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- URN zum Zitieren dieses Dokuments:
- urn:nbn:de:bvb:355-opus-7567
- DOI zum Zitieren dieses Dokuments:
- 10.5283/epub.10664
| Dokumentenart: | Hochschulschrift der Universität Regensburg (Dissertation) |
|---|---|
| Open Access Art: | Primärpublikation |
| Datum: | 29 Januar 2008 |
| Begutachter (Erstgutachter): | Ralf (Prof. Dr.) Stanewsky |
| Tag der Prüfung: | 25 Januar 2007 |
| Institutionen: | Biologie und Vorklinische Medizin > Institut für Zoologie |
| Stichwörter / Keywords: | Temperatur , Biologische Uhr , Thermorezeptor , Taufliege , Tagesrhythmus , Molekularbiologie , circadian , norpA , nocte , Entrainment , circadian , temperature , norpA , nocte , clock |
| Dewey-Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 590 Tiere (Zoologie) |
| Status: | Veröffentlicht |
| Begutachtet: | Ja, diese Version wurde begutachtet |
| An der Universität Regensburg entstanden: | Ja |
| Dokumenten-ID: | 10664 |
Zusammenfassung (Deutsch)
Die vorliegende Dissertation zielt primär darauf ab, Einblicke in die molekularen Grundlagen der circadianen Temperatursynchronisation von Drosophila, einschließlich der involvierten Mechanismen und Rezeptoren zu gewähren. Weiteres Hauptaugenmerk lag dabei auf der Kartierung einer EMS-induzierten Mutante, welche einen spezifischen Defekt in der Temperaturaufnahme durch die innere Uhr aufweist, ...
Zusammenfassung (Deutsch)
Die vorliegende Dissertation zielt primär darauf ab, Einblicke in die molekularen Grundlagen der circadianen Temperatursynchronisation von Drosophila, einschließlich der involvierten Mechanismen und Rezeptoren zu gewähren. Weiteres Hauptaugenmerk lag dabei auf der Kartierung einer EMS-induzierten Mutante, welche einen spezifischen Defekt in der Temperaturaufnahme durch die innere Uhr aufweist, und somit einen essentiellen Faktor innerhalb der Temperatursynchronisation darstellt.
Im Rahmen der ersten Zielsetzung konnten viele Aspekte aufgedeckt werden, die eine breite Basis für weiterführende Untersuchungen dieses Themas bilden. Analog zum Lokomotorverhalten können Temperaturzyklen die Oszillationen der molekularen Uhrkomponenten in Dauerlicht (LL) induzieren, obwohl LL üblicherweise Arhythmizität verursacht. Somit muss die zugrunde liegende Degradierung des TIMELESS-Proteins, die durch den circadianen Photorezeptor CRYPTOCHROM vermittelt wird, blockiert werden. Darüber hinaus führt die genetische Ablation von CRY in Temperaturzyklen zu einer Verstärkung der molekularen Oszillationen im neuronalen Gewebe, was einerseits eine Interaktion zwischen dem Licht- und Temperaturinputweg enthüllt und andererseits demonstriert, dass CRY die Sensitivität des circadianen Systems reguliert. Dies kann auch als mögliche Erklärung herangezogen werden, weshalb die Temperatursynchronisation des Verhaltens in konstantem Licht besser funktioniert, als in konstanter Dunkelheit.
Keinem der bekannten Temperaturrezeptoren, die für die Thermotaxis verantwortlich sind, konnte eine Beteiligung an der circadianen Perzeption der Temperatur nachgewiesen werden. Hingegen lassen die Ergebnisse eine mögliche Involvierung der TRP- und DEG/ENaC-Kanäle bei der Übermittlung der Temperaturinformation an die innere Uhr vermuten. Zudem wurde demonstriert, dass die circadiane Thermorezeption gewebeunabhängig erfolgt, was auf einen zellautonomen Rezeptor bzw. Signalweg hinweist. Die temperaturinduzierte Biolumineszenz von Clk- und timeless-Mutanten brachte ans Licht, dass zum einen die Rhythmen der Peripherie die Oszillationen der inneren Uhr widerspiegeln, und zum anderen separierte Gehirne höchstwahrscheinlich nicht mittels Temperaturzyklen synchronisiert werden können. Weiterführende Experimente bestätigten zudem, dass das Fliegenhirn zur Temperatursynchronisation auf Signale aus der Peripherie angewiesen ist.
