Please use this identifier to cite or link to this item: http://doi.org/10.25358/openscience-4614
Authors: Tesmer-Wolf, Marieke
Title: Untersuchung zur Rolle der Epigenetik bei der Pluripotenz und chronisch entzündlichen Darmerkrankungen
Online publication date: 15-Sep-2016
Language: german
Abstract: Im ersten Teil dieser Arbeit wurde die Rolle der Epigenetik bei den chronisch entzündlichen Darmerkrankungen (CED) Morbus Crohn (CD) und Colitis ulcerosa (UC) untersucht. Dabei wurde die Promotormethylierung von verschiedenen Kandidatengenen analysiert, die in die Immunantwort oder die intestinale Barrierefunktion involviert sind. Die entzündlichen Colon-Proben der CD-Patienten zeigten für IL17REL im Vergleich zu den nicht-entzündlichen Proben der CD-Patienten und den Kontrollproben sowie für MUC6 nur im Vergleich zu den Kontrollproben eine signifikant höhere Methylierung Die entzündlichen Colon-Proben der UC-Patienten wiesen für MUC6 und IL17REL eine signifikant höhere Methylierung als die nicht-entzündlichen Proben der UC-Patienten und die Kontrollproben auf. Die Methylierung von MUC6 war auch in den nicht-entzündlichen Proben der UC-Patienten im Vergleich zu den Kontrollproben signifikant erhöht. MUC2 und PAX5 zeigten in den entzündlichen Proben der UC-Patienten im Vergleich zu den Kontrollproben eine signifikant höhere Methylierung, MUC15 hingegen eine signifikant niedrigere Methylierung. Diese Befunde unterstützen Literaturdaten, dass die Pathogenese von CED mit Veränderungen der DNA-Methylierung und Genregulation assoziiert ist. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurden murine multipotente adulte Keimbahnstammzellen (maGSCs) und männliche ESCs von verschiedenen Maus-Stämmen vergleichend bezüglich der Methylierung von gesicherten (Oct4 und Nanog) und putativen (Lrrc34 und Stra8) Pluripotenzmarkergenen, von Pluripotenz-assoziierten miRNA-Genen (miR290-Cluster, miR302-Cluster) sowie von vier geprägten Genen (Meg3, H19, Igf2r und Snrpn) untersucht, um die Pluripotenz von murinen maGSCs und den Status von Lrrc34 und Stra8 als Pluripotenzgene zu untermauern. ESCs und maGSCs waren sich bezüglich der Methylierung sehr ähnlich und wiesen eine für pluripotente Zellen typische starke Hypomethylierung von Oct4, Nanog, Lrrc34, miR290 und miR302 im undifferenzierten Zustand sowie einen deutlichen Anstieg der Oct4-, Nanog- und Lrrc34-Methylierung nach Differenzierung mit Retinsäure auf. Die geprägten Gene waren in undifferenzierten maGSCs generell etwas niedriger methyliert als in undifferenzierten ESCs. Nach Differenzierung der maGSCs mit Retinsäure zeigten drei der vier geprägten Gene (Meg3, H19 und Igf2r) eine Erhöhung der Methylierung auf annähernd somatische Methylierungsmuster. Bei einer Differenzierung von ESCs und maGSCs auf Gelatine stieg die Methylierung von Oct4, Nanog, miR-290 und miR-302 in ESCs an, während sie bei maGSCs zurückging oder unverändert blieb. Diese Befunde unterstützen die Pluripotenz und das Potenzial von maGSCs für die regenerative Medizin sowie den Status von Lrrc34 als ein neues Pluripotenzgen.
In the first part of this doctoral thesis, the role of epigenetics in the inflammatory bowel diseases (IBD) Crohn´s disease (CD) and ulcerative colitis (UC) was studied. To this end, tissue samples of patients with CD or UC and tissue samples of healthy individuals (controls) were collected and the promotor methylation of several candidate genes known to play a crucial role in the intestinal barrier function and immune response were analyzed. The inflamatory colon samples of CD patients showed a significantly higher methylation status of the IL17REL gene in comparison to non-inflamatory CD colon samples and control samples., In addition, the inflamatory colon samples of CD patients displayed significantly higher methylation levels of MUC6 compared to control samples. The inflamatory colon samples of UC patients exhibited significantly higher methylation levels of IL17REL and MUC6 compared to non- inflamatory colon samples of UC patients and control samples. The methylation of MUC6 was also significantly higher in non-inflamatory samples of UC patients compared to control samples. MUC2 and PAX5 showed significantly higher methylation levels in inflamatory UC samples compared to control samples. In contrast, MUC15 methylation was significantly lower in inflamatory colon samples of UC patients than in control samples. These findings support the assumption, that the pathogenesis of IBD goes along with alterations of the DNA methylation and gene regulation. In the second part of this doctoral thesis, multipotent adult germline stem cell (maGSC) lines and male embryonic stem cell (ESC) lines from different mouse strains were analyzed regarding the methylation status of known pluripotency marker genes (Nanog and Oct4), putative pluripotency marker genes (Lrrc34 and Stra8), pluripotency-associated miRNA genes (miR-290 and miR-302 Cluster) and several imprinted genes (H19, Igf2r, Meg3 and Snrpn) to further substantiate the pluripotency of maGSC and the status of Lrrc34 and Stra8 as pluripotency genes. ESCs and maGSCs showed similar methylation profiles with a hypomethylation of Oct4, Nanog, Lrrc34, miR-290 and miR-302 typical for pluripotent cells in the undifferentiated state and a marked increase of Oct4, Nanog and Lrrc34 methylation after differentiation with retinoic acid. Methylation levels of imprinted genes were generally lower in undifferentiated maGSCs compared to those in undifferentated ESCs. Three imprinted genes (Meg13, H19 and Igf2r) displayed an increase of methylation to nearly somatic imprinting patterns after differentiation of maGSCs with retinoic acid,. The differentiation of ESCs and maGSCs on gelatine lead to an increase of Oct4, Nanog, miR-290 and miR-302 methylation in ESCs, but decreased or unchanged methylation values in maGSCs These findings support the pluripotency and the potential of maGSCs for regenerative medicine as well as the status of Lrrc34 as a new pluripotency gene.
DDC: 570 Biowissenschaften
570 Life sciences
Institution: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department: FB 10 Biologie
FB 04 Medizin
Place: Mainz
ROR: https://ror.org/023b0x485
DOI: http://doi.org/10.25358/openscience-4614
URN: urn:nbn:de:hebis:77-diss-1000006799
Version: Original work
Publication type: Dissertation
License: In Copyright
Information on rights of use: https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent: 122 Blätter
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