12.06.2015 Views

Nukleotiidivahetusfaktor Ric-8 (Synembryn) hiire postnataalses ...

Nukleotiidivahetusfaktor Ric-8 (Synembryn) hiire postnataalses ...

Nukleotiidivahetusfaktor Ric-8 (Synembryn) hiire postnataalses ...

SHOW MORE
SHOW LESS

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

TARTU ÜLIKOOL<br />

LOODUS- JA TEHNOLOOGIATEADUSKOND<br />

MOLEKULAAR- JA RAKUBIOLOOGIA INSTITUUT<br />

ARENGUBIOLOOGIA ÕPPETOOL<br />

Katrin Ruisu<br />

<strong>Nukleotiidivahetusfaktor</strong> <strong>Ric</strong>-8 (<strong>Synembryn</strong>) <strong>hiire</strong><br />

<strong>postnataalses</strong> neurogeneesis<br />

Bakalaureusetöö<br />

Juhendajad: MSc Tambet Tõnissoo<br />

MSc Sirje Lulla<br />

TARTU 2009


SISUKORD<br />

1. KIRJANDUSE ÜLEVAADE ..................................................................................... 5<br />

1.1. Neurogenees................................................................................................................ 5<br />

1.1.1. Neuraaltoru ja ventrikulaarne tsoon.................................................................... 5<br />

1.1.2. Migratsioon......................................................................................................... 5<br />

1.1.3. Neokorteksi areng ............................................................................................... 6<br />

1.1.4. Asümmeetriline rakujagunemine imetaja neuraalsetes eellasrakkudes .............. 7<br />

1.1.5. Postnataalne neurogenees ................................................................................... 9<br />

1.2. <strong>Nukleotiidivahetusfaktor</strong> <strong>Ric</strong>-8................................................................................... 9<br />

1.2.1. Biokeemiline funktsioon..................................................................................... 9<br />

1.2.2. <strong>Ric</strong>-8 funktsioon embrüogeneesis..................................................................... 10<br />

1.2.3. <strong>Ric</strong>-8 funktsioon närvisüsteemis....................................................................... 14<br />

1.3. SynapsinCre transgeenne <strong>hiire</strong>liin ............................................................................ 16<br />

2. EKSPERIMENTAALNE OSA ................................................................................ 19<br />

2.1. Eksperimentaalse töö eesmärgid............................................................................... 19<br />

2.2. Materjal ja metoodika ............................................................................................... 19<br />

2.2.1. Kasutatud <strong>hiire</strong>liinid.......................................................................................... 19<br />

2.2.2. Ristamine .......................................................................................................... 20<br />

2.2.3. Genotüpiseerimine ............................................................................................ 21<br />

2.2.4. SynICre;<strong>Ric</strong>-8 lacZ/lox <strong>hiire</strong>liini iseloomustamine ................................................ 22<br />

2.2.5. Külmlõikude valmistamine............................................................................... 22<br />

2.2.6. β-galaktosidaasi värvusreaktsioon koelõikudel ................................................ 23<br />

2.2.7 Pildistamine....................................................................................................... 23<br />

2.2. Tulemused................................................................................................................ 23<br />

2.2.1. Neurospetsiifilise SynICre;<strong>Ric</strong>-8 lacZ/lox <strong>hiire</strong>liini iseloomustamine................... 23<br />

2.2.2. SynapsinICre rekombinaasse aktiivsuse hindamine. ........................................ 25<br />

2.2.3. <strong>Ric</strong>-8 ja SynICre ekspressiooni võrdlus <strong>postnataalses</strong> (P1-P5) peaajus .......... 26<br />

2.3 Arutelu ..................................................................................................................... 31<br />

KOKKUVÕTE ................................................................................................................. 35<br />

2


Summary........................................................................................................................... 36<br />

Tänusõnad......................................................................................................................... 37<br />

KIRJANDUSE LOETELU............................................................................................... 38<br />

3


SISSEJUHATUS<br />

Tänapäeval on teadlased teinud suuri edusamme seoses neurospetsiifiliste<br />

haiguste tekke põhjuste ja võimaliku raviteraapia välja selgitamisel. Närvisüsteemi<br />

uurimiseks on välja töötatud üha täienevaid metoodikaid, mis võimaldavad selgust tuua<br />

neurogeneesi väga varajastesse etappidesse embrüogeneesis, neuronite<br />

diferentseerumisele, migratsioonile, sünaptogeneesile, neuronite apoptoosile,<br />

vananemisele, regeneratsioonile ja paljudesse muudesse olulistesse protsessidesse nii<br />

biokeemilisel kui bioloogilisel tasemel. Palju uut ja tänuväärset informatsiooni<br />

närvisüsteemis aset leidvate sündmuste interpreteerimisel on andnud erinevad<br />

loommudelid ja transgeenne tehnoloogia. Närvisüsteemi arengu ja mehhanismide<br />

uurimine toob esile pidevalt uusi olulisi komponente keerulises signalisatsiooni<br />

masinavärgis. Üheks silmapaistvaks rühmaks neuronite signalisatsioonil on<br />

heterotrimeersed G valgud ning nendega seotud aktivaatorid ja inhibiitorid, mis<br />

vahendavad signaali erinevatele efektormolekulidele, reguleerides sellega<br />

neurotransmitterite sekretsiooni ja sünaptilist ülekannet rakus. Väga oluliseks G valkude<br />

poolt vahendatud signalisatsiooni regulaatoriks on nukleotiidivahetusfaktor <strong>Ric</strong>-8.<br />

Katestes erinevate mudelorganismidega on näidatud, et <strong>Ric</strong>-8 funktsiooniks<br />

närvisüsteemis on retseptorist sõltumatu G valkude poolt vahendatud signaali<br />

võimendamine ja pikendamine rakus. Lisaks on näidatud, et <strong>Ric</strong>-8 mängib olulist rolli<br />

rakkude asümmeetrilises jagunemises neurogeneesis ja embrüogeneesis. <strong>Ric</strong>-8<br />

puudumine varajases embrüogeneesis on letaalne nii nematoodile, äädikakärbsele kui<br />

<strong>hiire</strong>le.<br />

Antud bakalaureusetöö teoreetilises osas antakse ülevaade imetaja<br />

kesknärvisüsteemi arengust ja nukleotiidivahetusfaktor <strong>Ric</strong>-8 biokeemilisest ning<br />

bioloogilisest rollist erinevates mudelorganismides. Eraldi peatükis käsitletakse lähtuvalt<br />

praktilise töö spetsiifikast konditsionaalse <strong>hiire</strong>liini valmistamise metoodikat.<br />

Käesoleva uurimustöö praktilises osas iseloomustati neurospetsiifilist<br />

SynapsinICre;<strong>Ric</strong>-8 lacZ/lox konditsionaalset <strong>hiire</strong>liini. Lisaks kirjeldati <strong>Ric</strong>-8 ja<br />

SynapsinICre ekspressiooni vastsündinud (P1-P5) <strong>hiire</strong>poegade peaajus.<br />

