Brustkrebs ist die häufigste Krebstodesursache bei Frauen in den Industrienationen mit einer jährlich ansteigenden Neuerkrankungsrate (Senn und Niederberger 2002). Durch vorangegangene Untersuchungen wurde bereits deutlich, dass das Peptidhormon Relaxin unter in vitro Bedingungen maßgeblich zur Tumorprogression von Mammakarzinomen beiträgt (Binder et al. 2002). Die vorliegende Arbeit hat untersucht, ob Relaxin diese Wirkung auch in vivo auf Mammakarzinome ausübt. Relaxin ist ein multifunktionales Hormon. Es ist ein Aktivator verschiedenerWachstumsund Transkriptionsfaktoren (Samuel et al. 2007a) und nimmt eine Schlüsselfunktion im Bindegewebsstoffwechsel ein, indem es durch eine Steigerung der MMP-Expression zur bindegewebigen Erweichung führt (Unemori et al. 1996). Im Krebsgeschehen schafft das Peptidhormon damit die Voraussetzungen für Tumorwachstum und Metastasierung (Bingle et al. 2002). Für die Fragestellung der vorliegenden Arbeit wurde das Brustkrebsmodell der BalbneuT- Maus eingesetzt, die aufgrund der transgenen HER2-Überexpression spontan Mammakarzinome entwickelt. Es wurden 45 weibliche Tiere mit beginnendem Wachstum von Mammatumoren auf eine Relaxin- (n=22) und eine Kontrollgruppe (n=23) aufgeteilt. Den Tieren wurde über eine unter das Nackenfell implantierte osmotische Minipumpe (Fa. Alzet, Modell 2004; Kupertura, Kanada) im Falle der Relaxin-Gruppe Relaxin und im Falle der Kontrollgruppe isotone Natriumchloridlösung verabreicht. Danach wurden die Tiere 10-49 Tage beobachtet und daraufhin eingeschläfert. Es wurden die Tumoren, Biopsien von Leber, Lunge und Nieren sowie Blutproben entnommen. Um beurteilen zu können, ob die Tumoren der Relaxin-behandelten Tiere ein schnelleres Wachstum zeigten, wurden Tumorvolumina und -gewichte zu den unterschiedlichen Tötungszeitpunkten erfasst. Weiterhin wurden im Tumorgewebe immunhistochemisch der Proliferationsmarker Ki67, der Makrophagenmarker MAC 387, der Relaxinrezeptor RXFP1 sowie die Steroidhormonrezeptoren für 17!-Östradiol (ER) und Progesteron (PR) bestimmt. Zusätzlich wurde die RXFP1-spezifische mRNA molekularbiologisch im Tumorgewebe dargestellt. Außerdem wurden die peripheren Hormonkonzentrationen von Relaxin, 17!-Östradiol (E2) und Progesteron (P4) ermittelt. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit konnten den Beweis erbringen, dass Relaxin auch in vivo dasWachstum von Mammakarzinomen unterstützt. Relaxin bewirkte im vorliegenden Experiment eine Rekrutierung von Tumor-assoziierten Makrophagen (TAMs) ins tumorumgebenden Bindegewebe. Dadurch erfolgte dort die Synthese verschiedener Faktoren und Enzyme, welche zur bindegewebigen Erweichung, Apoptosehemmung und zu einer gesteigerten Zellproliferation führten (Bingle et al. 2002; Devetzi et al. 2008). Weiterhin induzierte die exogene Relaxingabe eine vermehrte E2-Synthese, was sich ebenfalls wachstumsfördernd und apoptosehemmend auswirkte und somit die Tumorproliferation unterstützt hat (Catalano et al. 2009; Lewis-Wambi und Jordan 2009). Die Expression des RXFP1 im Tumorgewebe wurde durch Relaxin über eine gesteigerte E2- Synthese (Wilson et al. 2008) gefördert, ebenso wie die Expression des ER. Weiterhin führte Relaxin zu einer gesteigerten P4-Synthese und zur gesteigerten Expression des PR im Tumorgewebe über einen derzeit noch unbekannten Mechanismus. Aufgrund der maßgeblichen Bedeutung des Peptidhormons für das Progressionsverhalten von Mammakarzinomen kann die Bestimmung der Relaxinblutspiegel bei Brustkrebspatientinnen deshalb in Zukunft ein wichtiges Hilfsmittel bei der Wahl der richtigen Therapie und bei der Prognosebeurteilung werden.