Im Gegensatz zur Lichtsynchronisation setzt das Temperatur-Entrainment sowohl transkriptionale, als auch post-transkriptionale Mechanismen voraus. Jedoch nicht daran involviert ist ein temperaturabhängiges, alternatives Spleiß-Ereignis, welches der circadianen Uhr zur Anpassung an saisonale Schwankungen dient.
Darüber hinaus gelang es, mit norpA eine weitere Temperatur-Entrainment-Mutante zu identifizieren, die zusammen mit der nocte-Mutante charakterisiert wurde. Beide zeigen einen Defekt in der Temperatursynchronisation, der nicht die Aufnahme der Temperatur in den einzelnen Geweben betrifft, sondern möglicherweise einen Defekt in der Kopplung zwischen peripheren und neuronalen Oszillatoren zur Ursache hat. Dies resultiert darin, dass in Temperaturzyklen die adulten Fliegen beider Mutanten einerseits keine rhythmischen Biolumineszenzsignale hervorbringen, und andererseits die Lokomotorrhythmik lediglich direkte Effekte der Temperatur reflektiert.
Letztendlich enttarnte eine Kartierung die nocte-Mutation als Basenaustausch in der kodierenden Sequenz des Gens CG17255. Dieser Austausch fügt einen frühzeitigen Translations-Stopp ein, wodurch dem 2307 AS großen Protein die C-terminalen 601 AS fehlen. Als Nebeneffekt der Kartierung konnte zudem eine spontane Temperatur-Entrainment-Mutante aufgespürt werden, die einen weiteren Ansatzpunkt für die Analyse des Mechanismus der Temperatursynchronisation bereitstellt.
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
This thesis primarily investigates the molecular basis of synchronizing Drosophila�s circadian clock with temperature cycles, with a focus on involved mechanisms and receptors. Thereby, mapping of an EMS-induced temperature entrainment mutant represents an important part, in order to identify an essential molecular component within the mechanism of temperature synchronization. In context of the ...
Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)
This thesis primarily investigates the molecular basis of synchronizing Drosophila�s circadian clock with temperature cycles, with a focus on involved mechanisms and receptors. Thereby, mapping of an EMS-induced temperature entrainment mutant represents an important part, in order to identify an essential molecular component within the mechanism of temperature synchronization.
In context of the first objective many aspects could be uncovered, providing a broad basis for continuative investigations of this topic. Similar to locomotor behaviour temperature cycles induce oscillations of the molecular clock components in continous light (LL), although LL usually causes arrhythmia. Thus the degradation of the TIMELESS protein that usually occurs in light (mediated by the circadian photoreceptor CRYPTOCHROM) has to be inhibited. Furthermore, the genetic ablation of CRY leads to enhanced molecular oscillations in neuronal tissues, revealing an interaction between light and temperature input pathways, and uncovers a function for CRY in the regulation of the clock�s sensitivity towards temperature. This is a possible explanation, why temperature cycles act as a stronger zeitgeber in constant light than in constant darkness.
None of the well-known thermotaxis receptors participates in circadian temperature entrainment. However, the results leave a possible involving of the TRP and DEG/ENaC channels during the transmission of the temperature information to the circadian clock.
The circadian thermoreception is tissue-autonomous pointing towards a cell autonomous receptor or its signalling cascade.
Temperature-induces bioluminescence rhythms in Clk and timeless mutants lead to further results: the rhythms of isolated peripheral tissues in culture reflect oscillations of the circadian clock. In contrast, separated fly brains seem not to be synchronized by temperature cycles. Further experiments indicate, that fly brains require signals from peripheral tissues in order to exhibit temperature-synchronized oscillations.
Contrary to light, temperature entrainment involves both transcriptional, and post-transcriptional mechanisms. However, a temperature-dependent alternative splicing event of period m-RNA, which serves the circadian clock for the adjustment to seasonal fluctuations, is not involved.
Beside nocte, norpA was identified as another temperature entrainment mutant. Both show a specific defect in temperature synchronization, leaving intact the perception of temperature per se. Therefore, both mutants might affect the coupling between peripheral and neuronal oscillators.
Finally, the nocte mutation was identified as an EMS-induced base-change within the gene CG17255. This transition inserts a stop-codon leading to a loss of 601 amino acids on the C-terminal end of the protein.
In the course of mapping, a spontaneous temperature entrainment mutant could be received providing another starting point for the analysis of the mechanism of temperature synchronization.
Metadaten zuletzt geändert: 26 Nov 2020 12:37
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