No description available.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / Angiotensinogen (ANG) is a single peptide glycoprotein that contains 452 amino acids in human (453 amino acids in rodents). ANG releases a 10-amino acids peptide known as angiotensin l (Ang I) from it's N-terminal when acted by renin, a acidic protease. Ang I can be fiirther converted into angiotensin II (Ang II) by angiotensin converting enzyme (ACE). Ang II is one of the most potent vasoconstrictors known. Ang II also acts on the brain to mcrease blood pressure. Ang II acts on the adrenal cortex to increase the secretion of aldosterone. The levels of ANG in plasma or local tissues diïectly contribute to the levels ofAng II. Therefore the studies of regulation ofANG gene expression is important to understand the molecular mechanisms of some related diseases, such as hypertension. Previous studies m which the transfection of the fusion genes that were generated with various lengths of 5'-flanking region of the rat ANG gene linked to a bacterial chloramphenicol acetyl transferase (CAT) gene as a reporter into mouse hepatoma (Hepa 1- 6) ceUs and opossum kidney (OK) cells, identified a putative cyclic AMP responsive element (CRE) in the rat ANG gene 5'-regulatory region (N-806/-779). Compared with palindromic CRE octamer (TGACGTCA), the putative CRE of the ANG gene (ANG-CRE) is almost identical except the last two bases were in reversed order (TGACGTAC). In the present study, we isolated a fuU-length cDNA of 1345 base pairs from mouse liver cDNA library, which encodes a nuclear DNA-binding protein consisting of 436 amino acids with an apparent molecular weight of 52 kilodalton (kDa). This protein binds to the ANG-CRE, and was designated as 52-kDa protein. Southwestern blot revealed that this 52 kDa protein was present in the following tissues, such as liver, kidney, testis, brain, but not in spleen. Analysis of the deduced amino acid sequence shows no apparent basic regionleucine zipper (bZIP) stmcture, indicatmg ANG-CREB is structurally distinct fi-om bZIP family members. The antiserum against 43-kDa-CREB or ATF-2 can not interact with this 52-kDa protein, further supporting that the 52-kDa protem is immunologically different fi-om the bZIP family. The 52-kDa protein may represent a new group of CRE-binding proteins. Competitive gel mobility shift assays and Southwestern blot analysis revealed that the ANG-CREB binds to ANG-CRE, and this bindmg is not displaceable by excess amounts of CREs fi-om somatostatin (SOM), phosphoenopymvate carboxyl kmase PEPCK), and tyrosine ammo transferase (TAT) genes in vitro. These data suggest that the 52-kDa protein binds specifically to ANG-CRE and may regulate the ANG gene expression. The biological function of the 52-kDa protein is not known at present. The primary data from transient gene transfection assays showed that this protein has represser activity on the ANG gene promoter when ANG gene was stimulated by isoproterenol, but showed no effect on the ANG basal level (without any stimulation). Further experiments will be needed to study the biological function of the 52-kDa protein. / L'angiotensinogène (ANG) est une glycoprotéine fonnée de 452 acide aminés chez l'humain (453 acide aminés chez les rongeurs). Une protéase acide, la rénine, clive l'ANG de son côté N-tenninal en libérant un peptide de 10 acide aminés connu sous le nom de l'angiotensine I (Angl). Ce dernier, peut être converti en angiotensine II (AngII) sous Faction d'une enzyme de conversion dite ACE. L'Ang II est un puissant vasocoiisticteur. Il agit au niveau du cerveau en augmentant la pression sanguine et au niveau du cortex rénal en augmentant la sécrétion de l'aldostérone. Les niveaux de l'ANG daiis le plasma ou dans les tissus locaux sont directement proportionnels aux niveaux de Ang II. Ainsi les études de regulation de l'expression du gène d'Ang II sont importantes pour comprendre les mécanismes moléculaires de certames maladies, comme l'hypertension. Des études antérieiu-es par transfection en utilisant des gènes de fusion générés avec différentes longueurs de région flanquées en 5' du gène ANG de rat lié au gène rapporteur de bactérie, le chloramphénicol acetyl transférase (CAT), dans les ceUules hépatome (Hepa 1-6) de souris et dans les ceUules rénales de sarigue, ont permis d'identifier un présumé élément réponse (CRE) d'AMP cyclique dans la région régulatrice en 5' du gène ANG de rat (N- 806/-779). En comparant l'octamère palindromique de CRE (TGACGTCA) avec le présumé CRE du gène ANG (ANG-CRE), il semble qu'ils sont identiques à l'exception des deux dernières bases qui sont dans un ordre inversé (TGACGTAC). Dans cette étude, nous avons isolé à partir d'une banque de cDNA du foie de souris, une cDNA de 1345 paire de bases qui code pour une protéine de liaison à l'ADN nucléaire. Cette protéine est fonnée de 436 acide aminés avec un poids moléculaire apparent de 52 kilodalton (kDa). En se liant à ANG-CER, cette protéme est désignée comme la 52-kDa protéine. Le "Southwestern blot" a révélé que la 52-kDa protéine de 52 kDa est présente dans les tissus suivants: foie, rein, testicule et cerveau; mais absente dans la rate. L'analyse de cette séquence déduite d'acide aminés ne montre pas du stmcture apparent à la région basique de la fermeture éclaire à leucine, bzip (basic region-leucme zipper), indiquant que la 52-kDa protéine est structurellement distincte des membres de la famille bzip. L'antisérum dérigé contre le 43- kDa-CREB ou contre ATF-2 n'intéragit pas avec la 52-kDa protéme confermant amsi que la 52-kDa protéine est immunologiquenient dififérente des membres de famille bzip. La 52-kDa protéine représente donc, un nouveau groupe des protéines de liaison à CRE. Les essais sur gel à mobilité compétitive et les analyses de "southwestern blot" ont révélé que la 52-kDa protéine lié ANG-CRE et que cette liaison n'était pas déplaçable par un excès du gène CRE de somatostatin (SOM), phosphoenopymvate carboxy kmase (PEPCK) et tyrosme ammo transférase (TAT) m vitro, suggérant que la 52-kDa protéine se lié spésifiquement à ANGCRE et qu'il peut réguler l'expression du gène ANG. Les fonctioiis biologiques de la 52- kDa protéine ne sont pas encore connus. Les premiers résultats obtenus à partir des essais de transfections des gènes transitoirs montrent que cette protéine a une activité represseur sur le promoteur du gène d'ANG quand ce dernier est stimulé par l'isoprotérénol, et que, sans stimulation, elle a aucun effet sur le niveau basai d'ANG. Les expériences futures seront nécessaires poiir étudier les fonctions biologiques d'AND.