Relaxin-like factor (RLF), also known as Leydig insulin-like peptide (Ley-I-L) or Insulin 3 (INSL3), is a newly characterized member of the insulin peptide family. Amino acid sequence homology revealed that RLF is more closely related to relaxin than any other insulin-like hormones. The main aim of this thesis was to sequence the rat RLF (Relaxin-like factor) gene and determine the structure and organisation of the gene. Secondly to compare the structural organisation of the rat RLF/JAK3 genomic region with that of the mouse and human, using bioinformatic databases. Thirdly to further investigate the signalling pathways for the RLF receptor, in particular the NFƒÛB pathway. The homology between rat and mouse in the JAK3/RLF region revealed 84.4 % similarity over 1262 bp of DNA sequence, observing that unlike the mouse, the rat RLF promoter is separated from the JAK3 gene by around 700-1000 bp. Similarly in humans, the RLF gene is located around 4 kb downstre am from JAK3. Also Protein kinase A (PKA) was the only signalling pathway which dispalyed major induction and no inhibitory effects were observed through the NFƒÛB signalling pathway.

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Relaxin and insulin-like peptide-3 (INSL3) are closely related reproductive hormones that are derived from a common ancestor. Relaxin was initially named for its ability to relax the pubic symphysis in pregnant guinea pigs at parturition. Since then relaxin has been found to be involved in many physiological processes based on its ability to stimulate the breakdown and remodeling of collagen fibers. INSL3 is also known as Leydig insulin-like hormone and the relaxin-like factor, and is produced by the Leydig cells in the testis, the thecal and luteal cells of the ovary, the thyroid, placenta and mammary gland. INSL3 induces transabdominal testicular descent by stimulating the development of the gubernacular ligament, which subsequently swells and contracts to pull the fetal testes towards the inguinal wall. In adults however, evidence suggests that INSL3 is involved in reproductive function, acting to promote the survival of male and female germ cells.

Thesis (Ph.D.)--University of Melbourne, Howard Florey Institute and Dept. of Biochemistry and Molecular Biology, 2006. / Typescript. Includes bibliographical references (leaves 133-150).

Le cartilage articulaire est un tissu conjonctif spécialisé recouvrant les surfaces osseuses et assurant, avec d’autres tissus comme la membrane synoviale, le bon fonctionnement des articulations. Le cartilage est composé d'un type cellulaire, le chondrocyte, qui assure la synthèse et la dégradation d’une matrice extracellulaire essentielle à ses propriétés mécaniques. Les articulations, en conditions physiologique et pathologique, sont soumises à deux stress principaux agissant sur l’homéostasie du cartilage : le stress mécanique et le stress inflammatoire. Le premier objectif de ma thèse était d’étudier l’effet d’un stress mécanique de type étirement sur le profil d’expression des gènes dans des chondrocytes articulaires de lapin en culture primaire en utilisant une approche à grande échelle (micro‐arrays). Nous avons identifié 36 et 57 transcrits répertoriés dans le génome de lapin et dont les taux d’expression sont respectivement augmentés et diminués par un étirement équibiaxial cyclique (5%, 1Hz, 20h). Certains gènes sont connus pour leur implication dans l’inflammation, la mort cellulaire et la dégradation matricielle. Parmi eux, celui de la relaxine (RLN) était le gène le plus induit par l’étirement. La relaxine, hormone peptidique de la superfamille de l’insuline/relaxine, est connue pour son implication dans la reproduction et la