersten Schritte wurde die Stabilität von Foxp3 in vivo überprüft und gezeigt, dass T- Zellen, die das Foxp3- Protein exprimieren, bis zu 14 Tage in vivo stabil sind. Weiterhin wurde die Stabilität der Foxp3- Expression in in vitro Kulturen nach Induktion durch TGF-beta untersucht. Die induzierten Tregs zeigten keine stabile Foxp3- Expression und auch bei der Methylierungsanalyse der TSDR zeigten diese T- Zellen nicht das für ex vivo isolierte Foxp3+ T- Zellen beschriebene Methylierungsmuster. Die Stabilität scheint mit der Demethylierung der TSDR zu korrelieren. Die induzierten Tregs zeigten neben dem nicht stabilen Foxp3- Phänotyp auch eine von der Foxp3- Expression abhängige Suppression von naiven Zellen im in vitro Proliferations- Test. Im dritten Teil der Arbeit wurde die Struktur und Regulation des Transkriptionsfaktors Foxp3 untersucht. Der Lokus wurde auf konservierte Regionen im Vergleich zu den Spezies Maus, Mensch, Ratte, Huhn, Schimpanse, Hund und Frosch untersucht. Die in Floess*, Freyer* et al. (63) gefundenen Region TSDR enthält einen hochkonservierten Bereich. Die Region wurde auf mögliche Transkriptionsfaktor- Bindungsstellen hin analysiert, und ebenfalls wurden in diesem Bereich Histon- Modifikationen für die Acetylierung der Histone H3 und H4, sowie Tri- Methylierung des Lysin4 des Histons H3 gefunden. Die TSDR wurde in Luciferase- Tests auf ihre transkriptionelle Aktivität hin getestet und zeigte einem Enhancer ähnliche unterstützende Aktivität. Die Methylierung der TSDR in den Luciferase- Tests führte zu einer Reduktion der transkriptionellen Aktivität. Deletionsmutanten der TSDR konnten den Bereich für die transkriptionelle Aktivität weiter einschränken und zeigten ein 275pb großes Fragment auf, in welchem viele interessante, mögliche Transkriptionsfaktor- Bindungsstellen und auch die größte Anzahl der differentiell methylierten CpG- Motive liegen. / The aim of the study was to analyze the function and regulation of the transcription factor Foxp3. In a first step we designed a BAC-transgenic mouse with eYFP under the control of the Foxp3 promoter. For creating these mice we use the ET- cloning method. The step of homologous recombination of the target vector into the BAC failed. Because of that, we decided to work in cooperation with the group of Tim Sparwasser from Munich and their BAC- transgenic mouse called DEREG- mouse. This mouse expresses the coding region of eGFP fused to the diphtheria- toxin- receptor under the control of the Foxp3 promoter. Therefore Foxp3+ T cells can be easily detected by eGFP expression and can even be depleted by diphtheria- toxin- application. We confirmed the co- expression of Foxp3 and eGFP and furthermore tested the functionality of the depletion- process of Foxp3+ T cells by treatment with diphtheria- toxin. In a second study, we analyzed the stability of Foxp3 expressing cells in vivo. Therefore we transferred Foxp3+ T cells in syngenic mice and analyzed these cells after 14 days for their Foxp3- expression. Furthermore, we tested the induction of Foxp3 expression through TGF-beta and the suppressive activity of these cells. We also analyzed those cells for their methylation pattern, comparing cells, which showed an induction of Foxp3- expression after one week of culture with TGF-beta to cells, which received TGF-beta for one week and were then restimulated in the absence of TGF-beta. The stability of Foxp3 expression seems to correlate with the demethylated state of the TSDR (Treg Specific Demethylated Region). To get a closer look on the region called TSDR in the murine foxp3 locus, we decided to analyze this region under different aspects. First, we checked for putative binding sites of transcription factors by database analysis of the TSDR. We also analysed histon modifications, such as acetylation of histon H3 and H4 and tri- methylation of lysine 4 at histon3, in this region. Presence of these modifications hinted an epigenetic regulation of Foxp3 involving the TSDR. In a last step, the transcriptional activity of TSDR was tested to delineate whether the TSDR serves as an alternative promoter or acts as a regulative element like an enhancer. Luciferase assays showed that TSDR is a regulative enhancer element, which loses transcriptional activity when methylated. Deletion mutants determined the most important fragment of the TSDR.

No description available.