Die Dissertation befasst sich mit der Untersuchung der Ko-Expression des GFAP- und des PLP-Promotors in Müllerzellen der Netzhaut transgener Mäuse. Die verwendete Mauslinie ist tripel-transgen für den GFAP- und den PLP-Promotor sowie für einen ROSA26-Reporter. Durch die Quantifizierung der EYFP-Expression in Müllerzellen konnte gezeigt werden, dass es nach akuter ischämischer Schädigung sowie einer angeborenen retinalen Degeneration in Müllerzellen zu einer Aktivierung des oligodendrozytären PLP-Promotors kommt. Weiterhin wurde festgestellt, dass die Aktivierung des Transkriptionsfaktors Sox-9, der sowohl für die Entwicklung der Müllerzellen als auch für die Oligodendrogenese von entscheidender Rolle ist, mit dieser Promotoraktivierung korreliert. Diese Ergebnisse implizieren, dass Müllerzellen im Rahmen ihrer Stammzelleigenschaften in der Lage sind, auf embryonale Entwicklungsprozesse, die auch die oligodendrozytäre Zellreihe beinhalten, zurückgreifen zu können.

Die Dissertation befasst sich mit der Untersuchung der Ko-Expression des GFAP- und des PLP-Promotors in Müllerzellen der Netzhaut transgener Mäuse. Die verwendete Mauslinie ist tripel-transgen für den GFAP- und den PLP-Promotor sowie für einen ROSA26-Reporter. Durch die Quantifizierung der EYFP-Expression in Müllerzellen konnte gezeigt werden, dass es nach akuter ischämischer Schädigung sowie einer angeborenen retinalen Degeneration in Müllerzellen zu einer Aktivierung des oligodendrozytären PLP-Promotors kommt. Weiterhin wurde festgestellt, dass die Aktivierung des Transkriptionsfaktors Sox-9, der sowohl für die Entwicklung der Müllerzellen als auch für die Oligodendrogenese von entscheidender Rolle ist, mit dieser Promotoraktivierung korreliert. Diese Ergebnisse implizieren, dass Müllerzellen im Rahmen ihrer Stammzelleigenschaften in der Lage sind, auf embryonale Entwicklungsprozesse, die auch die oligodendrozytäre Zellreihe beinhalten, zurückgreifen zu können.:Inhaltsverzeichnis ....................................................................................................................... 3 Bibliographische Darstellung ..................................................................................................... 5 Abkürzungsverzeichnis und Erläuterungen ................................................................................ 6 1 Einleitung ............................................................................................................................ 8 1.1 Die Retina als Teil des Auges ................................................................................................. 8 1.1.1 Aufbau .............................................................................................................................. 8 1.2 Die gliale Müllerzelle ............................................................................................................ 12 1.2.1 Definition und Morphologie der Müllerzellen ............................................................... 12 1.2.2 Funktion .......................................................................................................................... 13 1.2.3 Ursprung und Ontogenese der Müllerzelle ..................................................................... 14 1.3 Erkrankungen der Netzhaut .................................................................................................. 15 1.3.1 Akute Läsionen ............................................................................................................... 15 1.3.2 Chronische Erkrankungen der Netzhaut ......................................................................... 15 1.3.3 Die Rolle der Müllerzelle in der erkrankten Retina ....................................................... 16 1.4 Mausgenetik .......................................................................................................................... 18 1.4.1 Das Cre-loxP-System ..................................................................................................... 18 1.5 Pax-6 und Sox-9: Transkriptionsfaktoren spezifizieren das Zellschicksal ........................... 24 1.5.1 Die PAX-Familie ............................................................................................................ 24 1.5.2 SOX-9-Gene ................................................................................................................... 25 2 Ziele .................................................................................................................................. 26 3 Material und Methoden ..................................................................................................... 27 3.1 Material ................................................................................................................................. 27 3.1.1 Chemikalien .................................................................................................................... 27 3.1.2 Antikörper ....................................................................................................................... 27 3.1.3 Größenstandards ............................................................................................................. 28 3.1.4 Mauslinien ...................................................................................................................... 29 3.1.5 Geräte ............................................................................................................................. 