Hey1, Hey2 and HeyL are downstream effectors of the Notch signalling pathway. Hey genes play decisive roles during embryonic development for example in cardiovascular development. However, the precise transcriptional programmes and genes, which are affected by each single Hey gene, are still poorly understood. One drawback for the analysis of Hey1, Hey2 or HeyL single gene function is that these genes are co-expressed in many tissues and share a high degree of functional redundancy. Thus, it was necessary to establish a system, which is either devoid of Hey expression, or just comprises one single Hey gene family member. For this, Hey1(fl/fl)/Hey2(-/-)/HeyL(-/-)- as well as Hey-triple- knock out (KO)-ES cells (embryonic stem cells) were generated in this work, because ES cells and their differentiation as EBs (embryoid bodies) represent a valuable tool for the in vitro analysis of embryonic developmental processes. After the establishment of Hey1(fl/fl)/Hey2(-/-)/HeyL(-/-)- and Hey-triple- KO-ES cells, it could be seen by ALP staining and pluripotency marker expression that loss of Hey expression did not affect ES cell pluripotency features. Thus, these ES cells represent bona fide ES cells and could be further used for the differentiation as EBs. Here, differences in gene expression between Hey1(fl/fl)/Hey2(-/-)/HeyL(-/-)- and Hey-triple- KO-ES cells (after the loss of Hey1) could be observed in realtime-RT-PCR analysis for the endodermal marker AFP as well as for neural and myogenic markers in d10 EBs. However, the establishment of inducible Hey1, Hey2 or HeyL ES cell lines will be essential to confirm these findings and to search for novel Hey target genes. To get further insight into the mode of Hey action, the analysis of Hey interaction partners is necessary. One such binding partner, the Bre protein, has previously been found in a yeast-two-hybrid screen. Bre has been described to be a member of two distinct complexes (i.e. the nuclear BRCA1-A complex with a function in DNA damage response and the cytoplasmic BRISC complex), to directly interact with the TNF-receptor and Fas and to interfere with apoptotic signalling. The Hey-Bre interaction could be further corroborated in this work; yet, it was not possible to narrow down the interaction site of Bre with Hey1. It rather seems that non-overlapping parts of the Bre protein may bind to Hey. This interaction may be direct– pointing to more than one interaction site inside the Bre protein – or via a common binding partner such as the endogenous Bre protein itself. Besides the interaction studies, functional assays were performed for a more detailed characterisation of Hey1 and Bre interaction. Here, it could be shown that Hey1 over-expression did not have any influence on Bre sub-cellular localisation. Interestingly, it could be demonstrated that Bre positively interfered with Hey1 repressive function in luciferase assays at three of four promoters analysed. Moreover, interaction with Bre seems to lead to a stabilisation of Hey1. As Bre has been described to modulate the E3-ligase activity intrinsic to the BRCC complex it was analysed whether Bre over-expression results in an ubiquitination of Hey1. Yet, this could not be observed in the present work. Furthermore, an interaction of Bre with ubiquitinated proteins could not be demonstrated in an ubiquitin binding assay. To obtain a better insight into Bre function, Bre LacZ gene trap-ES cells and animals were generated. However, realtime-RT-analyses revealed that these cells and mice did not show a loss of Bre expression on mRNA level indicating that insertion mutagenesis did not occur as expected. However, embryos derived from these mice could nevertheless be used for the detection of tissues with Bre expression by β-galactosidase staining. Bre deficiency on mRNA levels was only achieved after the deletion of the floxed exon 3 resulting in the generation of Bre del-mice. Bre del-mice were fertile and without any obvious phenotype and they were used for the generation of Bre del- and wt-MEFs (murine embryonic fibroblasts). Characterisation of these cells showed that proliferation was not affected after loss of Bre (neither under normal nor under stress conditions). However, loss of Bre notably resulted in a reduction in the BRCA1 DNA damage response, in a slightly increased sensitivity towards apoptosis induction by FasL treatment and in an increase in the K63-poly-ubiquitin content in Bre del-cytoplasmic fractions, probably linked to a change in the BRISC de-ubiquitinase activity. Even though these results have the same tendencies