Identification and functional analysis of Hox downstream genes in Drosophila [Elektronische Ressource] / von Stefanie Diana Hueber

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• Publié par: eberhard_karls_universitat_tubingen
• Publié le: 01 janvier 2009
• Nombre de lectures: 39
• Langue: English
• Poids de l'ouvrage: 18 Mo

Extrait

Identification and functional analysis of H ox
downstream genes in Drosophila
der Fakultät für Biologie
der EBERHARD KARLS UNIVERSITÄT TÜBINGEN
zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktors
der Naturwissenschaften
von
Stefanie Diana Hueber
aus
Frankfurt am Main
vorgelegte
D i s s e r t a t i o n
2009Tag der mündlichen Prüfung: 17.03.2009
Dekan: Prof. Dr. Hanspeter A. Mallot
1. Berichterstatter: Prof. Dr. Detlef Weigel
2. Berichterstatter: Prof. Dr. Rolf Reuter
3. Berichterstatter: Prof. Dr. Friedrich Schöffl
4. Berichterstatter: Prof. Dr. Hanspeter A. Malloti
Curriculum vitae
Name: Stefanie Diana Hueber
Date of Birth: 06/26/1978
Place of Birth: Frankfurt/Main, Germany
Contact Address:Max-Planck-Institute for Developmental Biology,
Spemannstr. 37-39 / VI, 72076, Tübingen, Germany
Contact Phone: [49] (7071) 6011415
E-mail: [e-mail]
Education:
2004 – 2009 Ph.D., “Identification and functional analysis of Hox downs tream
genes inD rosophila melanogaster”, Ingrid Lohmann group, Max-
Planck-Institute for Developmental Biology,üb Tingen, Germany.
2002 – 2003 Diploma, “Regulation of Regulators of G-Protein Signaling ( RGS)
Proteins in Yeast”, Henrik G. Dohlman group, Department of
Biochemistry and Biophysics, University of North Carolina, USA
Grade: 1,5 (very good)
2001 – 2003 Continuing Biology (Dilpoma), University of Dresden,
Germany
Majors: Molecular Genetics
Minors: Microbiology, Biochemistry
2000 – 2001 Continuing Education, Biology, Ohio State University,
Columbus, USA
Dresdner Bank Scholarship
1999 – 2000 Begin of Biology (Diploma), University of Dresden, Germany
1997 – 1999 “Prediploma”: top 10%
1997 Abitur (University Entrance Exam): Schiller-Gymnasium,
Frankfurt/Main, Germany
Grade: 1,5 (very good)
1995 – 1997 High School: Schiller-Gymnasium, Frankfurt/Main, Germany
th
1994 – 1995 11 grade, Roedean-School, Brighton, UK
Professional experience:
2004 – 2009 Ph.D., “Identification and functional analysis of Hox downs tream
genes inD rosophila melanogaster”, Ingrid Lohmann group, Max-
Planck-Institute for Developmental Biology, Tübingen, Germany
2002 – 2003 Diploma, “Regulation of “Regulators of G-Protein Signaling ( RGS)
Proteins in Yeast”, Henrik G. Dohlman group, Department of
Biochemistry and Biophysics, The University of North Ca rolina,
Chapel Hill, USA
2001, 09-12 Paid practical, “Stress response of the RGS protSseit2np ni ii
Saccharomyces cerevisiae”, Henrik G. Dohlman group, Department
of Biochemistry and Biophysics, The University of North C arolina,
Chapel Hill, USA
2001 Student Research Assistant, H.-O. Park group, Ohio-State-
University, Columbus, USA
1999 Student Research Assistant, Department of Yeast Microbi ology,
University of Dresden, Germany
Skills:
Microscopy: light, LSM and SEM
Microarray-technology (Affymetrix)
Biochemical, cell- and molecular-biological methods
Languages:
German and English (fluent), French (moderate)
Other interests:
badminton, alpine skiing , aquaristics, voyaging, diving, climbing.
Prizes and Awards:
st
1 prize Biology-Olympic, s1997, Hessen, Germany
Dresdner Bank Scholarshi,p 2000-2001, Dresden, Germany
Presentations at conferences:
Poster-presentation, Crossroads in Biology, Cologne, Germany, 2007
th
Talk, 12 Regional Drosophila Meeting, Vienna, Austria, 2006
Poster-presentation, Santa-Cruz Conference on Developmental Biology, Santa-
Cruz, USA, 2006
Poster-presentation, Biannual Meeting of the German Society for Developm ental
Biology, Göttingen, Germany, 2004
Publications:
Multifactorial Regulation of a Hox Target Gene
PLOS Genetics 5 (3), e1000412 (2009)
Petra Stöbe, Matthias A. S. Stein, Anette Habring-Müller, Daniela B ezdan,
Aurelia Fuchs,S tefanie D. Hueber, Haijia Wu and Ingrid Lohmann
Shaping segments: Hox gene function in the genomic age
BioEssays 30, 965-979 ( 2008)
Stefanie D. Hueber and Ingrid Lohmann
Comparative analysis of Hox downstream genesD riosn ophila
Development 134, 381-392 ( 2007)
Stefanie D. Hueber, Daniela Bezdan, Stefan R. Henz, Martina Blank, Haijia Wu
and Ingrid Lohmanniii
Preface
The thesis has been organized in a manner that recapitulates key aspec ts
of Hox protein research and presents the relevant findings to enable:
a) The audience to follow the content of this thesis regardless of whethe r
they have an in-depth knowledge ofD rosophila melanogaster development or