grossesse. En revanche son rôle dans le cartilage articulaire restait à étudier. Le deuxième objectif de ma thèse était, par conséquent, de caractériser la fonction de la RLN dans le cartilage. Mes résultats de RT‐PCR quantitative montrent pour la première fois que la quantité des transcrits de la RLN est augmentée par le stress mécanique et le stress inflammatoire (traitement par l’interleukine‐1) dans des chondrocytes articulaires de lapin. De plus, la quantité des transcrits de la RLN est diminuée au cours de la dédifférenciation des chondrocytes. Dans un modèle de gonarthrose induite chez la souris par déstabilisation du ménisque médial, j’ai montré par immunofluorescence que la RLN est principalement présente au niveau des couches superficielles du cartilage de genou et que son expression diminue dans le cartilage arthrosique par rapport au cartilage normal. De plus, le traitement par de la RLN de chondrocytes de lapin augmente l’activité de la métalloprotéinase MMP‐9 impliquées dans la dégradation du cartilage. En conclusion, cette étude montre que la RLN est sensible aux stress mécanique et inflammatoire et la dédifférenciation des chondrocytes. Elle suggère que cette hormone pourrait moduler l’homéostasie du cartilage. La RLN est donc une cible potentielle d’intérêt dans les pathologies ostéoarticulaires. / The articular cartilage is a specialized conjunctive tissue covering bone surfaces. It ensures, together with other tissues like the synovial membrane, the right functioning of the articulations. The cartilage is formed of one cellular type, the chondrocyte, which is responsible for the synthesis and degradation of the extracellular matrix required for its mechanical properties. The joints, under physiological and pathological conditions, are subjected to two main types of stress that affect cartilage homeostasis: mechanical stress and inflammatory stress. The first objective of my PhD thesisis is to study the effect of stretching, one type of mechanical stress, on the gene expression profile in rabbit articular chondrocytes in culture using a large scale approach (micro‐arrays). 36 and 57 transcripts of the rabbit genome which are up‐regulated and down‐regulated by equibiaxial cyclic tensile stretching (5%, 1Hz, 20h) respectively were identified. Some of these genes are known for their implication in inflammation, cell death and matrix degradation. Among them, the relaxin (RLN) gene is the most induced by stretching. RLN is a peptide hormone that belongs to the insulin/relaxin superfamily. It is known for its implication in reproduction and pregnancy. However, the role of RLN in cartilage is still to be studied. The second objective of my PhD thesis is, consequently, to characterize the function of RLN in cartilage. My qRT‐PCR results show, for the first time, that the RLN transcript levels increase upon mechanical and inflammatory (interleukin ‐1treatment) stress in rabbit articular chondrocytes. Moreover, RLN transcript levels decrease during cell dedifferentiation. In a model of gonarthrosis induced in mice by destabilization of the medial meniscus, I showed by immunofluorescence that RLN is mainly present in the superficial layers of the knee cartilage and that its expression decreases in osteoarthritic cartilage as compared to normal cartilage. Furthermore, treatment of rabbit chondrocytes with RLN increases the activity of the metalloproteinase MMP‐9 involved in cartilage degradation. In conclusion, this study shows that RLN is sensitive to mechanical and inflammatory stress and to chondrocyte dedifferentiation. It also suggests that this hormone could modulate cartilage homeostasis. Therefore, RLN is a potential target in osteoarticular pathologies.

