Funktionelle Charakterisierung von CREM-Isoformen in männlichen Keimzellen

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Während der Spermatogenese ist für die terminale Differenzierung befruchtungsfähiger Spermien die korrekte sequentielle Genexpression in den Keimzellen eine conditio sine qua non. Zur Regulation der mRNA-Expression in Spermatiden kommt dem Transkriptionsfaktor cAMP responsive element modulator (CREM) eine besondere Bedeutung zu. Nach Bindung von spezifischen CREM-Isoformen an ein cAMP responsive element (CRE) in der Promotorregion von Zielgenen kann die Transkription über den cAMP Signaltransduktionsweg beeinflusst und die Genexpression in männlichen Keimzellen reguliert werden. Die essentielle Bedeutung von CREM für die Spermatogenese wird bei Mäusen deutlich, bei denen das CREM-Gen inaktiviert wurde. Sie waren nicht fortpflanzungsfähig und ihre Spermatogenese vollzog sich lediglich bis zum Stadium der runden Spermatiden. Bei Männern mit einem Spermatidenreifungsdefekt kam es nicht zur vollständigen Ausdifferenzierung der Spermatiden, die CREM Expression war hier drastisch vermindert. Durch Mechanismen wie alternative Promotorverwendung, alternatives Exonspleißen und alternative Translationsinitiation entstehen bei der CREM-Genexpression funktionell unterschiedliche CREM-Proteine mit aktivierendem oder reprimierendem Potential auf die Zielgenexpression. Für die beiden Isoformen Theta2-F-G-H-Ib und Theta2-G-H-Ib erfolgte die funktionelle Zuordnung "Repressor" bisher ausschließlich auf Grund der Exonzusammensetzung der Transkripte, d.h. auf mRNA-Ebene. Dadurch, dass in diesen beiden Isoformen Exon Theta2 direkt an Exon F respektive G gespleißt ist, kommt es zu einer Unterbrechung des bekannten Leserasters. Ziel dieser Untersuchung war es zu klären, ob von den CREM-mRNA Isoformen Theta2-F-G-H-Ib und Theta2-G-H-Ib Proteine translatiert werden, ob diese Proteine dann in-vitro sequenzspezifisch an die DNA binden können und ob sie funktionell als transkriptionale Aktivatoren oder Repressoren fungieren. Im Western Blot wurden Translationsprodukte sowohl ganzer Länge sowie kürzere Formen von CREM-Theta2-F-G-H-Ib nachgewiesen, wohingegen von CREM-Theta2-G-H-Ib nur Proteine gebildet wurden, bei denen die Translation erst in Exon G beginnt. Eine spezifische Bindung der Proteine an die DNA konnte bei allen Proben, die CREM-Translationsprodukte enthielten, mittels Electrophoretic Mobility Shift Assay nachgewiesen werden. Die Luziferase-Reportergen-Analyse zeigte, dass die pcDNA/cBeta abhängige Aktivierung des Reportergenkonstrukts bei CREM-Theta2-F-G-H-Ib, nicht jedoch bei CREM-Theta2-G-H-Ib signifikant inhibiert wurde und weist somit auf eine überwiegende Repressorfunktion der von CREM-Theta2-F-G-H-Ib kodierten Proteine hin. Die transkriptionale Aktivität von CREM-Theta2-G-H-Ib konnte nicht eindeutig ermittelt werden.

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