31 3.2 Methoden .............................................................................................................................. 31 3.2.1 Genotypisierung transgener Mäuse ................................................................................ 31 3.2.2 Akute retinale Läsion durch Anlegen eines erhöhten Augeninnendrucks („high intraocular pressure“, HIOP) .......................................................................................... 37 3.2.3 Herstellung und Fixierung der retinalen Gewebsproben ................................................ 37 3.2.4 Immunhistochemische Färbungen .................................................................................. 38 3.2.5 Mikroskopische Auswertung .......................................................................................... 39 3.2.6 Datenverarbeitung und Statistik ..................................................................................... 41 4 Ergebnisse ......................................................................................................................... 42 4.1 Technische Aspekte: Vergleich der Quantifizierung in Ganzpräparate und Querschnitte ... 42 4.1.1 Vergleich der Abbildungen ............................................................................................ 42 4.1.2 Auszählung Retina-Ganzpräparate ................................................................................. 43 4.1.3 Auszählung der Zellen in Querschnitten der Netzhaut ................................................... 45 4.1.4 Vergleich der Quantifizierung von Ganzpräparaten und Querschnitten ........................ 46 4.1.5 Quantifizierung ............................................................................................................... 48 4.2 Analyse der Reporterexpression in der Retina tripel-transgener Mäuse ............................... 49 4.2.1 Quantitative Auswertung GS-positiver Müllerzellen ..................................................... 49 4.2.2 Quantitative Auswertung EYFP-positiver Müllerzellen ................................................ 51 4.2.3 Auswertung des prozentualen Anteils der EYFP-positiven Müllerzellen ...................... 53 4.3 Auswertung der Transkriptionsfaktorexpression von Pax-6 und Sox-9 ............................... 56 4.3.1 Auswertung der Pax-6-positiven Müllerzellen ............................................................... 57 4.3.2 Auswertung der Sox-9-positiven Müllerzellen .............................................................. 60 5 Diskussion ......................................................................................................................... 63 5.1 Die GFAP-Expression in der Müllerzellgliose ..................................................................... 63 5.2 Auswertung und Vergleich der retinalen Ganzpräparate und Querschnitte ......................... 64 5.3 Die Untersuchung der Promotoraktivität nach retinaler Ischämie ........................................ 65 5.4 Die Untersuchung der Promotoraktivität bei angeborener retinaler Degeneration ............... 66 5.5 Die Rolle der Transkriptionsfaktoren Pax-6 und Sox-9 ........................................................ 68 5.5.1 Pax-6 ............................................................................................................................... 68 5.5.2 Sox-9 ............................................................................................................................... 69 5.6 Einordnung der Ergebnisse in die Zellbiologie der Müllerzelle ........................................... 72 6 Zusammenfassung ............................................................................................................. 74 7 Literaturverzeichnis .......................................................................................................... 77 8 Lebenslauf ......................................................................................................................... 83 9 Danksagung ....................................................................................................................... 84 10 Eigenständigkeitserklärung ............................................................................................... 85

Le lépidoptère Spodoptera frugiperda est un ravageur important des cultures mais aussi l'organisme source de la lignée cellulaire Sf9, utilisée pour la production de protéines recombinantes dans le système d'expression baculovirus/cellule d'insecte. Dans la première partie de ce travail, nous avons étudié la transcription chez le baculovirus AcMNPV aux temps précoces de l'infection. Nous montrons tout d'abord que les régions homologues (hrs) portées par le génome de ce virus contiennent de nombreux motifs de reconnaissance pour des facteurs de transcription de type AP1/CREB, et que ces sites fixent spécifiquement des protéines de la cellule-hôte, Sf9. Par ailleurs, dans le contexte de l'infection, ces sites sont nécessaires à la transactivation médiée par le facteur viral très précoce IE1 qui se fixe lui aussi sur les hrs. Cette étude montre pour la première fois l'implication de facteurs cellulaires dans ce mécanisme de transactivation virale. La progression de ces travaux a cependant été freinée par le peu de données disponibles sur les gènes exprimés par Sf9. Pour en faciliter l'accès, nous avons donc construit une banque d'ADNc, dont l'exploitation fait l'objet de la deuxième partie de ce mémoire. Son criblage a permis d'obtenir la séquence complète de l'ADN complémentaire du gène hsp90 chez S. frugiperda, et d'en déterminer les principales caractéristiques. Par ailleurs, le séquençage à grande échelle de la banque a conduit à la constitution d'une banque d'ESTs, permettant l'identification de la quasi-totalité des gènes de protéines ribosomales. L'analyse de leur séquence a révélé l'existence de particularités qui semblent restreintes aux insectes et aux lépidoptères, un résultat inattendu compte tenu de la grande conservation de ces gènes entre espèces.

