Funktionelle Analyse der Regulation des Cnidaria-Brachyury-Gens in Nematostella vectensis (Anthozoa) und Hydra vulgaris (Hydrozoa)

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Das T-box-Gen Brachyury ist einer der entscheidenden Faktoren in der Entwicklung des Mesoderms bei Vertebraten. In den letzten Jahren konnte ich ein Brachyury-Homolog aus der Anthozoa Nematostella vectensis sowie zwei unterschiedlich regulierte Paraloge des Transkriptionsfaktors Brachyury aus der Hydrozoa Hydra vulgaris isolieren. In zwei sich ergänzenden Doktorarbeiten wollen wir die Regulation von Brachyury auf der vergleichenden und funktionellen Ebene untersuchen. Unsere Resultate legen nahe, dass in Hydra zwei Kandidaten, der Transkriptionsfaktor des Wnt-Signalweges TCF und das Homeoboxprotein Goosecoid an der Regulation von Brachyury beteiligt sind. Die Bindung dieser Proteine (rekombinant und endogen) an putative Bindungsstellen im Brachyury-Promoter soll durch EMSA und Supershift-Analyse getestet werden. Um weitere DNA-bindende Proteine zu isolieren, werden wir einen Hefe1-Hybrid-Screen mit einer bereits vorhandenen Bank durchführen. In der zweiten Arbeit werden wir die Rolle des TGF-ß-Signalweges in der Regulation von Nematostella Brachyury funktionell durch Mikroinjektion von mRNA / DNA in Embryonen untersuchen. In Vertebraten wird Brachyury durch Activin/Nodal-related, Mitglieder der TGF-ß-Superfamilie, aktiviert. Wir haben in Vorarbeiten ein TGF-ß-Molekül von Nematostella sowie alle downstream-Komponenten (Typ1/2 Rezeptoren, Smad2) des Activin/Nodal-Signalweges isoliert. Weiterhin wollen wir den minimalen Promoter durch Injektion von Deletionskonstrukten des Promoters bestimmen. Diese Experimente sollen wichtige Komponenten des genetischen Netzwerkes von Brachyury offenlegen und Einblick in die Änderungen der Genfunktion auf der Ebene von cis-regulatorischen Bereichen während des Überganges von den diploblastischen zu den triploblastischen Tieren geben.