dc.contributor.author
Kaynak, Bogac
dc.date.accessioned
2018-06-07T23:42:22Z
dc.date.available
2005-07-15T00:00:00.649Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/10863
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-15061
dc.description
1 Title Page and Table of Contents
2\. Introduction 1
3\. Materials and Methods 10
4\. Results 29
5\. Discussion 67
6\. Summary 82
7\. References 86
8\. Curriculum Vitae and Publications 95
9\. Appendix 97
dc.description.abstract
The present study approached the identification of molecular pathways involved
in the cardiac developmental process by addressing first a high-throughput
gene expression analysis in human and secondary the distinct functional
characterisation of a new potential key player, namely, DPF3, in model
organism. The gene expression profile showed disease-specific molecular
portraits of Tetralogy of Fallot (TOF) and Ventricular Septal Defects (VSD) as
well as genes involved in the biomechanical adaptation process due to pressure
overload. The combination of statistical analysis and the study design enabled
the separation of secondary adaptation-specific expression patterns from
effects attributable to primary cardiac dysdevelopment. In addition, a
chamber-specific genome-wide expression portrait of the normal human heart
could be provided. Moreover, a global molecular portrait of the normal and
diseased heart using a genome-wide approach including functionally unknown
genes was obtained. In the following a selection of those genes was subjected
to mouse whole mount in situ hybridisations in key stages of cardiogenesis.
The most appealing cardiac expression pattern was obtained for Dpf3, a
potential transcription factor, which was therefore selected for further
functional analysis. DPF3 belongs to the D4 family, which has been assigned to
the nervous system. DPF3/1 and DPF3/2 revealed a significant upregulation in
TOF malformations versus normal hearts. During mouse embryogenesis, Dpf3/1
showed expression in the cardiac crescent in E7.5 embryos. Moreover, Dpf3/1
was specifically expressed in the tubular heart, youngest somites and
presomitic mesoderm of E8.5 embryos. At E9.5, Dpf3 expression was detected in
the looping heart and the somites, as well as the developing brain and liver.
From E10.5 onwards expression of Dpf3/1 in the cardiac region decreased,
whereas expression in the developing nervous system and liver was getting more
prominent. Chicken in situ hybridisations of Dpf3 displayed expression in the
sinoatrial region of the developing heart. Bioinformatic analysis of the DPF3
promoter exhibited a RAREs/DR1 DNA binding site recognised by retinoic acid
receptor (RAR/RXR) heterodimers as well as COUPTF/RXR complexes. Thus, to gain
a better insight of the DPF3 in the retinoic acid signalling pathway, cultured
chicken embryos were subjected to all-trans-retinoic acid treatment.
Administration of an excess of all-trans-retinoic acid resulted in an
increased expression in the sinoatrial region of the looping heart and a
diminished expression in the neural tube suggesting a tissue specific
regulation of DPF3 mediated by retinoic acid receptors and COUPTFs in
cardiogenesis. Taken together the results of microarray analysis using human
samples in combination with model organism for distinct functional studies
opens a new window to understand cardiac adaptation and development.
de
dc.description.abstract
Die vorliegende Studie beschäftigt sich mit der Identifizierung von
molekularen Signalwegen, die an der Herzentwicklung beteiligt sind. Dazu wurde
zunächst im Hochdurchsatz eine Genexpressionsanalyse an humanen Proben
durchgeführt und darüber hinaus DPF3, ein neues potentielles Schlüsselprotein
in Modellorganismen funktionell charakterisiert. Die Genexpressionsprofile
zeigten krankheitspezifische molekulare Portraits des Morbus Fallot (TOF) und
des Ventrikelseptumdefekts (VSD). Ausserdem konnten Gene identifiziert werden,
die an der mechanischen Anpassung an eine erhöhte Druckbelastung beteiligt
sind. Das gewählte Studiendesign ermöglichte die getrennte Betrachtung von
Expressionsmustern spezifisch für sekundäre Anpassungsvorgänge und
Genprofilen, die aus der primären kardialen Fehlentwicklung resultieren. Des
weiteren wurde ein kammerspezifisches genomweites Expressionsportrait von
normalen humanen Herzen erstellt. Aus den Expressionsprofilen wurden
differentiell exprimierte, bisher uncharakterisierte Gene ausgewählt und im
folgenden in situ Hybridisierungen an Mausembryonen in Schlüsselstadien der
Herzentwicklung durchgeführt. Das auffälligste Herz-Expressionsmuster zeigte
der potentielle Transkriptionsfaktor Dpf3, der daher weiter funktionell
charakterisiert wurde. DPF3 gehört zur D4 Familie, deren Bedeutung bisher nur
im Nervensystem bekannt ist. Die Spleißformen DPF3/1 und DPF3/2 waren in TOF
fehlgebildeten Herzen signifikant stärker exprimiert als in normalen
Herzproben. Während der Herzentwicklung der Maus wurde in E7.5 Embryonen eine
starke Expression von Dpf3/1 im halbmondförmigen Herzfeld nachgewiesen.
Darüber hinaus war Dpf3/1 in E8.5 Embryonen besonders im tubulären Herz, den
jüngsten Somiten und dem präsomitischen Mesoderm exprimiert. Im Stadium E9.5,
konnte Dpf3 Expression in der Herzschleife und in den Somiten, sowie im sich
entwickelnden Gehirn und Leber detektiert werden. Vom Stadium E10.5 an zeigte
sich eine verstärkte Expression im sich entwickelnden Nervensystem und in der
Leber. In Huhn in-situ Hybridisierungen konnte die Expression von Dpf3 in der
sinoatrialen Region des sich entwickelnden Herzens detektiert werden. Die
bioinformatische Analyse des DPF3-Promoters zeigte eine RAREs/DR1 DNA-
Bindungsstelle, die von Retinsäure-Rezeptor Heterodimeren (RAR/RXR) und
COUPTF/RXR Komplexen erkannt wird. Um die potentielle Bedeutung von DPF3 in
der Retinsäure-Signalkaskade zu untersuchen wurden Huhnembryonen mit einem
Überschuss an all-trans-Retinsäure behandelt. Dies resultierte in einer
erhöhten Expression von Dpf3 in der sinoatrialen Region der Herzschleife und
einer verminderten Expression im Neuralrohr, was eine durch Retinsäure und
COUPTFs beeinflusste gewebespezifische Regulation von DPF3 vermuten lässt.
Zufammenfassend lässt sich sagen, dass die hier gezeigte Kombination von
humanen Microarray-Ergebnissen mit funktionellen Studien an Modellorganismen
neue Einblicke in Herzentwicklung und kardiale Anpassungsvorgänge liefert.
de
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
Congenital Heart Disease
dc.subject
Heart Development
dc.subject
in situ hybridisation
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::570 Biowissenschaften; Biologie::570 Biowissenschaften; Biologie
dc.title
GLOBAL TRANSCRIPTOME AND SPATIO-TEMPORAL GENE EXPRESSION ANALYSIS OF NORMAL
AND MALFORMED HEARTS
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Hans Lehrach
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Thomas Schmülling
dc.date.accepted
2005-06-24
dc.date.embargoEnd
2005-12-07
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-2005001821
dc.title.translated
GLOBALE TRANSKRIPTOM- UND SPATIO-TEMPORALE GENEXPRESSIONSANALYSE VON NORMALEN
UND MALFORMIERTEN HERZEN
de
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000001848
refubium.mycore.transfer
http://www.diss.fu-berlin.de/2005/182/
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000001848
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access