<p>Molecular mechanisms in the development and progression of thyroid carcinomas are still not fully understood. In the present thesis the highly malignant anaplastic thyroid carcinoma (ATC) was used to study regulation of apoptosis and tumor interstitial fluid pressure (IFP).</p><p>Addition of a natural estrogen metabolite, 2-Methoxyestradiol (2-ME), induced a G2/M cell cycle arrest and apoptosis in five out of six human ATC cell lines. Treatment with 2-ME induced DNA-fragmentation as well as activation of caspase-3. Inhibitors of JNK and p38 MAPKs activity decreased the effect of 2-ME suggesting involvement in the induction of apoptosis.</p><p>Solid tumors have an elevated IFP. High IFP forms or reflects a barrier for exchange of molecules between microvessels and surrounding tissue. The mechanisms for the generation of the high IFP were investigated using a specific TGF-β inhibitor in an ATC model in athymic mice. Tumor IFP was lowered in TGF-β inhibitor-treated compared to control mice. Affymetrix microarray analysis showed a decreased expression of macrophage-associated genes in treated tumors. Furthermore, the number and activity of tumor-associated macrophages was reduced after TGF-β inhibition. A decreased protein leakage together with an increased coverage of α-smooth-muscle actin (SMA)-expressing cells indicated vessel normalization. An adjuvant treatment with the TGF-β inhibitor resulted in an increased treatment efficacy of doxorubicin. Thus, TGF-β inhibitor-treatment suggests improved microvessel function which results in a lowering of tumor IFP and increased tumor drug uptake.</p><p>To create a model for specific inactivation of genes in the thyroid, a transgenic mouse with a thyrocyte-specific expression of Cre recombinase was generated. The thyroglobulin promoter together with an inducible Cre recombinase (<i>creER</i><i>T2</i>) was used. Two transgenic founder lines were identified expressing cre mRNA solely in the thyroid. Functional activity of the CreER^T2 protein was demonstrated by using a ROSA26-LacZ reporter mouse.</p>

Molecular mechanisms in the development and progression of thyroid carcinomas are still not fully understood. In the present thesis the highly malignant anaplastic thyroid carcinoma (ATC) was used to study regulation of apoptosis and tumor interstitial fluid pressure (IFP). Addition of a natural estrogen metabolite, 2-Methoxyestradiol (2-ME), induced a G2/M cell cycle arrest and apoptosis in five out of six human ATC cell lines. Treatment with 2-ME induced DNA-fragmentation as well as activation of caspase-3. Inhibitors of JNK and p38 MAPKs activity decreased the effect of 2-ME suggesting involvement in the induction of apoptosis. Solid tumors have an elevated IFP. High IFP forms or reflects a barrier for exchange of molecules between microvessels and surrounding tissue. The mechanisms for the generation of the high IFP were investigated using a specific TGF-β inhibitor in an ATC model in athymic mice. Tumor IFP was lowered in TGF-β inhibitor-treated compared to control mice. Affymetrix microarray analysis showed a decreased expression of macrophage-associated genes in treated tumors. Furthermore, the number and activity of tumor-associated macrophages was reduced after TGF-β inhibition. A decreased protein leakage together with an increased coverage of α-smooth-muscle actin (SMA)-expressing cells indicated vessel normalization. An adjuvant treatment with the TGF-β inhibitor resulted in an increased treatment efficacy of doxorubicin. Thus, TGF-β inhibitor-treatment suggests improved microvessel function which results in a lowering of tumor IFP and increased tumor drug uptake. To create a model for specific inactivation of genes in the thyroid, a transgenic mouse with a thyrocyte-specific expression of Cre recombinase was generated. The thyroglobulin promoter together with an inducible Cre recombinase (creERT2) was used. Two transgenic founder lines were identified expressing cre mRNA solely in the thyroid. Functional activity of the CreERT2 protein was demonstrated by using a ROSA26-LacZ reporter mouse.