4


1. KIRJANDUSE ÜLEVAADE<br />

1.1. Neurogenees<br />

1.1.1. Neuraaltoru ja ventrikulaarne tsoon<br />

Selgroogsete närvisüsteemi arengu käigus paiknevad neuraalsed eellasrakud<br />

embrüos esilagu mediaalselt neuraalplaadina (ilmub <strong>hiire</strong> embrüos nähtavale u. E7.5).<br />

Rakkude kranio-kaudaalse pikenemise tulemusena toimub neuraalplaadi medio-lateraalne<br />

kitsenemine (Sadler, 2005). Neuraalplaat rullub neuraaltoruks, mille keskel paikneb<br />

õõnsus e. luumen, mis on tulevase aju ventrikulaarne süsteem ning seda vooderdavat<br />

rakukihti nimetatakse ventrikulaarseks tsooniks (VZ – ventricular zone). Enamus rakud<br />

arenevas imetaja kesknärvisüsteemis (KNS) toodetakse kahes lähestikku asuvas<br />

multipotentses tsoonis: ventikulaarses- ja subventrikulaarses tsoonis (SVZ –<br />

subventricular zone) (Jacobson ja Rao, 2005). VZ rakud jagunevad kiiresti tootes<br />

radiaalgliiat ja varajasi neuroblaste. Viimased delamineeruvad neuroepiteelist ja<br />

aktiveerivad mitmeid geene, mis on seotud neuraalse diferentseerumisega. Radiaalgliia<br />

on substraadiks valmivatele neuroblastidele migratsiooniks algsest VZ-st tekkivatesse<br />

neokorteksi kihtidesse. Kui neuroblastide moodustumine vaibub, hakkavad VZ-i<br />

neuroepiteeli rakud tootma glioblaste, mis migreeruvad kõrvalasuvasse SVZ-sse, kus nad<br />

prolifereeruvad ning moodustavad esmased astro- ja oligedendrotsüüdid (Clarke, 2003).<br />

Arvatakse, et täiskasvanud <strong>hiire</strong> ajus VZ kaob, kuid rakud, mis säilitavad tüvirakkude<br />

omadusi, säilivad külgmiste ajuvatsakeste seinas. Seega proliferatsioon ja neurogenees<br />

jätkuvad postnataalse ja täiskasvanud <strong>hiire</strong> ajus külgmise ajuvatsakese lateraalses seinas<br />

(Doetsch jt. 1999).<br />

1.1.2. Migratsioon<br />

Nii neuronid kui gliiarakud toodetakse oma lõplikust asupaigast erinevas kohas.<br />

Jõudmaks sihtkohta peavad närvirakkude kooslused liikuma kindlaid migratsiooni<br />

radasid mööda. KNS arengu ajal eristatakse kahte peamist migratsioonitüüpi: radiaalne<br />

5


migratsioon, mis paneb paika otsaju üldise põhiplaani, ning tangentsiaalne migratsioon,<br />

mille teel toimub erinevate neuronitüüpide ränne ja otsaju keerukamaks muutumine.<br />

Radiaalne migratsioon toimub migreeruvate neuronite vahetu kontakti kaudu<br />

radiaalgliiaga, mis toimib tugisambana prolifereeruva VZ ja pehmekesta (pia mater)<br />

vahel (Ghashghaei jt. 2007). Kortikaalsete neuronite radiaalsel migratsioonil on eristatud<br />

kahte põhilist tüüpi: soma (rakukeha) ümberpaigutumine ning lokomotsioon e.<br />

edasiliikumine (Nadarajah jt. 2001; Nadarajah jt. 2002; Nadarajah ja Parnavelas, 2002).<br />

Soma ümberpaigutumise ajal tekib neuronitele pikk basaaljätke ulatudes VZ-st<br />

pehmekestani, millele järgneb jätke lühenemine ning seeläbi rakkude ühtlane liikumine aju<br />

välispinna poole. Vastupidiselt lokomotsioonile sõltuvad soma ümberpaigutumise teel<br />

migreeruvad rakud vähem radiaalgliiast ning migreerutakse peamiselt varajase kortikaalse<br />

arengu käigus. Lokomotsiooni teel migreeruvad neuronid omavad vaba juhtivat jätket<br />

kasutades seda gliiakiududel liikumiseks. Lühikesed kiired edasiliikumised vahelduvad<br />

suhteliselt pikkade seisakutega (Nadarajah jt. 2001). Rakud, millest lõpuks saavad<br />

püramidaalsed või glutamaatergilised kortikaalsed neuronid migreeruvad pigem radiaalselt,<br />

kuid GABA-t (gamma aminobutyric acid – γ aminovõihape) sisaldavad interneuronid<br />

migreeruvad tangensiaalselt. Tangensiaalne migratsioon on mitte-radiaalne ümberpaiknemise<br />

vorm, kus ei sõltuta gliiakiududest (Ghashghaei jt. 2007). Kortikaalsetes ja väikeaju<br />

granulaarsetes interneuronites on näidatud, et neuronid suudavad lülituda tangensiaalsest<br />

migratsioonist radiaalseks ja vastupidi (Komuro ja Rakic, 1995; Polleux jt. 2002).<br />

1.1.3. Neokorteksi areng<br />

Hiire embrüonaalses vanuses E11 on VZ-st migreerunud pehmekesta juurde<br />

postmitootiliste neuronite laine, mis moodustab eelplaadi. E13 arengustaadiumiks on<br />

teine postmitootiliste neuronite laine migreerunud läbi vahetsooni ja eelplaat jaguneb<br />

ülemiseks marginaaltsooniks ja alumiseks alusplaadiks, mille vahele tekib kortikaalplaat.<br />

E14-E18 vanuses laiendavad ajukoorde migreeruvad neuronid kortikaalplaati nii, et iga<br />

uus neuronite laine möödub oma eelkäijatest paigutudes marginaaltsooni alla (Gupta jt.<br />

2002) (joonis 1). Kokku loetakse neokorteksis asuvat kuus kihti: I Molekulaarne<br />

(pehmekude); II Välimine granulaarne; III Välimine püramidaalne; IV Sisemine<br />

6


granulaarne; V Sisemine püramidaalne; VI Polümorfne (erinevad rakutüübid, aksonid<br />

ulatuvad taalamuseni) (Sanes jt. 2000). Kõige varem sündinud neuronid paiknevad kõige<br />

sisemistes kihtides (V ja VI) ja hilisemad neuronid kihtides II-V. Esimesed kortikaalsed<br />

neuronid tekivad <strong>hiire</strong> lootel tiinuse keskel, viimased (kihid II/III) vahetult enne ja pärast<br />

sündi. Vastupidiselt näiteks seljaajule, kus on neurogenees lõppenud juba enne sündi.<br />

Mida varasem on kortikaalse neurogeneesi staadium, seda multipotentsemad on<br />

eellasrakud. Hilisema neurogeneesi staadiumi eellasrakud suudavad moodustada vaid<br />

