Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Differentielle Genexpression im Rückenmark von Fibroblastenwachstumsfaktor-2 (FGF-2) knock-out Mäusen

Schlarmann, Katrin

Fibroblast growth factor-2 (FGF-2) binds directly to proteins of the splicing-machinery, particularly to the survival of motoneuron (SMN)-protein and the splicing factor subunit SF3a66 (CLAUS et al., 2003, 2004; GRINGEL et al., 2004). These interactions suggest that FGF-2 influences pre-mRNA splicing. Therefore, alternative splicing of specific transcripts was analyzed in spinal cords of FGF-2 knock-out mice. Evidence of alternatively spliced mRNA transcripts in the absence of FGF-2 would indicate a possible regulatory function of FGF-2 while interacting with components of the splicing-machinery. First, a screening-experiment was performed to examine alternatively spliced transcripts in the spinal cord (JENSEN et al., 2000). This approach did not detect alternatively spliced mRNAs, but it proved that several genes in the spinal cord of FGF-2 knock-out mice are expressed differentially. Second, spinal cords of FGF-2 knock-out and wild-type mice were analyzed by using semiquantitative reverse transcriptase polymerase chainreaction (RT-PCR). The following results were obtained in spinal cords of FGF-2 knock-out mice:   •         The expression of the metabotropic glutamate receptor 1 (mGluR1) is up-regulated significantly . •         The expression of the AMPA-type glutamate receptor subunits 3 and 4 (ionoGluR3 + 4) is down-regulated significantly. •         The expression of the dopamine receptor 1 (D1R) is up-regulated significantly.   In addition, D1R-mRNA was localized in multipolar neurons of the entire grey matter in the thoracic spinal cord, particularly in motoneurons, of wild-type and FGF-2 knock-out mice, as detected by in-situ hybridization. The present work provides insights into differential gene expression in the absence of FGF-2.  Thus, FGF-2 has a regulating effect on transcription of specific genes.

Der Fibroblastenwachstumsfaktor-2 (FGF-2) bindet direkt an Proteine der Spleissing-Maschinerie, wie das survival of motoneuron (SMN)-Protein und die Spleissfaktoruntereinheit SF3a66 (CLAUS et al., 2003, 2004; GRINGEL et al., 2004). Diese Interaktionen legen die Vermutung nahe, dass FGF-2 einen Einfluss auf das prä-mRNA-Spleissen besitzt. Im Rückenmark von FGF-2 knock-out Mäusen wurde daher alternatives Spleissen bestimmter Transkripte analysiert. Ein Nachweis von alternativ-gespleissten mRNA-Transkripten bei FGF-2-Abwesenheit wäre ein Hinweis auf eine mögliche regulatorische Funktion von FGF-2 im Zusammenspiel mit Komponenten der Spleissing-Maschinerie. Hierzu wurde zunächst ein "Screening"-Experiment durchgeführt, bei dem bekannte, alternativ-gespleisste Transkripte im Rückenmark untersucht wurden (JENSEN et al., 2000). Diese Suche ergab keinen Hinweis auf alternativ-gespleisste mRNAs in FGF-2 knock-out Mäusen, erbrachte aber den Nachweis, dass mehrere Gene im Rückenmark von FGF-2 knock-out Mäusen differentiell exprimiert werden. Mit semiquantitativer Reverser Transkriptase-Polymerase-Kettenreaktion (RT-PCR) wurde das Rückenmark von FGF-2 knock-out- und Wildtyp-Mäusen analysiert. Folgende Befunde wurden dabei im Rückenmark von FGF-2 knock-out Mäusen erhoben:   •         Die Expression des metabotropen Glutamatrezeptors (mGluR1) wird signifikant hochreguliert. •         Die Expression der ionotropen Glutamatrezeptoruntereinheiten 3 und 4 vom AMPA-Typ (AMPA-GluR3 + 4) wird signifikant hinunterreguliert. •         Die Expression des Dopamin1-Rezeptors (D1R) wird signifikant hochreguliert.   Zusätzlich wurde in Wildtyp- und FGF-2 knock-out Mäusen mittels in-situ-Hybridisierung D1R-mRNA in multipolaren Nervenzellen der gesamten grauen Substanz des zervikalen Rückenmarks, besonders in Motoneuronen des Ventralhorns, lokalisiert. Im Rahmen dieser Arbeit ist es gelungen, differentielle Genexpression in Abwesenheit von FGF-2 nachzuweisen. Damit wurde gezeigt, dass FGF-2 einen regulierenden Effekt auf die Transkription bestimmter Gene hat. Da die Mechanismen, über die FGF-2 eine Expressionsänderung bewirkt, größtenteils noch unbekannt sind, sind weitere Untersuchungen erforderlich.

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Schlarmann, Katrin: Differentielle Genexpression im Rückenmark von Fibroblastenwachstumsfaktor-2 (FGF-2) knock-out Mäusen. Hannover 2006. Tierärztliche Hochschule.

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