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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-86953
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/8695/


Rödel, Philipp

Quantitative Analyse des auxininduzierten miR160/ARF-Regelkreises in Physcomitrella patens

Quantitative analysis ot the auxin induced miR160/ARF regulatory circuit in Physcomitrella patens

Dokument1.pdf (5.959 KB) (md5sum: 4e9283867c738047967c0ce082503cd1)

Kurzfassung in Deutsch

Die Differenzierung von Chloronema zu Caulonema ist ein experimentell gut zugänglicher Entwicklungsschritt im Lebenszyklus von Physcomitrella patens. Das Protonema bietet mit wenigen Zelltypen und einfachen Kulturbedingungen geeignete Voraussetzungen für quantitative Untersuchungen. Die Induktion von Chloronema zu Caulonema durch Auxin wurde hier als experimentelles System zur Untersuchung des Auxinsignalwegs weiterentwickelt.

Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt in der Untersuchung des miR160/ARF-Regelkreises. Dieser wird hier als Regulator der Differenzierung von Chloronema zu Caulonema charakterisiert. Es wurde ein Modell entwickelt, das den miR160/ARF-Regelkreis als auxininduzierten, microRNA-vermittelten 'Incoherent Feed-Forward Loop' darstellt.
Auf der Basis der standardisierten Auxininduktion wurde das Verhalten des Regelkreises mit Northern Blots quantifiziert. Die miR160 reguliert dabei die ARF-Transkriptionsfaktoren (Auxin Response Factors) posttranskriptionell, was in der Spaltung der ARF-Transkripte resultiert. Es erwies sich, dass das resultierende 3’ Fragment unerwartet stabil ist.
Für die Untersuchung der Halbwertszeit wurde die transkriptionelle Inhibition mit Phenanthrolin für Physcomitrella patens etabliert. Tatsächlich konnte nachgewiesen werden, dass kein großer Unterschied zwischen der Stabilität des Transkripts und des 3’-Fragments besteht. Erstmalig wird hier die Hypothese aufgestellt, dass die ARF 3’-Fragmente sekundär mit einer CAP-Struktur versehen werden und dies die hohe Stabilität bedingt. Es ist auch anzumerken, dass diese Stabilität des 3'-Fragments bei der Interpretation von Transkriptomdaten Probleme verursacht, wenn das Signal des detektierten 3’-Fragments dem Transkript zugerechnet wird.

Die Ergebnisse zeigen die Eignung von Physcomitrella patens als Modellorganismus
für die systembiologische Untersuchung pflanzlicher Signalwege.


Kurzfassung in Englisch

The differentiation of chloronema to caulonema is an experimentally well-accessible developmental step in the life cycle of Physcomitrella patens. The protonema offers a few simple cell types and culture conditions suitable for quantitative investigations.
The induction of chloronema to caulonema by auxin was further developed here as an experimental system for studying the auxin signalling pathway.

The focus of this work lies in the investigation of miR160/ARF regulatory circuit. It was characterized here as a regulator of differentiation of chloronema to caulonema. We developed a model that represents the miR160/ARF regulatory circuit as auxin induced, microRNA-mediated incoherent feed-forward loop.
On the basis of the standardized auxin treatment the behavior of the regulatory circuit was quantified by Northern blots. The miR160 regulates thereby the ARF transcription factors (auxin response factors) posttranscriptionally, resulting in the cleavage of ARF transcripts. It turned out that the resulting 3' fragment is unexpectedly stable.
For the investigation of the half-life the transcriptional inhibition with phenanthroline for Physcomitrella patens has been established. In fact it was demonstrated that no big difference between the stability of the transcript and the 3'fragment exists. For the first time here, the hypothesis is developed that the ARF 3' fragments are provided with a secondary CAP-structure which causes the high stability of this. It should also be noted that this stability of the 3' fragments could cause problems in the interpretation of transkriptome data if the signal of the detected 3' fragment is attributed the transcript.

The results demonstrate the suitability of Physcomitrella patens as a model organism for systems biology analysis of plant signaling pathways.


SWD-Schlagwörter: Indolylessigsäure <3-> , miRNS , Physcomitrella patens , Funariaceae , Mathematische Modellierung , Überexpression , Small RNA , Program Slicing , Pro
Freie Schlagwörter (deutsch): mRNS Spaltung , katalytische Spaltung
Freie Schlagwörter (englisch): mRNA cleavage , catalytic cleavage
Institut: Institut für Biologie 2
Fakultät: Fakultät für Biologie
DDC-Sachgruppe: Biowissenschaften, Biologie
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Reski, Ralf (Prof. Dr.)
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 23.07.2012
Erstellungsjahr: 2012
Publikationsdatum: 25.07.2012
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