Dem Geb�rbutterhals (Zervix) kommt als kaudalem bzw. unteren Anteil des Uterus w�hrend der Gravidit�t und Geburt eine besondere Rolle im Reproduktionstrakt zu. Einerseits fungiert die Zervix als uteriner Verschlussapparat, der den Schutz des Embryos bzw. Fetus und dessen Verbleiben im Uterus w�hrend der gesamten Gravidit�t gew�hrleistet. Andererseits muss die Zervix zum Zeitpunkt der Geburt in k�rzester Zeit erweichen und sich auf ein Vielfaches ihres Durchmessers erweitern k�nnen, um die Austreibung der Frucht zu erm�glichen (LEPPERT 1995; RATH et al. 1994; DANFORTH 1983). Um diesen gegens�tzlichen Aufgaben gerecht zu werden, bedarf es extremer geweberemodulierender Vorg�nge in diesem Organ, die unter endokriner Kontrolle von Hormonen wie z.B. �strogenen, Progesteron, Prostaglandinen, Oxytozin und Relaxin stehen (LINDZEY u. KORACH 1999; BRYANT-GREENWOOD u. SCHWABE 1994). Anhand des in der reproduktionsbiologischen Forschung etablierten Primatenmodells Wei�b�schelaffe (Callithrix jacchus) sollte mit der vorliegenden Arbeit ein �berblick �ber hormonelle, durch Relaxin und �stradiol induzierte Ver�nderungen in der Struktur der Extrazellul�ren Matrix des Bindegewebes, der Expression kollagenolytischer Enzyme (Matrix-Metalloproteinasen, MMPs), der Rezeptorexpression sowie der Blutgef��versorgung in der Zervix mittels histologischer, immunhistochemischer und molekularbiologischer Methoden erarbeitet werden. Dazu soll einerseits die Wirkung lokal und systemisch applizierten Relaxins und andererseits die Wirkung systemisch applizierten Relaxins mit der ebenfalls systemisch verabreichten �stradiols verglichen sowie ein m�glicher Kombinations-effekt beider Hormone auf das Gewebe der Zervix untersucht werden. Um direkt einen erweichenden Effekt des Hormons Relaxin auf die Zervix zu untersuchen, wurde ein in vivo-Versuch zur Bestimmung des Zervix-Innendurchmessers vor und nach lokaler Applikation von rekombinantem humanen (rh)Relaxin mittels speziell angefertigter Messr�hrchen unter Allgemeinan�sthesie der Tiere durchgef�hrt. Desweiteren erfolgte die histologische, immunhistochemische und molekularbiologische Untersuchung von Zervices weiblicher Wei�b�schelaffen aus 3 unterschiedlichen Versuchs-gruppen: 1) anatomisch und physiologisch intakte, zyklische Wei�b�schelaffen, 2) intakte, lokal mit rhRelaxin behandelte Tiere und 3) zur Ausschaltung endogener Hormonquellen ovariektomierter Wei�b�schelaffen, denen systemisch rhRelaxin oder 17β-�stradiol bzw. eine Kombination beider Hormone verabreicht wurde sowie einer unbehandelten Kontroll-gruppe. Die Organe wurden nach Entnahme geteilt. Ein Teil wurde f�r die histologischen und immunhistochemischen Untersuchungen in 4%igem Formalin fixiert und in Paraffin eingebettet, wohingegen der andere Organteil f�r die molekularbiologischen Versuche kryokonserviert wurde. Als histologische F�rbemethoden wurden die H�malaun-Eosin-F�rbung f�r einen �berblick �ber die Morphologie der Zervix, die Masson-Trichrom- bzw. Pikrosiriusrot-F�rbung zur Beurteilung der Struktur der kollagenen Fasern der Extrazellul�ren Matrix sowie die Siriusrot-F�rbung zur spezifischen Darstellung der eosinophilen Granulozyten im Gewebe der Zervix durchgef�hrt. Weiterhin wurden durch die Methode der indirekten Immunhistochemie mittels spezifischer Antik�rper die Expression der �strogen- und Progesteronrezeptoren (ERα u. PR), des �strogensynthese-Enzyms 17β-Hydroxysteroid-Dehydrogenase-7 (17βHSD7), des Relaxins und des Relaxinrezeptors LGR7 sowie der kollagenolytischen Enzyme MMP-1, -2 und -9 dargestellt. Zur Ermittlung der Blutgef��anzahl im zervikalen Stroma wurde die Darstellung mittels Aktin-Antik�rpern angewendet. Zur Erg�nzung der immunhistochemischen Untersuchungen zur Proteinexpression der ge-nannten Parameter wurde die Expression des ERα und PR, des LGR7, des Relaxins und des vaskul�ren endothelialen Wachstumsfaktors (VEGF) auf mRNA-Ebene molekular-biologisch durch die Methode der Polymerase-Kettenreaktion (PCR) bestimmt. Die Ergebnisse der vorliegenden Untersuchungen zeigen deutlich, dass sowohl Relaxin als auch �stradiol einen