Atrial natriuretic factor (ANF) is a polypeptide hormone produced in heart atria, stored in atrial secretory granules and released into the circulation in response to various stimuli. Proper sorting of ANF at the level of the trans-Golgi network (TGN) is required for the storage of ANF in these specific granules, and this sorting of hormones has been found to be associated with G-proteins. Specifically, the Go protein alpha-subunit (Gαo) was established to participate in the stretch-secretion coupling of ANF, but may also be involved in the transporting of ANF from the TGN into atrial granules for storage and maturation. Based on knowledge of Gαo involvement in hormone production in other endocrine tissues, protein-protein interactions of Gαo and proANF and their immunochemical co-localization in granules, the direct involvement of these two proteins in atrial granule biogenesis is probable. In this study, mice were created using the Cre/lox recombination system with a conditional Gαo knockout in cardiocytes to study and characterize ANF production, secretion and granule formation. Deletion of this gene was successful following standard breeding protocols. Characterization and validation of cellular and molecular content of the knockout mice through mRNA levels, protein expression, peptide content, electron microscopy, and electrocardiography determined that a significant phenotypic difference was observed in the abundance of atrial granules. However, Gαo knockout mice did not significantly alter the production and secretion of ANF and only partially prevented granule biogenesis, likely due to incomplete Gαo knockout. These studies demonstrate an involvement of Gαo in specific atrial granule formation.

Η ανάπτυξη του ανοσοποιητικού συστήματος ξεκινά από πολυδύναμα αρχέγονα αιμοποιητικά κύτταρα, τα οποία διαδοχικά δίνουν γένεση σε ενδιάμεσους πληθυσμούς προγονικών κυττάρων οι οποίοι σταδιακά χάνουν την ικανότητά τους για αυτοανανέωση και τελικά δίνουν γένεση στα πλήρως διαφοροποιημένα κύτταρα της μυελικής και λεμφικής σειράς. Η συγκεκριμένη διαδικασία στηρίζεται στο λεπτό συντονισμό της αυτοανανέωσης, αλλά και της διαφοροποίησης, απαιτεί δε την έκφραση διαφορετικών γονιδίων που σχετίζονται με τη ρύθμιση του κυτταρικού κύκλου, τη μεταγραφική ρύθμιση γονιδίων, αλλά και συμπλόκων αναδιοργάνωσης της δομής της χρωματίνης που εμπλέκονται στη διαφοροποίηση. Η geminin έχει προταθεί ότι ρυθμίζει την απόφαση ενός κυττάρου για πολλαπλασιασμό ή διαφοροποίηση. Αλληλεπιδρά με μεταγραφικούς παράγοντες, με σύμπλοκα αναδιάταξης της δομής της χρωματίνης, ρυθμίζοντας την έκφραση γονιδίων που ελέγχουν τη νευρωνική διαφοροποίηση. Παράλληλα, δρα σαν αναστολέας του κυτταρικού κύκλου, προσδενόμενη στο παράγοντα αδειοδότησης της αντιγραφής του DNA, CDT1. Στόχος μας ήταν να διερευνήσουμε τον in vivo ρόλο της Geminin στη διαφοροποίηση και τον πολλαπλασιασμό, στο ανοσοποιητικό σύστημα. Στα πλαίσια της διδακτορικής διατριβής, βασιζόμενοι στο σύστημα Cre-loxP, δημιουργήσαμε μύες που επιτρέπουν την υπό συνθήκη εξάλειψη (knockout) του γονιδίου της geminin, πλαισιώνοντας τα εξώνια 3 και 4 του γονιδίου της με θέσεις loxP. Η στόχευση του γονιδίου και η παρεμβολή των 3 loxP θέσεων πραγματοποιήθηκε σε pc3 εμβρυικά πολυδύναμα κύτταρα μυός, χρησιμοποιώντας κατάλληλο πλασμιδιακό knockout φορέα, που έφερε τη κασέτα επιλογής TKneo. Μετά από ένεση των ορθά ανασυνδυασμένων pc3 κλώνων σε βλαστοκύστεις, τη δημιουργία χιμαιρικών μυών που εκφράζουν την Cre ρεκομπινάση στη γαμετική σειρά, και την επακόλουθη διασταύρωσή τους με μύες αγρίου τύπου, δημιουργήθηκαν ετερόζυγοι μύες για το πλαισιωμένο με loxP θέσεις αλληλόμορφο της Geminin, που παράλληλα έφερε και τη κασέτα επιλογής TKneo («floxed-ΤΚneo»), το πλαισιωμένο με loxP θέσεις αλληλόμορφο της Geminin, που στερούνταν της κασέτας επιλογής TKneo (floxed), καθώς επίσης και το αλληλόμορφο που στερούνταν των εξωνίων 3 και 4 και είναι το πλήρες knockout (ΔGEM ΚΟ -null) αλληλόμορφο). Από διασταυρώσεις ετερόζυγων για το ΔGEM ΚΟ αλληλόμορφο της geminin, δεν προέκυψαν ομόζυγοι μύες για το ΔGEM ΚO αλληλόμορφο (-/-), τόσο μεταγεννητικά όσο και in utero. Η μειωμένη αντιπροσώπευση των ΔGEM+/- μυών σε συνδυασμό με την αύξηση των Thy1-/B220- κυττάρων σε σπλήνα