ülemisi ajukoore kihte (Campbell, 2005).<br />

Joonis 1. Neokorteksi kihtide moodustumine <strong>hiire</strong> embrüogeneesis. Embüonaalses vanuses E11 on moodustunud<br />

preplaat (PP) postmitootiliste neuronite laine kohale jõudmisega ventrikulaarsest tsoonist (VZ) pehmekesta (PS). E13<br />

vanuseks on teine postmitootiliste neuronite laine migreegrunud läbi vahemise tsooni (IZ) ning lahutanud preplaadi<br />

marginaalseks tsooniks (MZ) ja alusplaadiks (SP). Nende vahele moodustub koritkaalplaat (CP) Vahemikus E14-E18<br />

laiendavad järjestikused neuronite lained kortikaalplaati nii, et hiljem moodustunud kihid rändavad teistest mööda<br />

marginaaltsooni alla. Lõpuks moodustub kuuekihiline neokorteks (Gupta jt., 2002).<br />

1.1.4. Asümmeetriline rakujagunemine imetaja neuraalsetes eellasrakkudes<br />

Organismi arengu käigus panevad neuraalsed tüvirakud alguse kogu imetaja<br />

KNS-ile ning selle juurde kuuluvatele makrogliia rakkudele: astro- ja<br />

oligodendrotsüütidele. Närvisüsteemi arengu käigus jagunevad multipotentsed<br />

neuroepiteeli rakud esimest korda sümmeetriliselt – mitoosikääv paikneb<br />

neuraalepiteeliga paralleelselt, seega tütarrakud on võrdse suurusega ja potentsusega.<br />

7


Sellele järgneb mitu asümmeetrilist iseuuenduslikku jagunemist, kus mitoosikääv<br />

paikneb neuroepiteeli suhtes perpentikulaarselt - tekib üks tüvirakk ja üks väiksema<br />

potentsusega rakk. Osad väiksema potentsusega rakud läbivad veel sümmeetrilise<br />

jagunemise, mille tulemusena tütarrakud diferentseeruvad lõplikult (Gotz ja Huttner,<br />

2005). Imetaja aju eellasrakkude asümmeetrilise jagunemise täpsed mehhanismid on<br />

teadmata, kuid paljudes teadustöödes on näidatud, et sarnaselt teiste<br />

mudelorganismidega, on oluline mitoosikäävi orientatsioon. Kindlaks on tehtud palju<br />

valke, mis on olulised mitoosikäävi orientatsiooni regulatsioonis. Raku jagunemistasandit<br />

määravad põhilised valgud on Par-3 (partitioning defective protein, ka bazooka;<br />

selgroogsetes ASIP), Par-6 ja ebatüüpiline PKC (aPKC – atypical proteine kinase C;<br />

selgroogsetes PKCζ ja PKCλ), Inscuteable, Pins (selgroogsetes AGS-3, LGN), G<br />

valgukompleks ja Mud (mushroom body defect; selgroogsetes NuMA [nuclear mitotic<br />

apparatus]) (Buchman and Tsai, 2007; Knoblich, 2008). Uurimustest imetajatega on<br />

selgunud, et valgu Pins homoloogid imetajates (AGS-3, LGN) võivad tugevalt mõjutada<br />

neurogeneesi ja käävi orientatsiooni (Sanada ja Tsai, 2005), valgu Inscuteable homoloog<br />

mInsc käitub lõiketasandi nurga regulaatorina neurogeneesis, omab vahekorda LGN-iga<br />

ja on eellasrakkudes apikaalse paigutusega (Zigman jt. 2005). Need tulemused on<br />

vastavuses teiste mudelorganismidega, seega oletatakse, et käävi regulatsiooni<br />

mehhanismid on konserveerunud (Buchman ja Tsai, 2007). Tüüpmudeli järgi paikneb<br />

Inscuteable apikaalselt seondudes Par-3-le ja kaasab apikaalsesse kompleksi ka Pins<br />

valgu. Pins-i C-terminaalne pool sisaldab kolme GoLoco domeeni, kuhu omakorda<br />

seonduvad heterotrimeerse G-valgu α i subühikud. Esimese GoLoco domeeni külge<br />

seondumisega tuuakse Pins valgud plasmamembraanle. Gα i seondumisega teisele ja<br />

kolmandale GoLoco domeenile muutub Pins valgu konformatsioon: lisaks GoLocole<br />

saab nüüd N-terminaalsesse poolde seonduda ka Mut/NuMA valk, mis seob<br />

mikrotuubuleid ja düneiini. Arvatakse, et NuMA on astraalsete mikrotuubulite otstele<br />

seondumiskoht, mis kallutab käävi soovitud suunas (Buchman ja Tsai, 2007; Knoblich,<br />

2008).<br />

8


1.1.5. Postnataalne neurogenees<br />

Enamiku imetajate hammaskääru (gyrus dentatus) hiiluse prolifereeruvas tsoonis<br />

toodetakse neuroneid ja gliiat kogu elu jooksul. Hammaskääru prolifereeruv populatsioon<br />

kasvab välja külgmise ajuvatsakese keskseina VZ-st ning migreerub hammaskääru<br />

hiilusesse. Seal püsib see kogu <strong>hiire</strong> eluaeg, kuid enamik rakke toodetakse siiski<br />

vahemikus sünnist kuni 20nda arengupäevani (P20) (Jacobson ja Rao, 2005). On<br />

tõendatud, et ka vanemates loomades jätkub hammaskäärus rakkude jagunemine, millest<br />

osad migreeruvad granulaarrakkude kihti, moodustavad ühendusi ning saavad püsivalt<br />

selle rakukihi osaks. Täpsemalt on näidatud, et täiskasvanud ajus granulaarrakkude arv<br />

suureneb, uued rakud vahetavad vanad välja ning nad kasvatavad aksonid CA3<br />

molekulaarsesse rakukihti (Bayer, 1982; Crespo jt. 1986; Stanfield ja Trice, 1988).<br />

Postnataalse arengu käigus sõltub väikeaju morfogenees välimises granulaarses<br />

rakukihis paiknevate granulaarsete neuronite eelrakkude proliferatsioonist ja<br />

migratsioonist. Välimine granulaarne rakukiht väikeajus on unikaalne prolifereeruv<br />

populatsioon kesknärvisüsteemis, sest külgneb pehmekestaga (pial surface) mitte<br />

ventrikulaarse pinnaga. Välimise granulaarse rakukihi rakud pärinevad rombaju huulest<br />

(rhombic lip) ning migreeruvad üle kogu väikeaju pinna (Jacobson ja Rao, 2005).<br />

1.2. <strong>Nukleotiidivahetusfaktor</strong> <strong>Ric</strong>-8<br />

1.2.1. Biokeemiline funktsioon<br />

RIC-8 (resistant to inhibitors of cholinesterase) identifitseeriti esmakordselt<br />

nematoodi Chaenorhabtidis elegans mutantide geneetilisel sõeluuringul, kus testiti<br />

letaalsust koliinesteraasi inhibiitoritele (Miller jt. 1996). <strong>Ric</strong>-8 geen on loomariigis<br />

konserveerunud ning sellelt kodeeritav 63kD suurune tsütoplasmaatiline valk <strong>Ric</strong>-8<br />

toimib nukleotiidivahetusfaktorina (GEF-na) erinevates organismides: Chaenorhabditis<br />

elegans, Drosophila melanogaster ja imetajates (Miller jt. 2000; Tall jt. 2003; Afshar jt.<br />

