Dissertation (Metadaten)
Titel:Towards an understanding of molecular mechanisms controlling gland cell behaviour in Hydra
 
Autor:Stefan Siebert
 
URN:NBN:urn:nbn:de:gbv:8-diss-26838
 
Fakultät:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
DDC Sachgebiet:570 Biowissenschaften, Biologie
 
Datum der mdl. Prüfung:24.01.2008
 
Referent(in):Prof. Dr. Dr. h.c. Thomas Bosch
Korreferent(en) Korreferentin:Prof. Dr. Thomas Roeder
 
Beschreibung (original):To characterise critical regulatory events that control cell behaviour and cell plasticity in a basal organism, I have generated a transgenic Hydra line which expresses EGFP specifically in zymogen gland cells. These cells are derivatives of the interstitial stem cell lineage and have previously been found to express two Dickkopf related genes, HyDkk1/2/4 A and HyDkk1/2/4 C (Augustin et al., 2006). To get insights into the transcriptional regulation of HyDkk1/2/4 C, I isolated the orthologous 5’ flanking regions from four different Hydra species. Interspecific sequence comparisons revealed conserved potential functional elements and suggested that the first 1000 bp upstream of the translation initiation site might be sufficient for authentic transcription. When functionally tested, transgenic Hydra recapitulated faithfully the previously described graded activation of HyDkk1/2/4 C expression along the body column as well as a sharp boundary of expression below the head, indicating that the promoter contains all elements essential for spatial and temporal HyDkk1/2/4 C expression control. Using these transgenic animals I investigated gland cell differentiation. Tracing individually labelled zymogen gland cells allowed me (i) to show that changes in position along the single body axis are accompanied by changes in gene expression and cell morphology; and (ii) to define a distinct ancestor-descendant relationship between zymgogen gland cells in the gastric region and granular mucous cells in the head using additionally histological and molecular data. In addition it could be demonstrated that during head regeneration (iii) a part of the mucous gland cell population in the head is directly derived from interstitial cells. The observations support the view that in Hydra both stem cell-based mechanisms and transdifferentiation are required for maintaining the different types of cells found along the body axis. The study describes the first transgenic Hydra line expressing a reporter gene under the control of a cell-type specific promoter.
 
(übersetzt):Zur Charakterisierung von wesentlichen regulatorischen Einflüssen, die Zellverhalten und zelluläre Plastizität in einem basalen Organismus kontrollieren, erzeugte ich transgene Hydren, die EGFP spezifisch in zymogenen Drüsenzellen exprimieren. Diese sind Derivate der interstitiellen Stammzelllinie und es konnte zuvor gezeigt werden, dass diese Zellen zwei Dickkopf ähnliche Proteine exprimieren, HyDkk1/2/4 A and HyDkk1/2/4 C (Augustin et al., 2006). Um Einsichten in die transkriptionelle Regulation von HyDkk1/2/4 C zu erlangen, isolierte ich orthologe 5’ flankierende Regionen aus vier verschiedenen Hydraarten. Interspezifische Sequenzvergleiche führten zur Identifikation von potentiell funktionalen Elementen und deuteten an, dass 1000 bp 5’ des Translationsstarts für eine korrekte Expression ausreichend sind. Der funktionale Test ergab, dass transgene Hydren das von HyDkk1/2/4 C bekannte gradierte Expressionsmuster einschließlich der deutlichen transkriptionellen Grenze unterhalb der Kopfregion zeigen. Der verwendete Promoter enthält somit alle essentiellen Elemente zur räumlichen und zeitlichen Kontrolle der HyDkk1/2/4 C Expression. Transgene Tiere wurden anschliessend zur Analyse von Drüsenzelldifferenzierung verwendet. Die Dokumentation von markierten Zellen entlang der Köpersäule ergab, dass Positionsänderungen mit Veränderungen der Genexpression und Zellmorphologie einhergehen. Weiterhin konnte mithilfe der EGFP markierter Zellen sowie anhand von histologischen und molekularbiologischen Daten gezeigt werden, dass gastrale zymogene Drüsenzellen Vorläufer von granulären mukösen sekretorischen Zellen des Kopfes sind und weiterhin, dass sich während der Kopfregeneration ein Teil der mukösen sekretorischen Zellen des Kopfes direkt aus interstitiellen Zellen ableitet. Diese Beobachtungen unterstützen die Sicht, dass in Hydra stammzellbasierte Differenzierung und Transdifferenzierung bei der Entstehung und Beibehaltung der Zellentypen entlang der Körpersäule eine Rolle spielen. Diese Studie beschreibt die erste transgene Hydralinie, in der die Expression eines Reporters unter der Kontrolle eines zelltypspezifischen Promoters steht.
 
Schlagworte:Hydra, regeneration, gland cell, transdifferentiation
 
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