Funktionelle Charakterisierung des Transkriptionsfaktors AP-2 delta
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Anhand detaillierter vergleichender Untersuchungen von wildtyp und AP-26 defizienten Mäusen konnten wir zeigen, dass AP-26 spezifische Expressionsmuster im Mittelhirndach und dem dorsalen Mittelhirn besitzt. Im Knockout kommt es zu einem sekundären, apoptotischen Verlust von Neuronen im Colliculus inferior, einer Struktur, die sich aus dem dorsalen Mittelhirn entwickelt. Diese Struktur stellt eine zentrale Schaltzentrale von auditorischen Signalen vom Hirnstamm zum Neokortex dar. Die Ableitung akustisch evozierter Potentiale im Neokortex ergab aber erstaunlicherweise, dass es trotz des Verlustes dieser wichtigen Struktur der zentralen Hörbahn zu einer Weiterleitung und Umgehung auditorischer Signale vom Hirnstamm zum Neokortex kommt. Diese erstaunliche neuronale Plastizität wurde bereits früher an Fledermäusen gezeigt, allerdings ohne dass die physiologische Grundlage und der Mechanismus hierfür auch nur ansatzweise bekannt sind. Unsere AP-25 defizienten Mäuse stellen somit ein exzellentes, experimentelles Modellsystem dar, um die funktionelle Anatomie der Adaptation der zentralen Hörbahn und das plastische Remodelling nach neuronalem Zelltod in der Maus zu studieren. Mit Hilfe der AP-25 Mausmutanten waren wir in der Lage, durch vergleichende whole genome Transkriptomanalysen aus mikrodisseziierten Mittelhirnproben von wildtyp und knockout Mäusen AP-25 spezifische Targetgene zu identifizieren, die im Kontext der Embryonalentwicklung in vivo eine wesentliche Rolle spielen. Nach RT-PCR Validiemng wurden die Expressionsmuster der transkriptionellen Regulatorgene Pitx2, Mef2c, Bhlhb4 und Pou4f3 durch in situ Expressionsanalysen in vivo verifiziert. Durch Chromatin Immunoprezipitation (ChlP) konnten wir zweifelsfrei zeigen, dass diese Gene direkte Targets von AP-26 sind und sich AP-25 belegte eis-regulatorische Bindungsstellen in den entsprechenden Genpromotoren befinden. Darüber hinaus konnten wir zeigen, dass bekannte Zielgene des Transkriptionsfaktors Pou4f3 im posterioren Mittelhirn herunterreguliert sind. Dieser Befund belegt, dass AP-26 eine zentrale Regulatorfunktion in der Spezifizierung und Erhaltung von Anlagen des posterioren Mittelhirns besitzt, die über ein Set an sekundären Regulatoren vermittelt wird und schließlich essentielle Genmuster in der weiteren neuronalen Differenzierung aktiviert. Da AP-2 Bindungsstellen im Genom abundant sind und zahlreiche Genpromotoren mehrere hiervon aufweisen, ist der sehr spezifische Verlust einzelner zentraler Regulatorgene nach AP-26 knockout ausgesprochen erstaunlich. Daraus ist zu folgem, dass die Bindung und Aktivierung einzelner spezifischer cis-regulatorischer Elemente in Genpromotoren ein Set an Kofaktoren und möglicherweise eine Interaktion mh Chromatinmodifikatoren erfordert. In den nun folgenden Arbeiten verfügen wir mit den knockout Mäusen über ein wesentliches in vivo Modell, solche Interaktoren zu identifizieren.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Regulation of integrin alpha10 expression in chondrocytes by the transcription factors AP-2epsilon and Ets-1. Biochem Biophys Res Commun. Jun 23;345(1):495-501 (2006)
Wenke, A.K., Rothhammer, T., Moser, M., Bosserhoff, A.K.
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Regulation of the noradrenaline neurotransmitter phenotype by the transcription factor AP2ß. J. Biol. Chem. 283: 16860-67 (2008)
Hong, S.J., T. Lardaro, M.S. Oh, Y Huh, Y. Ding, U.J. Kang, J. Kirfel, R. Buettner and K.S. Kim
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The cartilage-specific transcription factor Sox9 regulates AP-2epsilon expression in chondrocytes. FEBS J. May;276(9):2494-504 (2009)
Wenke, A.K., Grässel, S., Moser, M., Bosserhoff, A.K.
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The transcription factor TCFAP2C/AP-2gamma cooperates with CDX2 to maintain trophectoderm formation. Mol Cell Biol. Jul;30(13):3310- 20.(2010)
Kuckenberg, P., Buhl, S., Woynecki, T., van Fürden, B., Tolkunova, E., Seiffe, F., Moser, M., Tomilin, A., Winterhager, E., Schorle, H.