2004; Afshar jt. 2005; David jt. 2005; Wang jt. 2005).<br />

9


<strong>Ric</strong>-8 biokeemiline funktsioon on seotud G valkude poolt vahendatud<br />

signalisatsioonisüsteemiga, toimides nukleotiidivahetusfaktorina G q α, G o α, G i α valkudele<br />

(Tall jt. 2003). <strong>Ric</strong>-8 interaktsiooni on näidatud nii G q α, G o α, G i α kui G 13 α subühikutega<br />

(Miller jt. 2000; Miller ja Rand, 2000; Klattenhoff jt. 2003; Tall jt. 2003).<br />

Heterotrimeersed G valgud osalevad signaaliülekande vahendamisel ja nende<br />

aktiveerimine võimaldab spetsiifilise signaali viimist rakku (Gao jt. 1987). Inaktiivne Gα-<br />

GDP (guanosiindifosfaat) on seotud Gβγ dimeeri ja seitse korda membraani läbiva G<br />

valkudega seotud retseptoriga (GPCR). Peale ligandi seondumist käitub<br />

transmembraanne retseptor kui nukleotiidivahetusfaktor (GEF), soodustades Gα<br />

subühikult GDP vahetamist GTP (guanosiintrifosfaat) vastu. GTP seostumisel toimub<br />

heteromeerse G valgu dissotsieerumine Gα-GTP ja Gβγ dimeeriks ning mõlemad<br />

kompleksid võivad aktiveerida vastavaid efektormolekule (Bornancin jt. 1989; Green jt.<br />

1996). Gα subühiku GTPaasne aktiivsus aitab kaasa G valkude inaktivatsioonile, mille<br />

käigus α subühik hüdrolüüsib γ fosfaadi GTPs ning taastub inaktiivne Gα-GDP<br />

kompleks. Ebastabiilne Gα-GDP kompleks reassotseerub Gβγ dimeeriga ja moodustub<br />

uuesti inaktiivses olekus heterotrimeerne kompleks (Bastiani ja Mendel, 2006). Hiljutised<br />

biokeemilised ekperimendid G valkude nukleotiidivahetusfaktor (GEF) <strong>Ric</strong>-8-ga<br />

(<strong>Synembryn</strong>) on näidanud, et <strong>Ric</strong>-8 seondub monomeerse Gα-GDP kompleksiga,<br />

stimuleerides GDP vabanemist ning stabiliseerides nukleotiidivaba α-subühikut,<br />

soodustades sellega GTP seondumist. GTP seondumine Gα-ga põhjustab kompleksi<br />

dissotsieerumise, <strong>Ric</strong>-8 vabaneb kompleksist ja Gα on uuesti aktiivses vormis. Niimoodi<br />

saab võimendada G valgu vahendatud signaali ja pikendada selle toimeaega (Tall jt.<br />

2003; Tall ja Gilman, 2004).<br />

1.2.2. <strong>Ric</strong>-8 funktsioon embrüogeneesis<br />

Asümmeetriline jagunemine mängib olulist rolli rakkude mitmekesisuse<br />

kujunemisel. Varajases embrüogeneesis annavad asümmeetrilised jagunemised alguse<br />

tütarrakkudele, mis erinevad lisaks oma tulevaselt funktsioonilt ka suuruses (Horvitz ja<br />

Herskowitz, 1992). Heaks mudeliks asümmeetrilise jagunemise ja käävi<br />

positsioneerumise kujunemise uurimisel on C.elegans`i lõigustuv embrüo (Schneider ja<br />

10


Bowerman, 2003). C. elegans`i ühe-raku staadiumis oleva jaguneva sügoodi anafaasis<br />

paigutub mitoosikääv vastavalt anterioposterioorsete polaarsuse signaalidele<br />

posterioorsemaks, mille tulemusena tekib asümmeetriline jagunemine: anterioorne<br />

suurem ja posterioorne väiksem blastomeer (joonis 2A) (Grill jt. 2001). Oluline roll<br />

asümmeetrilise jagunemise kujunemisel C. elegans´i varjajases embrüogeneesis on G<br />

valkudel (Gonczy, 2002; Knoblich, 2008). Mitmed autorid on näidanud, et ka G valkude<br />

nukelotiidivahetsufaktor (GEF) <strong>Ric</strong>-8 on oluline faktor varajase asümmeetrilise<br />

jagunemise kujunemisel, tsentrosoomide rotatsioonil, käävi positsiooni formeerumisel,<br />

tuumade migreerumisel ja teiste tsentrosoomi vahendatud sündmuste juures nematoodil<br />

C. elegans (joonis 3A) (Miller ja Rand, 2000; Afshar jt. 2004; Couwenbergs jt. 2004;<br />

Wilkie ja Kinch, 2005) ja äädikakärbses D.melanogaster (David jt. 2005; Hampoelz jt.<br />

2005; Wang jt. 2005). Mitoosikäävi moodustumise ajal C.elegansi varajases<br />

embrüogeneesis liigub posterioorne tsentrosoom edasi-tagasi, läbides embrüo keskkohta<br />

4-6 korda. Selle tulemusena liigub mitoosikääv embrüo posterioorse otsa suunas ning<br />

pärast esimest lõigustumist jaguneb P 0 sügoot suuremaks AB ja väiksemaks P 1 rakuks<br />

(Hyman ja White, 1987). Mutantseid ric-8 -/- genotüübiga C. elegans-i embrüoid uurides<br />

leiti, et tsentrosoomi edasi-tagasi liikumine rakus oli nõrk või puudus täielikult,<br />

mitoosikäävi lõplik positsioon oli ric-8 mutantidel statistiliselt oluliselt vähem<br />

posterioorne võrreldes normaalse (wt) embrüoga ja seetõttu oli AB blastomeer sama suur<br />

või veidi suurem P 1 blastomeerist (Miller ja Rand, 2000). Lisaks on näidatud, et <strong>Ric</strong>-8 on<br />

oluline komponent asümmeetrilisel jagunemisel astraalsete mikrotuubulite poolt<br />

vahendatud tõmbejõu tekkimisel (Afshar jt. 2004; Afshar jt. 2005).<br />

11


Joonis 2. Asümmeetriline rakujagunemine C. elegans`is ja Drosophila`s. Kolm mudelsüsteemi – A C<br />

elegans-i üherakuline embrüo, B Drosophila neuroblast ja C Drosophila sensoorse organi eellasrakk (SOP)<br />

– sisaldavad komponente, mis on olulised asümmeetrilist rakujagunemist reguleerivate signaalradade juures<br />

(Par3-Par6-aPKC kompleks ja retseptorist sõltumatu G-valgu signaliseerimine). Kuigi sõltuvalt jagunevast<br />

rakust varieerub Par-kompleksi ja Gα-GDI kompleksi asukoha suhe, kontrollib Par-kompleks raku<br />

polaarsust. G-valu signaliseerimine määrab käävi orientatsiooni ja positsiooni raku telje suhtes, et<br />

kindlustada tütarrakkude asümmeetrilisust ning õiget paiknemist (Matsuzaki, 2005).<br />