geweberemodulierenden Einfluss auf die Zervix besitzen, wobei vermutlich unterschiedliche Mechanismen einerseits f�r Relaxin und �stradiol und andererseits f�r lokal bzw. systemisch wirkendes Relaxin von Bedeutung sind. Systemisch appliziertes �stradiol vermag die Sekretion des zervikalen Epithels, die Ein-wanderung von eosinophilen Granulozyten und die Expression von MMPs zu stimulieren. Es ist eine deutliche Auflockerung des Bindegewebes zu sehen. Diese Beobachtungen stimmen mit den Ergebnissen der intakten, zyklischen Tiere in der �strogen-dominierten sp�ten Follikelphase �berein. �stradiol scheint weiterhin die Sensibilit�t des zervikalen Gewebes gegen�ber Relaxin durch eine Stimulation der LGR7-Expression positiv zu beeinflussen. Die Behandlung mit Relaxin zeigt deutliche Unterschiede zwischen lokaler und systemischer Hormoneinwirkung. W�hrend eine systemische Relaxinapplikation durch Stimulation der LGR7-Expression im Gewebe die Wirkung lokal produzierten und auto- bzw. parakrin wirkenden Relaxins positiv zu modulieren scheint, ist v.a. nach lokaler Applikation dieses Hormons eine Erh�hung der Gef��anzahl sowie eine deutliche Auflockerung des Binde-gewebes zu sehen, die f�r eine Erweichung des Gewebes spricht, was durch die Erweiterung des Zervix-Innendurchmessers im in vivo-Versuch best�tigt werden konnte. Eine Kombination aus beiden Hormonen f�hrte in bezug auf die untersuchten Parameter zu durchgehend positiven und teilweise die einzeln erzielten Wirkungen �bertreffenden Ergebnissen. Dies l�sst den Schluss zu, dass sich Relaxin und �stradiol in ihren Wirkungen auf die Zervix des Wei�b�schelaffen gegenseitig erg�nzen und best�tigt die Feststellung von HUANG et al. (1997), dass diese beiden Hormone einen synergistischen Effekt auf das Gewebe der Zervix haben, der v.a w�hrend der Geburt eine Rolle spielt und hinsichtlich einer therapeutischen Anwendungen des Relaxins zur Geburtserleichterung bei den Primaten einschlie�lich des Menschen. / The cervix as the caudal or lower part of the uterus plays an important role within the female reproductive tract during pregnancy and parturition. On the one hand it has to protect the intrauterine from the outside milieu and to hold the embryo or fetus in the uterine cavity. On the other hand the cervix has to soften and widen immediately during parturition to deliver the fetus (LEPPERT 1995; RATH et al. 1994; DANFORTH 1983). For these opposed functions of the cervix an extreme tissue remodelling is essential, which is under endocrine control of hormones like estrogen, progesterone, prostaglandins, oxytocin and relaxin (LINDZEY u. KORACH 1999; BRYANT-GREENWOOD u. SCHWABE 1994). The aim of the presented study was to give an overview of the effects of the hormones relaxin and estradiol on the cervical tissue of the Common Marmoset, a well established primate model in reproductive sciences. Especially changes in the structure of the extracellular matrix (ECM) of the connective tissue, the expression of collagenolytic enzymes (matrix metalloproteinases, MMPs), receptor expression and blood vessel supply in the cervix should be analysed using histological, immunohistochemical and molecular biological methods. Therefore on the one hand the effect of locally versus systemically applied recombinant human (rh) relaxin and on the other hand the effect of systemically applied rh relaxin versus systemically applied 17β-estradiol as well as a combined effect of both hormones was to be investigated. First an in vivo experiment was carried out to show directly the softening or widening effect of relaxin on the cervix by measuring the intracervical diameter with special tubes under anesthesia before and after local relaxin treatment. Furthermore cervices from female marmosets of 3 different experimental groups were histologically, immunohistochemically and molecular biologically investigated: 1) anatomically and physiologically intact, cyclic Common Marmosets, 2) intact animals treated locally with rh relaxin and 3) ovariectomized animals systemically treated with rh relaxin, 17β-estradiol or with a combination of both