dc.contributor.author
Zakrzewski, Anne-Christin
dc.date.accessioned
2018-06-07T21:38:42Z
dc.date.available
2011-12-20T09:40:29.554Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/8209
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-12408
dc.description.abstract
Annelida are a well-known group of segmented, worm-like organisms, whose most
characteristic features are prominent, often bizarrely formed chaetae. These
structures have long been discussed as being an autapomorphy of the annelid
ancestor, as similar structures of other taxa, such as Myzostomida and
Brachiopoda, were interpreted to be of independent evolutionary origin. The
process of chaetae formation (chaetogenesis) has long been studied on the
ultrastructural level, but many aspects remained poorly understood, as data
from other levels of investigation are missing. Thus, the aim of this study is
to characterize chaetae-specific cells on a novel level using a combined
strategy of structural and molecular methods. In the process of the
Platynereis dumerilii transcriptome and genome project, random in situ-
hybridization screening revealed a set of marker candidates that provide the
first-time opportunity to gain new insights into chaetogenesis. The cellular
localization of these markers was investigated using ultrastructural,
immunhistochemical and various in situ-hybridization methods, revealing
fifteen molecular markers that specifically characterize two different cell
types that are involved in chaetogenesis, namely the chaetoblast and the
proximal follicle cells. Furthermore, this set of highly specific markers
enabled the first comparative analyses of chaetae-producing cells of the
annelid Capitella teleta, the myzostomid Myzostoma cirriferum and the
brachiopod Macandrevia cranium. For some of the P. dumerilii markers,
orthologous sequences were found in the other study organisms where their
expression is localized in homologous cell types, thus providing the first
molecular evidence for homology of chaetae of Annelida, Myzostomida and
Brachiopoda. Computational analyses of the marker sequences reveal a variety
of amino acid motifs and domains that might indicate potential functions.
Among these, the chitin synthases linked to a myosin motor domain (MMD) appear
to be of special interest, as this study shows that the sampled
lophotrochozoans possess an unexpected diversity of these enzymes, of which
representatives of two chitin synthase groups appear to have a
chaetoblastspecific expression in the studied organisms. As evolutionary
analyses of chitin synthases indicate that the last common ancestor of
Annelida, Myzostomida, Brachiopoda and Mollusca featured three MMD-linked
chitin synthases, it is hypothesized that the ancestral function of these
enzymes is the formation of homologous chaetae and other chitinous structures,
potentially even shells. As the phylogenetic relationships among
Lophotrochozoa are far from being solved, the investigation of all remaining
lophotrochozoan taxa, using the combined methodological procedures established
in this study, is necessary to infer the exact evolutionary origin of the
homologous chaetae of Annelida, Myzostomida and Brachiopoda.
de
dc.description.abstract
Annelida sind eine gut bekannte Gruppe von segmentierten, wurmförmigen
Organismen, deren charakteristischste Merkmale ausgeprägte und oft bizarr
gestaltete Borsten (Chaetae) sind. Diese Strukturen wurden seit langem als
Autapomorphie der Anneliden-Stammart diskutiert, da ähnliche Strukturen
anderer Taxa, z.B. Myzostomida und Brachiopoda, als Resultat eines
unabhängigen evolutiven Ursprungs interpretiert wurden. Der Prozess der
Borstenbildung (Chaetogenese) wurde seit langem auf ultrastruktureller Ebene
untersucht, aber viele Aspekte blieben unklar, da Daten anderer
Vergleichsebenen fehlen. Das Ziel dieser Studie ist es daher, Borsten-
spezifische Zellen auf einer neuen Ebene zu untersuchen, und zwar durch eine
kombinierte Strategie aus strukturellen und molekularen Methoden. Im Zuge des
Transkriptom- und Genom-Projektes von Platynereis dumerilii wurde eine Reihe
an Marker-Kandidaten durch zufällige in-situ-Hybridisierung identifiziert, die
die erstmalige Möglichkeit bieten, neue Erkenntnisse über die Chaetogenese zu
gewinnen. Die zelluläre Lokalisierung dieser Marker erfolgte durch
ultrastrukturelle, immunhistochemische, sowie verschiedenste Verfahren der in-
situ-Hybridisierung und lieferte fünfzehn molekulare Marker, die zwei
verschiedene in der Chaetogenese involvierte Zelltypen spezifisch
charakterisieren, nämlich den Chaetoblasten und die proximalen Follikelzellen.
Außerdem ermöglicht dieses Set von hochspezifischen Markern die ersten
vergleichenden Analysen von Borsten-bildenden Zellen des Anneliden Capitella
teleta, des Myzostomiden Myzostoma cirriferum und des Brachiopoden Macandrevia
cranium. Im Fall mehrerer Marker aus P. dumerilii wurden orthologe Sequenzen
in den anderen untersuchten Organismen gefunden, wo deren Expression in
homologen Zelltypen lokalisiert ist und somit die ersten molekularen Indizien
für die Homologie der Borsten der Annelida, Myzostomida und Brachiopoda
liefert. Computer-gestützte Analysen der Markersequenzen zeigen eine Reihe an
Aminosäure-Motiven und -Domänen, die auf potentielle Funktionen hindeuten
könnten. Unter diesen erscheinen vor allem die mit einer Myosin-Motordomäne
(MMD) verbundenen Chitinsynthasen von besonderem Interesse, da diese Studie
eine unerwartete Diversität dieser Enzyme in den verfügbaren Lophotrochozoen
nachweist, wobei die Vertreter von zwei Chitinsynthase-Gruppen anscheinend
eine Chaetoblasten-spezifische Expression in den untersuchten Organismen
besitzen. Da die evolutiven Analysen der Chitinsynthasen nahelegen, dass der
letzte gemeinsame Vorfahr von Annelida, Myzostomida, Brachiopoda und Mollusca
drei MMD-gekoppelte Chitinsynthasen besaß, wird hypothetisiert, dass die
ursprüngliche Funktion dieser Enzyme die Bildung homologer Borsten und anderer
chitinöser Strukturen ist, möglicherweise sogar die Bildung von Schalen. Da
die phylogenetischen Beziehungen innerhalb der Lophotrochozoa noch nicht
einmal annähernd geklärt sind, ist die Untersuchung aller verbleibenden
Subtaxa der Lophotrochozoa unter Verwendung der in dieser Studie etablierten
kombinierten Methodik nötig, um den genauen evolutiven Ursprung der homologen
Borsten von Annelida, Myzostomida und Brachiopoda abzuleiten.
de
dc.format.extent
VII, 126 S.
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
lophotrochozoa
dc.subject
gene expression
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::570 Biowissenschaften; Biologie
dc.title
Molecular characterization of chaetae formation in annelida and other
lophotrochozoa
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Klaus Hausmann
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Thomas Bartolomaeus
dc.date.accepted
2011-12-16
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000035053-3
dc.title.translated
Molekulare Charakterisierung der Borstenbildung von Anneliden und anderen
Lophotrochozoa
de
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000035053
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000010444
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access