Mudelorganismi Drosophila embrüotega läbiviidud uurimused näitasid, et RIC-8<br />

osaleb neuroblastide ja sensoorsete eellasrakkude asümmeetrilises jagunemises ja käävi<br />

orientatsiooni formeerumisel ning tütarrakkude suuruse erinevuse säilitamisel (joonis 2B-<br />

C) (David jt. 2005; Hampoelz jt. 2005; Wang jt. 2005). Kui metsiktüüpi embrüote<br />

neuroblastide jagunemine toimus telje tasapinnal, siis pooltes ric-8 mutantsetes<br />

neuroblastides oli mitoosikääv nihkunud rohkem kui 20 o . See põhjustab sümmeetrilist<br />

rakujagunemist. Lisaks leiti, et RIC-8 paikneb peamiselt neuroblastide tsütoplasmas ning<br />

plasmamembraanis (David jt. 2005; Hampoelz jt. 2005; Wang jt. 2005). <strong>Ric</strong>-8<br />

puudumine ja asümmeetrilise jagunemise häired on nii mutantsetel nematoodidel (Miller<br />

ja Rand, 2000) kui ka äädikakärbestel (Hampoelz jt. 2005; Wang jt. 2005)<br />

embrüonaalselt letaalsed. Drosophila ric-8 mutantsetel embrüotel, kellel puudub<br />

emapoolne ric-8, tekivad mitmed arenguhäired gastrulatsioonis, nagu näiteks kesksoole<br />

12


defektne invaginatsioon ja iseloomulik väändunud fenotüüp (Hampoelz jt. 2005; Wang jt.<br />

2005).<br />

<strong>Ric</strong>-8 funktsiooni imetajate varajases asümmeetrilises jagunemises ja<br />

embrüogeneesis on vähe uuritud. Katsed <strong>Ric</strong>-8 knockout loomadega on näidanud, et ric-<br />

8 -/- genotüüp on <strong>hiire</strong> embrüotele letaalne juba väga varajases arengus (E6.5–E8.5)<br />

(Lulla, 2008; Tõnissoo jt. 2009). Heterosügootsed ric-8 +/- embrüod on elujõulised ja<br />

eristamatud normaalsetest pesakonnakaaslastest. Homosügootsed ric-8 -/- embrüod on<br />

võimelised emakaseina külge implanteeruma ning käivitama gastrulatsiooni, kuid on<br />

oluliselt väiksemad kui metsiktüüpi pesakonnakaaslased ning neil esineb tugevaid<br />

kõrvalekaldeid gastrulatsioonis ja organogeneesi algfaasis (ebanormaalne lootelehtede<br />

kujunemine, ebakorrektsed rakkude morfogeneetilised liikumised, rakkude adhesiooni<br />

probleemid, defektne amnioni ja allantoisi formeerumine jpm.) (Tõnissoo jt. 2009).<br />

Lisaks põhjustab <strong>Ric</strong>-8 puudus blastotsüstide kasvatamisel in vitro tingimustel mitmeid<br />

kõrvalekaldeid normaalsest arengust (zona pellucidast koorumise probleemid,<br />

embrüoidkeha ebanormaalne lamendunud morfoloogia) (Tõnissoo jt. 2009).<br />

Ekspressiooniuuringutest selgus, et E5.5-E6.5 vanustes embrüotes on <strong>Ric</strong>-8<br />

ekspresseerunud emapoolset päritolu detsiiduas ning trofoblasti gigantrakkudes. E7.5-<br />

E8.5 vanuses oli ekspressioon täheldatav üle kogu areneva embrüo nii ekstra- kui intraembrüonaalsetes<br />

kudedes, kuid emapoolsetes kudedes viiakse <strong>Ric</strong>-8 ekspressiooni tase<br />

alla (Lulla, 2008; Tõnissoo jt. 2009).<br />

13


Joonis 3.. <strong>Ric</strong>-8 funktsioon mudelorganismis Chaenorhabditis elegans. A <strong>Ric</strong>-8 asümmeetrilises rakujagunemises.<br />

<strong>Ric</strong>-8, Gα, RGS-7 ning teised G-valgu masinavärgi komponendid on hajali üle terve C. elegansi sügoodi. Joonisel on<br />

need on sügoodi tagumisse otsa kokku joonistatud, et rõhutada nende interaktsioonide tulemusena tekkivat<br />

mitoosikäävi posteriooset asetust ning asümmetrilist jagunemist. Punase ja sinise poolringiga on tähistatud PAR<br />

valgud. Mitoosikäävi mikrotuubulid paiknevad kromosoomide ja tsentrosoomide (punased täpid) vahel; astraalsete<br />

mikrotuubulite (sinised kiud, MT) otstes ulatuvad pluss (+) otsad rakumembraanini ning miinus (-) otsad<br />

tsentrosoomini. Düneiin/dünaktiin on mikrotuubulite tõmbejõu tekitaja, mida stimuleerib RIC-8. RIC-8/G kompleksi<br />

komponendid on ka mikrotuubulite stabiilsuse reguleerijad. B G valkude nukleotiidivahetusfaktor <strong>Ric</strong>-8 mängib olulist<br />

rolli G valkudega seotud signalisastiooni süsteemis neurotransmitterite sekrtesioonil ja sünaptilises närviülekandes<br />

(Wilkie ja Kinch, 2005).<br />

1.2.3. <strong>Ric</strong>-8 funktsioon närvisüsteemis<br />

Geneetilised uuringud C. elegans`iga osutavad sellele, et <strong>Ric</strong>-8 on<br />

võtmekomponendiks G q α-G o α signaalivõrgustikus, reguleerides neurotransmitterite<br />

sekretsiooni C. elegans`i närvisüsteemis (Nurrish jt. 1999; Miller jt. 2000). <strong>Ric</strong>-8<br />

14


nukleotiidivahetus-aktiivsust on näidatud nii Gα q , Gα o/i kui Gα s subühikute juures<br />

(Klattenhoff jt. 2003; Tall jt. 2003; Couwenbergs jt. 2004; Reynolds jt. 2005; Schade jt.<br />

2005), mis koos moodustavad sünaptilise signaliseerimisvõrgustiku – integreeritud<br />

molekulaarse ringluse, mis on tõenäoliselt aluseks õppimisele, mälule ja käitumise<br />

modifitseerimisele (joonis 3B) (Reynolds jt. 2005; Schade jt. 2005). <strong>Ric</strong>-8 on võimeline<br />

säilitama G-valgu poolt vahendatud stiimulit määramatu aja vältel, pärast retseptorilt<br />

saadud signaali lõppemist (Tall jt. 2003). <strong>Ric</strong>-8 mutantsete nematoodide fenotüüp<br />

sarnanes nematoodidega, kellel puudusid funktsionaalsed Gα q ja Gα s subühikud. Seega<br />

<strong>Ric</strong>-8 vahendatud G-valkude aktivatsioon neuronites on eluliselt tähtis ning retseptori<br />

vahendatud Gα subühikute aktivatsioon üksinda ei ole funktsionaalsuse säilimiseks piisav<br />