hormones as well as an untreated control group. After euthanasia the organs were taken and separated. One part was fixated in 4% formalin and embedded in paraffin for the histological and immunohistochemical experiments, the other part was conserved at -80�C for the molecular biological investigations. To get an overview of the morphology of the cervix haematoxylin and eosin (H&E)-staining was used. Massons trichrom and picrosiriusred-stainings were used to investigate changes in the ECM-structure, especially the collagen fibres, siriusred stainig to show differences in the numbers of eosinophile granulocytes in the cervical tissue. Furthermore the indirect immunohistochemical method by means of specific antibodies was used to investigate the expression of estrogen and progesterone receptors (ERα, PR), the estrogen synthesizing enzyme 17β-hydroxysteroid dehydrogenase-7 (17βHSD7), relaxin and the relaxin receptor (LGR7) as well as the collagenolytic enzymes MMP-1, -2 and -9. The number of blood vessels in the cervical tissue was determined using specific Actin-antibodies. The immuno-histochemical results were completed by molecular biological investigation of the mRNA-expression of ERα, PR, LGR7, relaxin and the vascular endothelial growth factor (VEGF) using reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR). The results of the presented study show an explicit tissue remodelling effect of both hormones, relaxin and estradiol, whereas different mechanisms for relaxin and estradiol on the one hand and for local and systemically acting relaxin on the other hand could probably exist. Systemically applied estradiol stimulates the secretion of the cervical epithelial cells, the immigration of eosinophile granulocytes and the expression of MMPs. An obvious loosening of the structure of the connective tissue is to be seen. These observations accord with the results from the intact, cyclic animals in the estrogene dominated late follicular phase. Estradiol further seems to have a positive impact on the sensibility of the cervical tissue towards relaxin by stimulating the expression of LGR7. The treatment with rh relaxin shows significant differences between local and systemic hormone application. Systemically applied relaxin seems to induce LGR7-expression and a local relaxin synthesis in the cervical tissue as a mechanism for a positive regulation of local relaxin effects. After local application of rh-relaxin an increased number of blood vessels could be detected as well as a loosening of the connective tissue structure validating an increase in the cervical diameter in the in vivo experiment. The combination of both hormones led to continuous positive and sometimes maximum results compared with the effects of relaxin and estradiol alone with regard to the investigated parameters. In conclusion, relaxin and estradiol seem to interact in their effects on the cervical tissue thus proving the possibility to act synergistically, which is important in physiological situations, especially during the parturition, and for treatment with relaxin under birth for uncomplicated delivery in primates including humans.

Measurements of relaxin and acute-phase proteins have not been validated for use in canine serum as a method of pregnancy diagnosis. This means that handling and anesthesia is still necessary to check the pregnancy status of most non-domestic canines. Therefore, the intention of this study was to determine whether relaxin and/or acute-phase proteins could be detected in the urine and/or feces of the domestic dog in order to evaluate the potential for a noninvasive pregnancy test in canines. Blood, urine and feces were collected from 18 domestic dogs and assayed for the presence of relaxin, fibrinogen, alpha-1 acid glycoprotein, and ceruloplasmin. Urinary relaxin appeared to be significant for detecting pregnancy of 30 Days or more in the domestic dog. Additionally, further research might shed light on the presence of relaxin in the feces and fibrinogen and AGP in the urine of the domestic dog and their significance for pregnancy diagnosis.

