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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-87039
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/8703/


Gothwal, Monika

Characterization of a mouse model overexpressing transcription factor NF-E2

Characterisierung eines Maus Modell mit einer Überexpression von NF-E2

Dokument1.pdf (4.802 KB) (md5sum: d4018f70952e34a92fd3793a7ac560e3)

Kurzfassung in Englisch

A transgenic mouse strain overexpressing NF-E2 display many features of MPN like thrombocytosis, enlarged stem and progenitor compartments, Epo-independent colony growth and a characteristic bone marrow histology. However, the mice do not display pathognomic features of PV like increased hematocrit, hemoglobin and RBC counts. On the other hand, the NF-E2 tg mice display increased siderin stainings in the spleen indicating enhanced RBC destruction. Therefore, the aim of this thesis was to analyse the RBC phenotype in the NF-E2 overexpressing tg mouse model.

The overexpression of NF-E2 in the hematopoietic lineages leads to increased expression of erythrocyte membrane and structural protein genes in the bone marrow of tg animals. Amongst the membrane protein genes analysed, significant upregulation of Spectrin alpha-1, erythroid protein band 4.1 (Epb4.1) and Band 3 was observed. In addition, the alpha and beta globin genes were found to be upregulated to different degrees, thus leading to an altered ratio of alpha/beta globin mRNA in the bone marrow. The overexpression of membrane cytoskeleton proteins renders the peripheral blood RBCs osmotically less fragile. The RBC turnover was also found to be decreased in the peripheral blood of tg mice as compared to wt littermates.

The peripheral blood of NF-E2 tg mice display an increased percentage of immature CD71+Ter119+ population as compared to the wt mice. Analysis of the tg mouse model shows that NF-E2 plays an important novel role in erythroid development during the maturation of reticulocytes to erythrocytes. During this process, they eliminate their internal organelles. However, in the NF-E2 overexpressing tg mice, the immature CD71+ and the mature Ter119+ reticulocytes display a higher amount of internal organelles like mitochondria and ribosomes as compared to the wt mice. Although the reticulocytes eliminate their internal organelles during in vitro maturation for 3 days, tg mice retain a higher percentage of mitochondria and ribosomes as compared to the wt mice. The NF-E2 tg mice are able to eliminate their mitochondria in the presence of depolarising drugs FCCP and ABT-737 during in vitro maturation indicating that the tg reticulocytes can be made to undergo maturation in the presence of external signals for mitochondrial elimination like a decrease in mitochondrial membrane potential.

Thus, NF-E2 overexpression leads to significant alterations in the erythroid compartment.


Kurzfassung in Deutsch

Das transgene Maus Modell mit einer Überexpression von NF-E2 zeigt viele Eigenschaften der MPN wie zum Beispiel eine Thrombozytose, ein vergrößertes Stamm- und Vorläuferzellkompartiment, Epo-unabhängiges Koloniewachstum und eine charakteristische Knochenmarkhistologie. Jedoch zeigen die Mäuse nicht die pathognomonischen Kennzeichen der PV wie erhöhte Werte für Hämatokrit, Hämoglobin und eine vermehrte Anzahl an Erythrozyten. Andrerseits zeigten die transgenen Mäuse als Hinweis auf einen erhöhten Abbau der Erythrozyten eine verstärkte Sidernfärbung, in der Milz. Auf der Grundlage dieser Befunde war das Ziel dieser Arbeit, die Analyse des erythrozytären Phänotyps.

Die Überexpression von NF-E2 in hämatopoetischen Zellen führt zu einer erhöhten Expression von erythrozytären Membran- und Strukturproteinen im Knochenmark von transgenen Tieren. Unter den analysierten Membranproteingenen, zeigten Spectrin alpha-1, Erythroid protein Band 4.1 (Epb4.1) und Band 3 eine signifikante Erhöhung der Expression. Erythrozyten aus NF-E2 überexprimierenden Mäusen zeigen des
Weiteren eine erhöhte osmotische Stabilität. Zusätzlich zeigte sich im Knochenmark eine differenzielle Erhöhung der Alpha- und Beta Globin Expression, die zu einem veränderten Alpha/Beta Globin Verhältnis führt. Die Abbaurate der Erythrozyten aus transgenen Mäusen zeigte zudem einen verminderten Umsatz der roten Blutkörperchen gegenüber wild-typischen Mäusen.
Im peripheren Blut von NF-E2 transgenen Mäusen konnte weiterhin ein erhöhter Anteil unreifer CD71+Ter119+ Vorläuferzellen im Vergleich zu wild-typischen Mäusen nachgewiesen werden. Die Analyse des transgenen Mausmodells zeigt somit, dass NF-E2 eine wichtige Rolle während der Reifung von erythroiden Vorläuferzellen zu adulten Erythrozyten spielt. Während dieser Entwicklung eliminieren Vorläuferzellen ihre Organellen. Allerdings zeigte sich, dass transgene NF-E2 überexprimierende Mäuse innerhalb der unreifen CD71+/Terr119+ und der reifen CD71-/Ter119+ Populationen im Vergleich zu wild-typischen Kontrolltieren einen erhöhten Anteil an Organellen (Mitochondrien und Ribosomen) aufweisen.

Wild-typische Retikulozyten eliminieren in vitro innerhalb von 3 Tagen ihrer Organellen, während in Retikulozyten aus transgenen Tieren ein erhöhter Anteil an Mitochondrien und Ribosomen messbar ist. Retikulozyten aus NF-E2 transgenen Mäusen sind allerdings vergleichbar zu wild-typischen Kontrollzellen in der Lage ihre Mitochondrien in der Anwesenheit von depolarisierenden Substanzen wie FCCP oder ABT-737 während der in vitro Reifung zu beseitigen.


SWD-Schlagwörter: Hämatopoese , Erythropoese , Mitochondrium , Myeloproliferatives Syndrom
Freie Schlagwörter (englisch): Transcription factor , NF-E2 , Erythropoiesis , Erythrocyte maturation , Myeloproliferative Neoplasms , Mitochondria
Institut: Sonstige Einrichtung
Fakultät: Fakultät für Biologie
DDC-Sachgruppe: Biowissenschaften, Biologie
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Pahl, Heike (PhD)
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 06.07.2012
Erstellungsjahr: 2012
Publikationsdatum: 08.08.2012
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