(Reynolds jt. 2005). C. elegans-il, kellel <strong>Ric</strong>-8 on blokeeritud, ilmnes tugev neuronaalne<br />

fenotüüp. Neil vähenes liikumine, munemine ja kehapainutusvõime. Samuti kaasnes neil<br />

nematoodidel resistentsus koliinesteraasi inhibiitoritele (Miller jt. 2000).<br />

Immuunofluorestsentsanalüüsil on näidatud, et RIC-8 on ekspresseeritud nii juveniilsete<br />

kui täiskasvanud nematoodide närvisüsteemis. Juveniilsetes, aga mitte täiskasvanutes, on<br />

täheldatud immuunoreaktiivsust mõnedes mitteneuronaalsetes rakkudes, näiteks<br />

idurakkudes (Miller jt. 2000). RIC-8 on enamasti tugevamalt kontsentreerunud närviraku<br />

kehas, vähemal määral on märgata värvumist närvijätketes, dendriitides, mõnedes<br />

koliinergilistes kõhtmise närviketi sünapsides ning närvi rõnga aksonites (Miller jt.<br />

2000). Hiire varajases embrüogeneesis E9.5-E12.5 on <strong>Ric</strong>-8 ekspressioon<br />

neurospetsiifiline, olles ekspresseerunud kraniaalganglionides, neuraaltorus,<br />

sümpaatilises tüves, spinaalganglionides, vomeronasaalorganis (Jacobsoni organis) ning<br />

endolümfaatilises juhas (Tõnissoo jt. 2003). Täiskasvanud <strong>hiire</strong> peaajus on <strong>Ric</strong>-8<br />

ekspressioon täheldatav mitmetes käitumuslikult tähtsates ajupiirkondades: neokorteksis,<br />

vöökäärus (gyrus cingulatus), putamen-is, corpus striatum-is, hipokampuses, väikeajus ja<br />

käbikehas (Tõnissoo jt. 2003). <strong>Ric</strong>-8 defitsiit põhjustab heterosügootsetel ric-8 +/- hiirtel<br />

võimendunud ärevuskäitumist ning kehvemat sooritust õppimise ja ruumilise mäluga<br />

seotud ülesannete täitmisel (Tõnissoo jt. 2006).<br />

15


1.3. SynapsinCre transgeenne <strong>hiire</strong>liin<br />

Cre/Lox süsteem on laialt kasutatav koespetsiifiline meetod selliste knockout<br />

<strong>hiire</strong>liinide uurimiseks mida ei saa uurida diferentseerunud kudedes kuna<br />

konventsionaalne knockout liin on embrüonaalselt letaalne (Sauer ja Henderson, 1988;<br />

Zhu jt. 2001; Lambert-Langlais jt. 2009). Rajewsky grupp Kölnist (Gu jt. 1994), kasutas<br />

esimest korda Cre ekpresseerivat <strong>hiire</strong>liini inaktiveerimaks endogeenset <strong>hiire</strong> geeni. Cre<br />

(causes recombination) kohtspetsiifiline rekombinaas juhib rekombinatsiooni<br />

bakteriofaagi P1 loxP (locus of crossover (x) in P1) järjestuste vahel. LoxP järjestused on<br />

34 aluspaari pikkused, sisaldades 13 bp pikkuseid palindroomseid järjestusi.<br />

Rekombinaasid katalüüsivad DNA ahela vahetust kahe rekombinatsiooni koha vahel,<br />

mille tulemuseks on järjestuste deletsioon, duplikatsioon, integratsioon, inversioon või<br />

translokatsioon, sõltuvalt rekombinatsiooni saitide orientatsioonist (Nagy, 2000).<br />

Konditsionaalseks geeni välja lülitamiseks on vajalik kahe erineva <strong>hiire</strong>liini olemasolu:<br />

transgeenne koe/rakutüübi spetsiifiliselt Cre-rekombinaasi ekspresseeriv <strong>hiire</strong>liin ja<br />

<strong>hiire</strong>liin, mis sisaldab kahe suunatud rekombinaasi ära tundva loxP järjestuse vahel<br />

paiknevat märklaudgeeni (joonis 4A-B). LoxP järjestused ei sega märklaudgeeni<br />

ekspressiooni ega funktsiooni, tagades looma normaalse arengu. Kui toimub Crerekombinaasi<br />

koespetsiifiline ekspressioon, siis LoxP saitide vahelise märklaudgeeni<br />

DNA lõigatakse välja ning geen inaktiveeritakse (Sauer ja Henderson, 1988; Gu jt. 1994).<br />

Kasutades rakutüübi spetsiifilisi promootoreid Cre ekspressiooni lokaliseerumiseks<br />

transgeensetes hiirtes on tekitatud mitmeid neurospetsiifilisi mutantseid <strong>hiire</strong>liine (Barski<br />

jt. 2000; Niwa-Kawakita jt. 2000; Hirasawa jt. 2001; Zhu jt. 2001; Gelman jt. 2003;<br />

Korets-Smith jt. 2004; Lindeberg jt. 2004; Zhang jt. 2004). Paljudes laboratooriumides<br />

on kasutusele võetud SynICre transgeensed <strong>hiire</strong>d (Synapsin I promootor), kelle abil on<br />

võimalik neurospetsiifiliste geenide välja lülitamine diferentseerunud neuronites (Zhu jt.<br />

2001; May jt. 2004; Hasue jt. 2005). Sünapsiinid on kolm alternatiivse splaissingu<br />

produkti (Synapsin I, II, III), moodustades 10% imetajate sünaptiliste vesiikulite<br />

valkudest (Hosaka ja Sudhof, 1998; Kao jt. 1998). Synapsin I ekspresseeritakse pea<br />

kõigis närvirakkudes, teistes rakutüüpides pole ekspressiooni täheldatud (Greengard jt.<br />

1993). Sünapsiinid on ankurproteiinid, mis seovad sünaptilised vesiikulid üksteisega ja<br />

16


tsütoskeleti võrgustikuga presünaptlistes terminalides (Ceccaldi jt. 1995; Pieribone jt.<br />

1995). Mitmed katsed Synapsin I mutantsete hiirtega on kinnitanud, et Synapsin I<br />

puudumine ei põhjusta hiirtel märgatavaid morfoloogilisi defekte peaajus ega üldises<br />

käitumisfüsioloogias (Rosahl jt. 1993; Li jt. 1995; Rosahl jt. 1995; Takei jt. 1995), samas<br />

on näidatud, et Synapsin I puudumine võib hiirtel põhjustada epilepsiat (Terada jt. 1999).<br />

SynICre <strong>hiire</strong>liinis on Cre ekspressioon kontrollitud roti Synapsin I promootori poolt, mis<br />

juhib transgeeni ekspressiooni spetsiifiliselt neuraalsetes rakkudes (Hoesche jt. 1993).<br />

Ajalis-ruumilist SynICre ekspressiooni on kirjeldatud hiirtel alates E12.5 arenevas<br />

peaajus, seljaajus ja DRG (dorsal root ganglia - spinaalganglionid). Täiskasvanud<br />

loomadel täheldati SynICre ekpressiooni ainult peaajus ja seljaajus, teistes organites<br />