<p>Paralogs arise by duplications and belong to families. Ten paralogs (insulin; <i>IGF-1</i> and <i>-2</i>; <i>INSL3-6</i> and 3-relaxins) constitute the human insulin-relaxin family. The aim of this study was to outline the duplications that gave rise to the vertebrate insulin-relaxin genes and the chromosomal regions in which they reside. Neurotrophin and Trk-receptor families with more than 300, otherwise unrelated, families had paralogs in the regions hosting insulin/relaxin genes, defining two quadruplicate paralogy-regions, namely: insulin/IGF and INSL/relaxin paralogons. Thereby, the localization of insulin/relaxins in human shows that these regions were formed during two genome duplications at the stem of the vertebrates.</p><p>We characterized insulin-like genes (<i>INS-L1</i>, <i>-L2</i> and <i>-L3</i>) in the <i>Ciona intestinalis</i> genome, a species that split from the chordate lineage before the genome duplications. Conserved synteny between the Ciona region hosting the <i>INS-Ls</i> and two human paralogons as well as linkage of the actual paralogons, suggest that a segmental duplication gave rise to the entire region prior to the genome duplications. Synteny together with gene and protein structures demonstrate that <i>INS-L1</i> is orthologous to the vertebrate <i>INSLs</i>/relaxins, <i>INS-L2</i> to insulins and <i>INS-L3</i> to <i>IGFs</i>. This indicates that pro-orthologs of the insulin-relaxin family were formed before Ciona. Our analysis also implies that the INSL/relaxin ancestor switched receptor from tyrosine kinase- to GPCR-type. This probably occurred after the Ciona-stage, but before the genome duplications.</p><p>Using genes residing within the analyzed human paralogons that were present in a chromosomal region in the Ciona-human ancestor, we identified 37 segments with conserved synteny between the <i>Drosophila melanogaster</i> and human genomes. Orthologs residing in Ciona-, sea urchin- and the fly syntenic segments imply that such segments approximate an ancestral region from which the human paralogons originated.</p><p>To conclude, the human paralogons are remnants of genome duplications that in addition to segmental- and single duplications, shaped the extant vertebrate genomes. Using the quadruplicate paralogy-regions we were able to deduce duplication events of the insulin-relaxin genes and their chromosomal regions.</p>

Paralogs arise by duplications and belong to families. Ten paralogs (insulin; IGF-1 and -2; INSL3-6 and 3-relaxins) constitute the human insulin-relaxin family. The aim of this study was to outline the duplications that gave rise to the vertebrate insulin-relaxin genes and the chromosomal regions in which they reside. Neurotrophin and Trk-receptor families with more than 300, otherwise unrelated, families had paralogs in the regions hosting insulin/relaxin genes, defining two quadruplicate paralogy-regions, namely: insulin/IGF and INSL/relaxin paralogons. Thereby, the localization of insulin/relaxins in human shows that these regions were formed during two genome duplications at the stem of the vertebrates. We characterized insulin-like genes (INS-L1, -L2 and -L3) in the Ciona intestinalis genome, a species that split from the chordate lineage before the genome duplications. Conserved synteny between the Ciona region hosting the INS-Ls and two human paralogons as well as linkage of the actual paralogons, suggest that a segmental duplication gave rise to the entire region prior to the genome duplications. Synteny together with gene and protein structures demonstrate that INS-L1 is orthologous to the vertebrate INSLs/relaxins, INS-L2 to insulins and INS-L3 to IGFs. This indicates that pro-orthologs of the insulin-relaxin family were formed before Ciona. Our analysis also implies that the INSL/relaxin ancestor switched receptor from tyrosine kinase- to GPCR-type. This probably occurred after the Ciona-stage, but before the genome duplications. Using genes residing within the analyzed human paralogons that were present in a chromosomal region in the Ciona-human ancestor, we identified 37 segments with conserved synteny between the Drosophila melanogaster and human genomes. Orthologs residing in Ciona-, sea urchin- and the fly syntenic segments imply that such segments approximate an ancestral region from which the human paralogons originated. To conclude, the human paralogons are remnants of genome duplications that in addition to segmental- and single duplications, shaped the extant vertebrate genomes. Using the quadruplicate paralogy-regions we were able to deduce duplication events of the insulin-relaxin genes and their chromosomal regions.