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Isolation, phylogenetische Analyse und Funktion von Wnt-Liganden aus Nematostella vectensis

Kusserow, Arne :
Isolation, phylogenetische Analyse und Funktion von Wnt-Liganden aus Nematostella vectensis.
[Online-Edition]
TU Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2005)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Isolation, phylogenetische Analyse und Funktion von Wnt-Liganden aus Nematostella vectensis
Language: German
Abstract:

Isolation, phylogenetische Analyse und Funktion von Wnt-Liganden aus Nematostella vectensis Die Wnt-Genfamilie kodiert für sekretierte Signalmoleküle, die über verschiedene Signalkaskaden fundamentale Entwicklungsprozesse, wie axiale Musterbildung, Zellschicksalsentscheidungen und die Entstehung von Erkankungen, in allen daraufhin untersuchten Tieren auslösen. Im Menschen sind 12 Subfamilien der Wnt-Liganden identifiziert worden. Sechs dieser Subfamilien sind auch in Ecdysozoen ( zum Beispiel: Anopheles gambiae und Caenorhabditis elegans) vertreten. Die Cnidaria (Nesseltiere) sind eine evolutionär sehr ursprüngliche Tiergruppe, deren Körper nur eine Körperachse, die oral-aboral Achse und zwei Keimblätter, Ectoderm und Endoderm besitzt. Die Anthozoa (Seeanemonen) gelten als die basale Gruppe der Cnidaria. In der Seeanemone Nematostella vectensis wurden zwölf verschiedene Wnt-Sequenzen identifiziert. Für die vorliegende Arbeit wurden Fragmente der Wnt-Transkripte von N. vectensis komplettiert und nach der Errechnung von molekularen Stammbäumen mit der Ausstattung mit Wnt-Liganden anderer Tiere verglichen. Die einzelnen N. vectensis Wnt-Sequenzen lassen sich mit guter statistischer Unterstützung in elf der zwölf im Menschen vorkommenden Wnt-Subfamilien einordnen. Fünf der Subgruppen gingen in der Evolution der Ecdysozoa verloren. Nach der allgemein gültigen Auffassung besteht ein direkter Zusammenhang zwischen der Komplexität des Genoms und der Morphologie von Organismen. Das wirft die Frage auf, zu welchem Zweck so einfache Organismen wie N. vectensis eine derart komplexe Ausstattung an Morphogenen besitzen. Die durchgeführten Expressionsanalysen zeigen, daß acht der Transkripte, in einer gestaffelten Anordnung entlang der Körpersäule der Planulalarve, exprimiert sind. Fünf im Ektoderm und drei im Endoderm. Eine solche Anordnung der Wnt-Expressionsdomänen ist auch im Gehirn von Wirbeltierembryonen zu finden. Das Expressionsmuster sowie Über- und Fremdexpressionsexperimente in N. vectensis und Xenopus laevis, weisen darauf hin, daß Wnt-Liganden eine zentrale Funktion in der Gastrulation und der Etablierung von Symmetrieachsen im Verlauf der Entwicklung von N. vectensis haben. Die komplexe Ausstattung an Wnt-Subfamilien muß in frühen vielzelligen Organismen vor über 650 Millionen Jahren entstanden sein, was darauf hinweist, daß diese Gengruppe eine Rolle bei der Evolution der verschiedenen Körperbauplänen rezenter Organismen spielte.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Isolation, phylogenetic analysis and function of Wnt-ligands in Nematostella vectensis The Wnt-Genefamilie encodes secreted signalling molecules wich regulate developmental processes like axial patterning and cell fate descision in all yet examinized animals. Defects in members of the Wnt-signalling cascades are also involved in human diseases like polyposis cancer of the colon and mammary cancer. 12 subfamilies of Wnt-ligands were identified in humans, six in Insects (Anopheles gambiae) and five in C.elegans. Cnidaria are evolutionary basal animals with a single body axis (oral-aboral) and two germ layers (ectoderm and endoderm). Anthozoans are the basal phylum within Cnidaria. 14 different Wnt-coding transcripts were identified in the starlet sea-anemone Nematostella vectensis. Here I report the identification of complete coding sequences of Wnt-transcripts from N. vectensis. Molecular phylogeny of the N. vectensis-transcripts and sequences from other animals produce 13 subfamilies with good statistical support. N. vectensis posess homologues of 12 of the subfamilies in humans, wich leads to the conclusion that subfamilies got secondarily lost during evolution of Ecdysozoa. Expression analysis shows that eight of the N. vectensis transcripts show a staggered array of overlapping expression domains along the primary body axis of the freeswimming planula larvae: five in the ectoderm and three in the endoderm. A similar array of Wnt-expression domains was also described in the central nervous system of developing vertebrate embryos (Krauss et al., 2002). Expression patterns and over- and misexpression experiments in N. vectensis and Xenopus laevis leads to the conclusion that Wnt-ligands controle gastrulation processes and the establishment of body axes during early development of N. vectensis. The surprising complexity of Wnt-genesubfamilies in the simple organism N. vectensis was evolved before the divergance of the evolutionary pathways of Cnidarians and Deuterostomes more than 650 million years ago and may have played a central role in evolution of the complex body plans of modern animals.English
Uncontrolled Keywords: Phylogenetische Analyse, Achsenbildung, Expression
Alternative keywords:
Alternative keywordsLanguage
Phylogenetische Analyse, Achsenbildung, ExpressionGerman
Wnt, expression, function, phylogenetic analysis, axis development, evolutionEnglish
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 570 Biowissenschaften, Biologie
Divisions: Biology
Date Deposited: 17 Oct 2008 09:22
Last Modified: 07 Dec 2012 11:51
Official URL: http://elib.tu-darmstadt.de/diss/000619
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-6196
License: Simple publication rights for ULB
Referees: Holstein, Prof. Dr. Thomas and Layer, Prof. Dr. Paul
Advisors: Holstein, Prof. Dr. Thomas
Refereed: 15 July 2005
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/619
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