1. Untersuchungen zur Rolle des Transkriptionsfaktors 'Krueppel-like factor 4' in der Sertoli-Zelle der Maus
- Author
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Godmann, Maren and Renkawitz-Pohl, Renate (Prof. Dr.)
- Subjects
Immediate-early gene ,endocrine system ,Sertoli-Zelle ,Transkriptionsfaktor ,Unmittelbar frühes Gen ,Polyadenylierung ,Life sciences ,Biowissenschaften, Biologie ,Krueppel-like factor 4 ,Sertoli cell, polyadenylation ,Hoden ,2006 ,urogenital system ,Life sciences -- Biowissenschaften, Biologie ,Sertoli cell ,stomatognathic system ,ddc:570 ,embryonic structures ,sense organs ,polyadenylation - Abstract
Krueppel-like factor (Klf4) is a zinc-finger transcription factor, which is strongly expressed in postmitotic epithelial cells of different tissues, e.g. the colon, the stomach and the skin. Klf4 is essential for the terminal differentiation of these cells and involved in the cell cycle regulation. Klf4 null mice die shortly after birth due to a loss of skin barrier function. The Krueppel-like factor 4 is also expressed in the testis: there is a high Klf4 mRNA abundance in round spermatids and Klf4 expression is strongly inducible in testicular Sertoli cells after treatment with the follicle-stimulating hormone (FSH). In order to uncover the role of this zinc-finger transcription factor in Sertoli cells we deleted Klf4 specifically in mouse Sertoli cells using the cre/loxP system. Adult mutant mice were fertile. They produced mature spermatozoa and the testicular histology appeared to be normal. So, Klf4-deficient Sertoli cells were able to support spermatogenesis in a normal range. But in the juvenile mouse testis at the time of terminal differentiation (postnatal day 18, 20) maturation of these testicular nurse cells appeared to be delayed. This was indicated by an aberrant histology of the developing testes, retarded tubular lumen formation and increased vacuolization of the Sertoli cell cytoplasms. Moreover, gene expression profiling revealed candidate genes that might provide the molecular link between the lack of Klf4 and the observed phenotype. So, Krueppel-like factor 4 is essential for Sertoli cell differentiation in the juvenile mouse testis. In a further project we characterised four different Klf4 transcripts in the mouse testis and showed that they were generated by the usage of alternative polyadenylation signals. Moreover we analysed the expression profile of the Klf4 mRNA and protein in a Sertoli cell line, demonstrated that Klf4 strongly responds within a few minutes to a Forskolin stimulus and therefore classified Klf4 as an immediate early response gene., Der Zinkfinger-Transkriptionsfaktor "Krueppel-like factor 4" (Klf4) wird in Epithelzellen vieler Gewebe, wie z.B. des Darms, des Magens und der Haut stark exprimiert. Er ist fuer die terminale Differenzierung dieser Zellen essentiell und spielt eine Rolle waehrend des Zellzyklus. Konstitutive "knock out" Mäuse sterben kurz nach der Geburt, da aufgrund des Verlustes von Klf4 die Schutzbarriere der Haut nicht mehr aufgebaut werden kann und die Tiere vertrocknen. Eine hohe Klf4-mRNA-Abundanz konnte ebenfalls in den runden Spermatiden des Hodens detektiert werden. Zudem wird die Expression dieses Transkriptionsfaktors nach Behandlung mit dem Follikel-stimulierenden Hormon (FSH)in den epithelialen Sertoli-Zellen, den sogenannten "Nährzellen" der maennlichen Keimzellen, sehr stark induziert. Um die Rolle des Transkriptionsfaktors "Krueppel-like factor 4" in den Sertoli-Zellen zu untersuchen, wurden im Rahmen dieser Arbeit Sertoli-Zell-spezifische Klf4 "knock out" Mäuse mit Hilfe des Cre/loxP-Systems generiert. Adulte Tiere waren trotz der Deletion von Klf4 fertil. Ihre Hoden produzierten Spermien und waren histologisch unauffaellig. Die Klf4-defizienten Sertoli-Zellen waren somit in der Lage die Spermatogenese vollstaendig zu unterstuetzen. Jedoch konnten an juvenilen Hoden um den Zeitpunkt der terminalen Sertoli-Zell-Differenzierung (Tag 18, Tag 20 nach der Geburt) starke morphologische Differenzen zwischen Kontrolltieren und Mäusen mit einer Sertoli-Zell-spezifischen Klf4-Deletion herausgestellt werden. Der Verlust von Klf4 in den Sertoli-Zellen resultierte um den Tag der terminalen Differenzierung in einer Reifungsverzoegerung dieser Zellen, welche sich in einer verzoegerten Bildung des Tubuluslumens, schwankenden Tubulusdurchmesser sowie einer starken Vakuolisierung des Sertoli-Zell-Cytoplasmas äußerte. Mit Hilfe von Microarray-Analysen konnten differentiell exprimierte Gene identifiziert werden, die einen moeglichen molekularen Erklaerungsansatz fuer den beobachteten Phaenotyp lieferten. Aufgrund dieser Untersuchungen ist anzunehmen, dass Klf4 eine essentielle Rolle waehrend der terminalen Differenzierung von Sertoli-Zellen spielt. Darueber hinaus konnten in dieser Arbeit Klf4-Transkriptvarianten im Maushoden charakterisiert und ihre Entstehung auf den Gebrauch alternativer Polyadenylierungssignale zurueckgefuehrt werden. In-vitro-Analysen an einer Sertoli-Zell-Linie zeigten zudem, dass der "Krueppel-like factor 4" als ein unmittelbar fruehes Gen zu klassifizieren ist.
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- 2006
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