(südames, maksas, kopsus, neerus) ekspressiooni ei täheldatud (Zhu jt. 2001).<br />

Histoloogilised uuringud näitasid, et SynICre on aktiivne peamiselt diferentseerunud<br />

neuronites, väljaspool pea ja seljaaju ventrikulaarregiooni (Zhu jt. 2001). Mõned autorid<br />

on näidanud, et Synapsin I promootor võib lisaks diferentseerunud neuronitele juhtida<br />

Cre ekspressiooni ka testistes (Hoesche jt. 1993; Street jt. 2005).<br />

17


Joonis 4 Cre/Lox süsteem. A LoxP konstrukti viimine hiirtesse. Hiire embrüonaalsetes tüvirakkudes ümbritsetakse<br />

märklaudgeen homoloogilise rekombinatsiooni teel LoxP järjestustega, mille tunneb ära Cre rekombinaas. B LoxP<br />

järhestusi sisaldav hiir ristatakse koespetsiifiliselt Cre rekombinaasi ekspresseeriva transgeense <strong>hiire</strong>liiniga. Nende<br />

hiirte järglastes toimub koespetsiifiline märklaudgeeni deletsioon (Strachen ja Read, 1999).<br />

18


2. EKSPERIMENTAALNE OSA<br />

2.1. Eksperimentaalse töö eesmärgid<br />

1. Kirjeldada SynapsinICre transgeeni neurospetsiifilist ekspressiooni <strong>hiire</strong><br />

<strong>postnataalses</strong> arengus (P1-P5).<br />

2. Kirjeldada nukelotiidivahetusfaktor <strong>Ric</strong>-8 ekspressiooni <strong>hiire</strong><br />

<strong>postnataalses</strong> arengus (P1-P5).<br />

3. Neurospetsiifilise SynICre;<strong>Ric</strong>-8 lacZ/lox konditsionaalse <strong>hiire</strong>liini<br />

tekitamine ja iseloomustamine.<br />

2.2. Materjal ja metoodika<br />

2.2.1. Kasutatud <strong>hiire</strong>liinid<br />

Neurospetsiifilise SynapsinICre;<strong>Ric</strong>-8 lacZ/lox konditsionaalse <strong>hiire</strong>liini tekitamiseks<br />

kasutati järgmisi <strong>hiire</strong>liine:<br />

1. SynICre (transgeenne <strong>hiire</strong>liin, kus neurospetsiifiline Cre-rekombinaasi<br />

ekspressioon on kontrollitud roti Synapsin I promootori poolt).<br />

2. <strong>Ric</strong>-8 lox/lox (märklaudgeenis ric-8 LoxP järjestusi sisaldav transgeenne <strong>hiire</strong>liin).<br />

3. <strong>Ric</strong>-8 lacZ/+ (lacZ knock-in <strong>hiire</strong>liin, kus ric-8 lookusesse on viidud reportergeen<br />

lacZ, millelt sünteesitava β-galaktosidaasi ekspressioon jäljendab ric-8<br />

ekspressiooni).<br />

<strong>Ric</strong>-8 ekspressiooni uurimiseks <strong>hiire</strong> varajases <strong>postnataalses</strong> perioodis (P1-P5)<br />

kasutati ric-8 lacZ/+ <strong>hiire</strong>liini. Neurospetsiifilise SynapsinICre <strong>hiire</strong>liini Cre-rekombinaasi<br />

aktiivsuse iseloomustamiseks postnataalsel (P1-P5) perioodil kasutati reporterliinina<br />

B6.129S7-Gtrosa26 (ROSA) <strong>hiire</strong>liini, mis sisaldab ROSA26 lookuses paiknevat loxP-<br />

STOP-loxP-lacZ konstrukti. Kui ristata uuritavat Cre-liini ROSA hiirtega, siis Crerekombinaasi<br />

ekspresseerudes lõigatakse loxP järjestuste vaheline lõik Cre-spetsiifiliselt<br />

välja võimaldades ROSA26 promootoril käivitada lacZ ekpressiooni (Zambrowicz jt.<br />

1997; Soriano, 1999). Kõikide ristamiste puhul kasutati taustliinina C57Bl6/J hiiri (nn.<br />

wild type hiirliin).<br />

Postnataalsete <strong>hiire</strong>poegade vanus (P0-P6) määrati sünnikuupäeva järgi: P0- päev,<br />

millal toimus poegimine; P1- vastavalt esimene postnataalne päev jne.<br />

19


Kõiki ekperimentides kasutatud katseloomi hoiti standartsetes tingimustes. Neile<br />

oli võimaldatud ööpaevaringne puhas söök ja jook. Katseloomad ohverdati vastavalt<br />

Euroopa Liidus kehtsetatud eeskirjadele.<br />

2.2.2. Ristamine<br />

Neurospetsiifilise SynICre;<strong>Ric</strong>-8 lacZ/lox konditsionaalse <strong>hiire</strong>liini tekitamiseks<br />

kasutati järgmist ristamisskeemi:<br />

1. SynICre <strong>hiire</strong>liini paljundus:<br />

SynICre +/- x C57Bl6/J (wt)<br />

½ SynCre +/-<br />

½ SynCre -/-<br />

2. Homosügootsete ric-8 lox/lox hiirte tekitamine:<br />

ric-8 lox/+ x ric-8 lox/+<br />

¼ ric-8 lox/lox<br />

½ ric-8 lox/+<br />

¼ ric-8 +/+ (wt)<br />

3. Heterosügootsete ric-8 lacZ/+ hiirte paljundamine:<br />

ric-8 +/lacZ<br />

x C57Bl6/J (wt)<br />

½ ric-8 +/lacZ<br />

½ ric-8 +/+ (wt)<br />

4. SynICre +/- ;<strong>Ric</strong>-8 lacZ/+ hiirte tekitamine:<br />

SynICre +/- x ric-8 +/lacZ<br />

¼ SynCre +/- ;ric-8 +/lacZ<br />

¼ SynCre +/- ;ric-8 +/+<br />

¼ SynCre -/- ;ric-8 +/lacZ<br />

¼ SynCre -/- ;ric-8 +/+ (wt)<br />

5. Neurospetsiifilise SynapsinICre;<strong>Ric</strong>-8 lacZ/lox konditsionaalse <strong>hiire</strong>liini tekitamine:<br />

SynCre +/- ric-8 +/lacZ x SynCre -/- ric-8 lox/lox<br />

¼ SynCre +/- ric-8 lacZ/lox (mutant)<br />

¼ SynCre +/- ric-8 +/lox<br />

¼ SynCre -/- ric-8 +/lox<br />

¼ SynCre -/- ric-8 lacZ/lox 20


2.2.3. Genotüpiseerimine<br />

Hiirepoegade genotüpiseerimiseks kasutati saba otsast eraldatud koematerjali.<br />

Koematerjal lüüsiti 100μl lahuses (187 ng/μl proteinaas K; lüüsipuhver: 180 mM Tris-<br />