και λεμφαδένες ενήλικων μυών, η σημαντική αύξηση των Thy1+ και ειδικότερα των CD8+ Τ κυττάρων, καθώς επίσης και η αισθητή μείωση των CD4+ Τ κυττάρων του σπλήνα σε ζώα ηλικίας 5 μηνών, προτείνει ένα είδος απλοανεπάρκειας των ετερόζυγων για Geminin μυών. Σε παραπλήσια αποτελέσματα οδηγηθήκαμε και μετά από την ανάλυση των GT KO για το γονίδιο της Geminin (GT) μυών με τη μεθοδολογία της παγίδευσης γονιδίων. Τα ετερόζυγα GT ζώα διασταυρώθηκαν με ετερόζυγα ζώα για το πλήρες ΚΟ του BRG1 (BRG) και με ετερόζυγα ζώα που υπερεκφράζουν μια επικρατούσα κατασταλτική μορφή του BAF57 (BAFΔΝ, BAF), προκειμένου να διαπιστωθεί εάν υπάρχει γενετική αλληλεπίδραση μεταξύ της Geminin και των μελών του συμπλέγματος αναδιοργάνωσης της δομής της χρωματίνης SWI/SNF, BRG1 και BAF57 που έχει δειχθεί ότι παίζουν σημαντικό ρόλο κατά την ανάπτυξη και διαφοροποίηση του ανοσοποιητικού συστήματος. Ιστοειδικά, χρησιμοποιώντας την floxedΤΚneo σειρά μυών σε συνδυασμό με την CD2-Cre, που επιτρέπει την εξάλειψη του γονιδίου από το στάδιο των DN κυττάρων του θύμου και μετά, είδαμε ότι η ανάπτυξη του θύμου δεν φαίνεται να επηρεάζεται κατά την απουσία της Geminin, ενώ αντίθετα ο ολικός αριθμός των σπληνοκυττάρων μειώνεται στα FlTKneo/KO;CD2 σε σχέση με τα WT. Μιτωγονική διέγερση με ConA εναιωρήματος σπληνοκυττάρων από FlTKneo/KO;CD2 και WT ζώα, έδειξε ότι τα FlTKneo/KO;CD2 Τ λεμφοκύτταρα αδυνατούν να διαιρεθούν. Τέλος, έγινε προσπάθεια για ιστοειδική υπερέκφραση στο ανοσοποιητικό σύστημα της ανθρώπινης Geminin συντηγμένης με τη πράσινη φθορίζουσα χρωστική (GFP). Το συγκεκριμένο σύστημα επιτρέπει την υψηλή έκφραση του διαγονιδίου κυρίως στα Τ κύτταρα. Ενώ προέκυψαν ιδρυτές για όλες τις πιο πάνω σειρές τόσο με χαμηλή όσο και με υψηλή ενσωμάτωση του διαγονιδίου, η έκφραση της GFP δεν κατέστη δυνατόν να ανιχνευθεί με FACS. Συνοψίζοντας, τα αποτελέσματά μας καταδεικνύουν ότι η Geminin είναι ιδιαίτερα σημαντική κατά τα αρχικά στάδια ανάπτυξης του εμβρύου μυός, ενώ ιστοειδικά στο ανοσοποιητικό σύστημα η πλήρης εξάλειψή της δεν έχει καμία επίπτωση στην ανάπτυξη του θύμου αδένα, ενώ αντίθετα στη σπλήνα εμφανίζονται μειωμένοι οι πληθυσμοί των ώριμων CD4 και CD8 Τ λεμφοκυττάρων. Τέλος, φαίνεται να συνεργάζεται με το σύμπλεγμα αναδιοργάνωσης της δομής της χρωματίνης SWI/SNF στη ρύθμιση των CD4 κυττάρων του θύμου αδένα και των CD8 του σπλήνα. / Immune system development initiates from a multipotent hematopoietic stem cell that consecutively generates intermediate progenitors that concomitantly lose their self-renewal ability and finally generate the fully differentiated cells of the myeloid and lymphoid lineage. The whole procedure is based on the fine tuning of the processes of both self-renewal and differentiation, and requires the expression of diverse genes that are implicated in the processes of cell cycle regulation, transcriptional regulation, and are constituents of chromatin remodeling complexes that operate during differentiation. Geminin has been proposed to control a cell’s decision to proliferate or differentiate. It interacts with transcription factors, with chromatin remodeling complexes, regulating neurospecific gene transcription. At the same time, Geminin acts as a cell cycle inhibitor through direct binding to the DNA licensing factor CDT1. Our goal was to investigate Geminin’s in vivo role in differentiation and cell cycle regulation in the immune system. In this thesis, using Cre-loxP system, we generated conditional knockout mice for Geminin’s gene, flanking exons 3 and 4 with loxP sites. Gene targeting and the insertion of the three loxP sites was performed in pc3 mouse embryonic stem cells, using a suitable knockout plasmid vector, which bared the TKneo cassette selection marker. Upon injection of the homologously recombined pc3 clones into blastocysts, the generation of chimeric mice that expressed Cre recombinase in their germ line, and their subsequent cross to wild type mice, we were able to generate heterozygote mice for the flanked by loxP sites allele of Geminin that also bared TKneo selection marker (“floxed-TKneo” allele), the flanked by loxP sites allele of Geminin that was deprived of the TKneo selection marker (the floxed allele) and the complete knockout allele