as observed in former studies, the effects in the present work are less striking. Further studies as well as intercrossing of Bre del- to Hey KO-animals will be necessary to further understand the functional relevance of Hey and Bre interaction. / Hey1, Hey2 und HeyL sind Zielgene des Notch Signalwegs und spielen eine entscheidende Rolle während der Embryonalentwicklung, z. B. bei der Bildung des kardiovaskulären Systems. Die genauen Effekte eines jeden einzelnen Hey Gens auf Transkriptionsprogramme und einzelne Gene sind allerdings noch relativ unbekannt. Einer der Gründe hierfür liegt vermutlich in der Koexpression von Hey-Proteinen in vielen Geweben bzw. in der daraus resultierenden funktionellen Redundanz. Daher sollte in dieser Arbeit ein System entwickelt werden, in dem entweder keines oder jeweils nur eines der Hey-Gene intakt ist. Hierzu wurden Hey1fl/fl/Hey2-/-/HeyL-/- und Hey-triple-knock out (KO) ES-Zellen (embryonale Stammzellen) etabliert. ES-Zellen stellen ein hervorragendes Modellsystem für die Embryonalentwicklung dar, weil ihre in vitro Differenzierung als sog. „embryoid bodies“ (EBs) embryonale Entwicklungsprozesse widerspiegelt. Der Verlust der Hey-Genexpression hatte keinen Einfluss auf den Stammzellcharakter der etablierten Zellen, da sowohl die generierten Hey-triple-KO- als auch die Hey1fl/fl/Hey2-/-/HeyL-/--ES-Zellen eine positive ALP-Färbung sowie eine hohe Expression von Pluripotenzmarkern zeigten. Daher konnten die Zellen im Folgenden als EBs differenziert und auf Genexpressionsunterschiede während der Differenzierung untersucht werden. Zwischen Hey1fl/fl/Hey2-/-/HeyL-/-- (mit intakter Hey1-Expression) und Hey-triple- KO- ES Zellen konnten an EB Tag 10 mittels realtime-RT-PCR Unterschiede in der Genexpression für den endodermalen Marker AFP, sowie für neurale und myogene Marker festgestellt werden. Um diese Ergebnisse zu bestätigen, aber auch, um neue Hey Zielgene ausfindig machen zu können, ist jedoch die Etablierung induzierbarer ES-Zellen (für Hey1, Hey2 bzw. HeyL) notwendig. Um einen tieferen Einblick in die Funktionsweise der Hey-Gene gewinnen zu können ist die Untersuchung von Hey Interaktionspartnern wichtig. Das Bre-Protein ist ein solcher Bindepartner und wurde zuvor in einem Yeast-two-hybrid Assay gefunden. Bre ist in zwei verschiedenen Komplexen beschrieben worden: dem nukleären BRCA1-A-Komplex, der eine Rolle bei der Detektion von DNA-Schäden spielt und dem cytoplasmatischen BRISC-Komplex. Es ist außerdem bekannt, dass Bre direkt mit dem TNF-Rezeptor und mit Fas interagiert und die apoptotische Antwort in der Zelle beeinflusst. Die Interaktion zwischen Bre und Hey1 konnte in dieser Arbeit zunächst bestätigt werden; in weiteren Ko-immunpräzipitations-Experimenten war es aber nicht möglich, den Bereich des Bre-Proteins zu bestimmen, der die Interaktion mit Hey1 vermittelt, da verschiedene nicht überlappende Bereiche des Bre-Proteins eine Interaktion mit Hey1 zeigten. Ob es sich hierbei um direkte Interaktionen handelte und Bre somit mehrere Bindestellen für Hey1 aufweist oder ob die Interaktion indirekt über einen gemeinsamen Bindepartner wie z.B. das endogene Bre-Protein selbst vermittelt wird, ist noch nicht geklärt. Für eine weitere Charakterisierung der Interaktion zwischen den beiden Proteinen wurden funktionelle Versuche durchgeführt. Hierbei konnte gezeigt werden, dass die Überexpression von Hey1 keinen Einfluss auf die subzelluläre Lokalisation des Bre Proteins hat. Mit Hilfe von Luziferase Assays konnte aber interessanterweise nachgewiesen werden, dass Bre bei drei von vier untersuchten Promotern positiv auf die Repression durch Hey1 einwirkte. Außerdem scheint die Überexpression von Bre möglicherweise eine Stabilisierung des Hey1-Proteins zu bewirken. Da Bre eine Verstärkung der E3-Ligasefunktion des BRCC-Komplexes zugeschrieben wird, wurde außerdem untersucht, ob die Überexpression von Bre zu einer Ubiquitinylierung von Hey1 führt. Dies konnte allerdings nicht festgestellt werden. Desweiteren konnte in einem Ubiquitin-Bindeassay keine Interaktion von Bre mit anderen ubiquitinylierten Proteinen gezeigt werden. ...
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-wuerzburg.de/oai:opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de:7018 |
| Date | January 2012 |
| Creators | Schmidt, Traudel |
| Source Sets | University of Würzburg |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralthesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/doku/lic_ohne_pod.php, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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