Hox protein function.
b) The significance of the research to be understood without the necess ity
to also read the peer-reviewed publications that underlie this thesis.iv
Abstract (Deutsch)
Eine Vielzahl unterschiedlicher morphologischer Strukturen ist im Verlau f
der Evolution entstanden. Eine signifikante Anzahl dieser Strukturen benötigt
die Expression einer hoch konservierten Gen-Familie, der Hox Gene. Diese
Hox Gene kodieren Transkriptionsfaktoren und werden in unterschiedlichen
Regionen entlang der anterior-posterior Körperachse eines Embryos
exprimiert. Die Anwesenheit oder Abwesenheit spezifischer Hox Proteine
bestimmt, welche Art von Strukturen in der entsprechenden Regio n
entstehen. Der Mechanismus, mit dem Hox Transkriptionsfaktoren di e
Entwicklung solch unterschiedlicher Strukturen bewirken, ist bis heute noc h
nicht bekannt, obwohl sich Wissenschaftler nunmehr bereits seit Jahrzehnte n
mit dieser Frage beschäftigen. Die Ursache daüfr ist die Eigenschaft von Hox
Proteinen in vitro an fast identische DNA-Sequenzen zu binden.
Zur Zeit werden zwei Theorien diskutiert, auf welche Weise Hox Proteinei n
vivo die unterschiedliche Entwicklung morphologischer Strukturen auslösen.
Eine Theorie geht davon aus, dass Hox Proteine einige wenige Gene, s o
genannte “Schlüssel”-Gene, spezifisch regulieren. Eine andere Theorie nimm t
an, dass Hox Proteine die Expression vieler verschiedener Gene auf einmal
regulieren. Leichte Veärnderungen in der Expression dieser Gene würden
akkumulieren und so einen größeren Effekt bewirken. Dadurch würde eine
Erkl ärung für die großflächigen Effekte von Hox Proteinen auf morphologische
Strukturen geliefert.
Um einen fundierten Beitrag zur Klärung dieser Streitfrage zu leisten,
haben wir eine quantitative Analyse durchgeführt, welche die Auswirkungen
der Überexpression der unterschiedlichen Hox Proteine auf die Genregulation
vergleicht. Hierzu haben wir die embryonalen Stadien 11 und 12 vo n
Drosophila melanogaster untersucht. Zudem haben wir ein bioinformatische s
Programm entwickelt, um Gene zu identifizieren, die von dem Hox ProteinD fd
reguliert werden. Mit Hilfe der ermittelten Daten haben wir den Grad, in dem
sich Hox Proteine in der Regulation der Gene unterscheiden, determiniert un d
konnten zeigen, dass Hox Proteine nicht, wie zunächst angenommen, prim är
die Expression weiterer Transkriptionsfaktoren regulieren, sondern ein e
Vielzahl unterschiedlicher Gen-Klassen.v
Abstract (English)
A wide variety of morphological features have arisen over the course o f
evolution of bilateral organisms. A significant number of these feature s
depend on the expression of Hox genes, a set of highly conserved gene s
encoding transcription factors. Different Hox genes are expressed along the
anterior-posterior axis of the embryo. The persence or absence of specific Hox
transcription factors in a region determines what kind of morphologica l
structures will form. The mechanism by which Hox transcription factors
control the development of such vastly different structures has elude d
researchers for decades, especially in light of their ability to bind to near ly
identical DNA-sequences in vitro.
This has sparked a debate over how Hox proteins effect the developmen t
of different structures. It was proposed that a select few target genes we re
differentially regulated by Hox proteins, thereby leading to the observe d
morphological differences. Alternatively, it was proposed that Hox protein s
influence the expression of many downstream genes at a time. Many mino r
changes in expression would then accumulate to a greater effect and explai n
how Hox proteins achieve the major effects on morphology observed along
the body axis.
To elucidate the mechansim of Hox protein function, wec arried out a
comparative analysis of Hox downstream gene regulation at a quantitative
level. Drosophila melanogaster embryonic stages 11 and 12 were examine d
and the number of downstream genes under Hox protein control was
determined in these two stages. We then used the set of Hox downstream
genes to create a bioinformatic tool for direct target gene prediction for th e
Hox protein Dfd. With the data collected, we were able to establish th e
degree to which Hox proteins differ in the regulation of their downstream
genes and were able to show that Hox transcription factors act on a variety o f
different downstream genes. The latter result is a significant finding, as, in
contrast to previous views, our results indicate that Hox proteins do no t
primarily act on other transcription factors.vi
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