of Geminin (ΔGEM KO (null) allele) that was deprived of exons 3 and 4. From ΔGEM+/- intercrosses we didn’t recover any homozygote knockout mice, both postnatally and in utero. The reduced number of the ΔGEM+/- obtained, in combination with the dramatic increase of Thy1-B220- cells from spleen and lymph nodes from ΔGEM+/- adult mice, the significant increase in Thy1+ and CD8+ from lymph nodes and the discernible decrease of spleenic CD4 T cells in ΔGEM+/- aged 5 months suggest that ΔGEM+/- mice are haploinsufficient. Similar results were obtained from the analysis of the GT knockout that we generated, using a gene trap mutagenesis approach. GT heterozygote mice were crossed with heterozygote mice for BRG1 Knockout (BRG mice) and with heterozygote mice that overexpressed a dominant negative form of BAF57 (BAFΔN, BAF mice), so as to investigate whether there is a genetic interaction between Geminin and the two members of the SWI/SNF chromatin remodeling complex that have significant roles during development and differentiation of the immune system. Upon conditional inactivation of Geminin’s gene in the immune system, using floxedTKneo and CD2-Cre mouse lines, that allowed the deletion of the gene from the DN stage and on, we were surprised to see that in the Geminin conditional knockout mice, thymic development was largely unaffected. On the contrary, spleenic cellularity from Geminin conditional knockout mice was fairly reduced, when compared to WT control littermates. Mitogenic stimulation with ConA of spleenic whole cell extract from Geminin conditional KO (FlTKneo/KO;CD2) and WT mice demonstrated that the mutant T cells were unable to divide. Finally, we tried to overexpress human Geminin tagged with Green Fluorescent Protein (GFP) specifically in the immune system. This particular system would ensure high expression of the transgene mainly in T cells. We obtained founders for all of the cloned constructs, both with low and high copy transgene integration, but we were unable to detect GFP expression by FACS analysis. Our results show that Geminin has a pivotal role during early mouse embryonic development, whereas tissue specific inactivation in the immune system leaves thymic development largely unaffected, whereas mature CD4 and CD8 T cells in the spleen are drastically reduced. Finally, Geminin seems to operate with SWI.SNF complex for the regulation of thymic CD4 and spleenic CD8.

Abstract In mice, gene targeting has become a useful tool for resolving the functions of proteins and for creating new animal models. Cre/loxP technology has been used broadly for generation of genetically modified mice. The Cre recombinase recognizes a specific DNA sequence, called loxP, and removes any DNA fragment between two loxP-sites. The activity of the Cre recombinase can be controlled spatially and temporally with cell- or tissue-specific promoters and synthetic inducing agents, such as tamoxifen or tetracycline. In this thesis, we employed tamoxifen-induced Cre recombination in vitro. Cre-ERTM mice were crossed to ROSA26LacZ reporters and Cre-recombination induced by 4OH-TM was monitored by LacZ staining. 0.5 μM 4OH-TM treatment was competent for tamoxifen-induced Cre-mediated activation of LacZ both in kidney cultures and in experimentally induced kidney mesenchymes. Wnt4 is a secreted signaling molecule, which is necessary for the development of several organs including kidney, ovary, adrenal gland, mammary and pituitary glands. Wnt4 is crucial for kidney development and conventional Wnt4-/- mice die soon after birth, likely due to renal failure. In this thesis, two different Wnt4 alleles, Wnt4EGFPCre and floxed Wnt4, were generated and analyzed to learn more about the Wnt4 functions and to apply these mouse lines to renal functional genomics. In the Wnt4EGFPCre, the EGFPCre fusion cDNA was targeted into exon I of the Wnt4 locus. EGFP-derived fluorescence was observed in the pretubular aggregates from E12.5 embryonic kidney onwards. Further characterization by crossing with the floxed ROSA26LacZ and yellow fluorescent protein (YFP) reporter lines demonstrated that in addition to the kidney, reporter expression was observed in the gonad, spinal cord, lung