dc.contributor.author
Reichert, Kerstin
dc.date.accessioned
2018-06-07T15:43:01Z
dc.date.available
2004-05-26T00:00:00.649Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/1500
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-5702
dc.description
Inhaltsverzeichnis 1
1\. Einleitung 8
2\. Material und Methoden 21
3\. Ergebnisse 57
4\. Diskussion 77
5\. Zusammenfassung 94
6\. Literatur 98
Anhang 110
dc.description.abstract
Ziel der vorliegenden Arbeit war die Entwicklung eines Biotestsystems mit dem
es möglich ist, die biologische Wirkung von Umweltchemikalien wie zyklische
aromatische Kohlenwasserstoffe, polyhalogenierte Biphenyle, Steroide,
Pflanzenschutzmittel und Pharmazeutika in umweltrelevanten Konzentrationen in
den Medien Wasser und Boden abzuschätzen. Als Testsystem wurde die
schadstoffinduzierbare Genexpression auf ihre Verwendbarkeit als neuer
Ökotoxikologischer Biomarker überprüft. Der Bodennematode Caenorhabditis
elegans wurde als Testorganismus ausgewählt, da von ihm einerseits die gesamte
Erbinformation entschlüsselt ist und er andererseits schon seit Jahren
erfolgreich in ökotoxikologischen Studien eingesetzt wurde. Die Aufnahme der
Genexpression erfolgte mit Hilfe der DNA-Array Technologie. Als bevorzugte
Targetgene dienten Gene, die sich durch die obengenannten Substanzgruppen
induzieren lassen, insbesondere Phase I und II Gene der Biotransformation.
Darüber hinaus sollten noch weitere Gene mit einem hohen, Schadstoff
spezifischen Induktionspotenzial eingesetzt werden. Die Auswahl der auf dem
Celegans Toxchip zu verwendenden Gene wurde durch Untersuchungen mit einem
gesamtgenomischen DNA-Microarray von C. elegans vorgenommen. Dabei wurden als
Repräsentanten der obengenannten Schadstoffgruppen z.B. β-Naphthoflavon,
Atrazin, Clofibrat, Diethylstilbestrol und Fluoranthen eingesetzt. Durch diese
Untersuchungen konnten 66 relevante Gene identifiziert werden, die die
Grundlage für die Entwicklung des Celegans Toxchips bildeten. Nach der Auswahl
der Gene wurden entsprechende cDNA-Fragmente durch RT-PCR bzw. Klonierungen
hergestellt, überprüft, gereinigt und damit der eigentliche Celegans Toxchip,
ein Low-Densitiy DNA-Array, hergestellt. Die Einsatzfähigkeit und Sensitivität
als ökotoxikologisches Testsystem wurde mit Hilfe von sieben verschiedenen
Xenobiotika in jeweils drei unterschiedlichen Konzentrationen getestet. Durch
die Hybridisierungsexperimente mit dem Celegans Toxchip und den eingesetzten
sieben Xenobiotika β-Naphthoflavon, Atrazin, Endosulfan, Fluoranthen,
Clofibrat, Diethylstilbestrol und Tributylzinnchlorid konnten 33 der 66 Gene
des Celegans Toxchips konzentrationsabhängig induziert werden. Zu diesen
induzierten Genen gehören unter anderem 11 Gene der Cytochrom P450 Genfamilie
an. Fünf Gene kodieren für Vitellogenine, jeweils drei Gene für
Carboxylesterasen, UDP-Glucoronosyltransferasen und Hitzeschockproteine sowie
je zwei Gene für Glutathion-S-Transferasen. Im Vergleich mit etablierten
ökotoxikologischen Testsystemen wie dem Reproduktionstest konnte nachgewiesen
werden, dass der Celegans Toxchip eine sehr viel sensitivere Detektion der
Wirkung von Schadstoffen auf biologischer Ebene ermöglicht. Durch eine
gezielte Auswahl an schadstoffinduzierbaren Genen kann ein breites Spektrum an
Umweltchemikalien erfasst und bereits in geringen Konzentrationen nachgewiesen
werden.
de
dc.description.abstract
The aim of this work was the development of a new ecotoxicological test system
which allows the assessment of the ecotoxicological relevance of contaminants
in environmental relevant concentrations for e.g. cyclic aromatic
hydrocarbons, polyhalogenated biphenyle, steroids, herbizids and
pharmaceutics. As the screening system quantification of xenobiotically
induced gene expression was performed using two different types of DNA-Arrays.
The soil nematode Caenorhabditis elegans was selected as the test organism,
because it has been used successfully in ecotoxicological tests in the last
decades and its whole genome is sequenced. For the gene expression screen
phase I and II genes of the biotransformation system were the favoured genes.
In addition further genes with a high xenobiotic specific induction potential
(e.g. coding for heat shock proteins or vitellogenins) were selected. The
selection of these xenobiotic inducible genes based on whole genome C. elegans
DNA-Microarray experiments. The evaluation of the data of these experiments
revealed 64 genes as inducible through the applied xenobiotics
β-Naphthoflavone, Atrazine, Clofibrate, Diethylstilbestrol and Fluoranthene.
After the selection of relevant genes, a matching gene fragment for each gene
was produced by PCR. The quality and quantity of the fragments was checked,
the fragments were purified and afterwards spotted as a low densitiy DNA
array. The so called Celegans Toxchip is a new system to investigate the gene
expression of several xenobiotic inducible genes in one experiment. The
Celegans Toxchip hybridisation experiments were performed with
β-Naphthoflavone, Atrazine, Endosulfan, Fluoranthene, Clofibrate,
Diethylstilbestrol and Tributyltinchlorid The experiments for the used
xenobiotics revealed an induction of 33 genes of total 66 genes on the
Celegans Toxchip. From the induced genes belong 11 to the CYP gene family.
Five genes are coding for vitellogenines, each three for UDP-
Glucoronosyltransferases, heatshock proteins, carboxylesterases and two for
glutathione S-transferases. Further five genes, the cytochrom b5 gene vem-1,
the gene col-38 coding for collagene, the gene mtl-1 coding for
metallothionine and the two genes C29F7.2 and F58H1.2, coding for proteins
with unknown function were as well induced through the applied xenobiotics.
The sensitivity of this new ecotoxicological testsystem was up to 200 times
higher as a reproduction test in liquid medium. The results of this study show
very clear that the xenobiotically induced gene expression of the nematode C.
elegans is a very sensitive new endpoint for the detection of biological
active substances in the environment.
en
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
biomonitor test
dc.subject
gene expression
dc.subject
Caenorhabditis elegans
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::570 Biowissenschaften; Biologie::570 Biowissenschaften; Biologie
dc.title
Der Celegans Toxchip
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Rudolf K. Achazi
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Monika Hilker
dc.date.accepted
2004-05-24
dc.date.embargoEnd
2004-05-28
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-2004001305
dc.title.subtitle
Entwicklung und Validierung eines Biomonitor-Tests auf Grundlage der
schadstoffinduzierbaren Genexpression von Caenorhabditis elegans
dc.title.translated
The Celegans Toxchip:
en
dc.title.translatedsubtitle
Development and validation of a biomonitor test based on the xenobiotically
induced gene expression of Caenorhabditis elegans
en
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000001237
refubium.mycore.transfer
http://www.diss.fu-berlin.de/2004/130/
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000001237
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access