and the adrenal gland. The expression pattern of the Cre activity recapitulates well the known pattern of the Wnt4 gene. Time-lapse analysis in organ culture settings showed that the Wnt4 expressing cells contributed to the nephrons, some cells near the stalk of the developing ureter, as well as a number of positive supposed medullary stromal cells. In the conditional Wnt4 knock-out, loxP sites were placed to flank exons 3 to 5. The Wnt4 gene was specifically inactivated with CAGCre and Wnt4EGFPCre lines. In both of these crosses deletion of Wnt4 gene function led to impaired kidney development. In conclusion, we identified the culture conditions that can be used for the tamoxifen-induced conditional mutagenesis in tissue cultures. In addition, the created Wnt4 mouse lines serve as new useful tools for addressing the roles of Wnt4 function in diverse tissues and in different stages of development. / Tiivistelmä Hiirillä geenikohdennuksesta on muodostunut hyödyllinen väline proteiinien tehtävien selvittämisessä ja uusien eläinmallien luomisessa. Cre/loxP -tekniikkaa on käytetty laajasti muuntogeenisten hiirien tuottamisessa. Cre-rekombinaasi tunnistaa spesifisen DNA-jakson, niin kutsutun loxP:n, ja poistaa kaikki DNA-jaksot kahden loxP-sekvenssin väliltä. Cre-rekombinaasin aktiivisuutta voidaan säädellä paikallisesti ja ajallisesti solu- tai kudosspesifisillä promoottoreilla ja synteettisillä indusoivilla kemikaaleilla, kuten tamoksifeenillä tai tetrasykliinillä. Tässä väitöskirjassa hyödynsimme tamoksifeenin aiheuttamaa Cre-rekombinaatiota in vitro -kudosviljelmissä. Cre-ERTM-hiirilinja risteytettiin ROSA26LacZ-reportterilinjan kanssa, ja 4-hydroksitamoksifeenin indusoima Cre-rekombinaasin aktiivisuutta monitoroitiin LacZ–värjäyksellä. 0.5&#160;µM:n 4OH-TM konsentraatiolla LacZ-reportterigeeni saatiin aktivoitua tehokkaasti Cre-rekombinaasin avulla sekä munuaisviljelmissä että munuaismesenkyymiviljelmissä. Wnt4 on erittyvä signalointimolekyyli, jolla on keskeinen rooli useiden elinten, kuten munuaisen, munasarjan, lisämunuaisen, rintarauhasen ja aivolisäkkeen kehittymisessä. Wnt4-geenillä on ratkaisevan tärkeä rooli munuaisen kehityksessä, ja poistogeeninen Wnt4-/-hiiri kuolee pian syntymän jälkeen, todennäköisesti munuaisen vajaatoimintaan. Tässä väitöskirjatyössä tuotettiin kaksi eri Wnt4 alleelia, Wnt4EGFPCre ja konditionaalinen Wnt4. Nämä hiirilinjat analysoitiin, jotta saisimme lisää tietoa Wnt4-geenin toiminnasta ja pystyisimme soveltamaan kyseisiä hiirikantoja munuaisten toiminnan selvittämisessä. Wnt4EGFPCre-alleelissa EGFPCre-fuusio -cDNA kohdennettiin osaksi endogeenisen Wnt4-geenin ykköseksonia. Vihreän fluoresoivan proteiinin (EGFP) aktiivisuus havaittiin varhaisen munuaisen kehityksen aikana. Wnt4EGFPCre-alleelin lisäkarakterisointi reportterilinjoilla (Rosa26LacZ ja Rosa26YFP) osoitti, että Wnt4-geenin ilmentyminen havaittiin munuaisen lisäksi sukurauhasissa, selkäytimessä, keuhkoissa sekä lisämunuaisessa. Wnt4EGFPCre-alleeli ilmentyi niissä kudoksissa, joissa endogeenisen Wnt4-geenin tiedetään olevan aktiivinen. Time-lapse -analyysin avulla osoitettiin, että Wnt4-geeniä ilmentävät solut muodostavat tiettyjä rakenteita munuaisen kehityksen aikana. Wnt4-geeni ilmentyi nefroneissa, kehittyvän virtsajohtimen soluissa sekä useissa medullaarisissa stroomasoluissa. Konditionaalisessa (ehdollisessa) Wnt4 knock-out-hiirilinjassa loxP-sekvenssit sijoitettiin eksonien kolme sekä viisi ympärille. Wnt4-geenin toiminta inaktivoitiin CAGCre- ja Wnt4EGFPCre-hiirilinjojen avulla. Näissä molemmissa tapauksissa Wnt4-geenin toiminnan poistaminen johti munuaisen kehityshäiriöön. Yhteenvetona voimme todeta, että olemme tunnistaneet ne kasvatusolosuhteet, joita voidaan hyödyntää, kun halutaan aktivoida reportterigeenejä tai kehityksen kannalta tärkeitä geenejä tamoksifeenin aiheuttamaa Cre/loxP -rekombinaatiota hyväksikäyttäen kudosviljelmissä. Samoja olosuhteita ja menetelmää käyttäen voidaan myös poistaa jonkun kehityksen kannalta tärkeän geenin toiminta ja tutkia sitä kudosviljelmässä. Tuotetut Wnt4-hiirikannat ovat lisäksi uusia hyödyllisiä työkaluja, kun halutaan tutkia Wnt4-geenin toimintaa erilaisissa kudoksissa ja eri kehitysvaiheiden aikana.