HCl (pH 9.0); 20 mM (NH4)2SO4; 0.02% Tween 20) üleöö 55 o C juures. Seejärel<br />

inaktiveeriti lüüsilahused 20 minutit 98 o C juures ning tsentrifuugiti täispööretel 16060 g<br />

10 min. Saadud genoomset DNA-d analüüsiti polümeraasi ahelreaktsioonil (PCR). PCR-i<br />

teostamiseks kasutati järgnevaid alleelspetsiifilisi praimereid:<br />

ric-8 lacZ/+<br />

synIcre +/-<br />

LacZ300 5´ - CGCATCGTAACCGTGCATCT - 3´<br />

<strong>Ric</strong>ptggenoF 5´- CTCTCCCAGCATCCCTCAC – 3´<br />

Ptg(ric-8)in1rev 5´ - CACACCCCAGCCGAGTTG - 3´<br />

Synprom2 5´ - GTCCAGACCCTACGGACAAG - 3´<br />

Nestincre2 5´ - CTAATCGCCATCTTCCAGCAGG - 3´<br />

riccregenoF 5´ - GGTAGGGCTCAATGTTGG - 3´<br />

ric-8 lox/lox riccregenoR 5´- GCCAAACAATCTCTCGAACC - 3´<br />

´<br />

PCR-i reaktsioonisegu koosnes: 1x(NH 4 ) 2 SO 4 puhver (Fermentas), 1.5 mM<br />

MgCl 2 (Fermentas), 0.2 mM dNTP, praimereid 0,25μM, Taq polümeraas 0.02U/μl, 1 μl<br />

DNA ja ddH2O. Reaktsiooni kogumaht oli 10 μl.<br />

Kasutatud PCR-i programmi parameetrid:<br />

95°C 5 minutit<br />

95°C 30 sekundit,<br />

58°C 40 sekundit 32 tsüklit<br />

72°C 1-2 minutit (vastavalt DNA fragmendi pikkusele)<br />

72°C 10 minutit.<br />

SynICre rekombinaasse aktiivsuse kontrollimiseks konditsionaalsete SynICre;<strong>Ric</strong>-<br />

8 lacZ/lox mutantide erinevates ajupiirkondades ja organites kasutati järgenvaid praimereid:<br />

ric5floxgeno 5´ - CTTTTCCACGGGTGTTCTTC - 3´<br />

21


iccregenoR 5´- GCCAAACAATCTCTCGAACC - 3´<br />

PCR-i produkte analüüsiti 1% või 1.5%-lises TAE (Tris-atsetaat-EDTA)<br />

agaroosgeelelektoforeesil, DNA pikkusmarkerina kasutati 1kb või 100bp DNA Ladder’it<br />

(Fermentas).<br />

2.2.4. SynICre;<strong>Ric</strong>-8 lacZ/lox <strong>hiire</strong>liini iseloomustamine<br />

SynICre;<strong>Ric</strong>-8 lacZ/+ ja <strong>Ric</strong>-8 lox/lox hiirte ristamisel saadud tiinuse käiku jälgiti ja<br />

fikseeriti sündimise päev. Hiirepojad kaaluti järjestikustel päevadel, kasutades analüütilist<br />

kaalu Scaltec. Fikseeriti <strong>hiire</strong>poegade kõrvalekalded normaalsest fenotüübist. Osadel<br />

pesakondadel mõõdeti lisaks kogupikkus, tüvepikkus, esi-ja tagajalgade pikkus, ristluude<br />

laius. Hinnati ka <strong>hiire</strong>poegade toitumust ja käitumist. Hiirepoegi fotografeeriti ja filmiti<br />

kaameraga Olympus SP570 UZ. Ohverdatud loomadel fikseeriti analüütilise kaaluga<br />

erinevate organite (peaaju, süda, kops, maks, põrn, neer, magu) mass.<br />

2.2.5. Külmlõikude valmistamine<br />

Postnataalsete P1-P5 hiirte peaajud ja teised organid (süda, neer) eraldati<br />

eelnevalt ohverdatud loomalt ning fikseeriti 2 tundi 4% paraformaaladehüüdi<br />

fosfaatpuhverdatud soolalahuses (4% PFA/PBS-is) temperatuuril 4 o C. Seejärel pesti 3 x 5<br />

min. 1x PBS-is ning sisestati 30% sahharoosi lahusesse 1xPBSis, ning jäeti 4 o C juurde<br />

seisma 24 tunniks (organid säilitati pärast filterpaberiga kuivatamist -20 o C juures).<br />

Järgnevalt teostati organitele krüolõikus. Külmlõigud lõigati masinal SLEE Cryostat Mnt.<br />

Krüodissektori kambri temperatuuriks oli lõikamisel peaaju puhul –10-(-15) o C, neeru ja<br />

südame puhul -20 o C. Lõigati 40 μm paksused koelõigud, mis kanti Menzel Gläzer<br />

SuperFrost Plus ® alusklaasidele.<br />

22


2.2.6. β-galaktosidaasi värvusreaktsioon koelõikudel<br />

Värvusreaktsiooni esilekutsumiseks pesti koelõikudega alusklaase 2 x 5 min<br />

pesupuhvriga (100mM PBS (pH 7.3), 72mM Na 2 HPO 4 , 28mM NaH 2 PO 4 , 2mM MgCl 2 ).<br />

Seejärel asetati koelõikudega alusklaasid pimendatud niisutuskambrisse ning inkubeeriti<br />

värvilahusega (1 x pesupuhver, 5mM kaaliumferritsüaniid, 5mM kaaliumferrotsüaniid, 1<br />

mg/ml X-Gal (20 mg/ml dimetüülformamiidis) üleöö. Värvilahuse eemaldamiseks pesti<br />

koelõike 2 x 5 min 1x PBS-is ning järelfikseeriti PFA/PBS 4% lahusega 10 minutit.<br />

Fiksaator pesti maha 1x PBS-iga 2 x 5 min ning koelõigud sulundati glütseriiniga.<br />

Katteklaasi servad liimiti kuivamise vältimiseks kinni küünelakiga Dior.<br />

2.2.7 Pildistamine<br />

Kõiki antud bakalaureuse töös kasutatud histoloogilisi preparaate vaadeldi ja<br />

pildistati binokulaariga Olympus SZX12 ning kujutiste saamiseks kasutati Olympus<br />

XC50 kaamerat koos lisatarvikutega (Olympus U-RFL-T, U-ULH). Piltide<br />

järeltöötlemiseks kasutati arvutiprogrammi Adobe Photoshop 7.0.<br />

2.2. Tulemused<br />

2.2.1. Neurospetsiifilise SynICre;<strong>Ric</strong>-8 lacZ/lox <strong>hiire</strong>liini iseloomustamine<br />

SynICre;<strong>Ric</strong>-8 lacZ/+ ja <strong>Ric</strong>-8 lox/lox hiirte ristamisel saadud järglaste genotüübiline<br />

varieeruvus oli vastavuses Mendeli lahknevusseadusega (1/4 oli SynICre;<strong>Ric</strong>-8 lacZ/lox<br />

konditsionaalseid knockout loomi), mis tõestab, et <strong>Ric</strong>-8 puudumine diferentseerunud<br />

neuronites ei ole embrüogeneesis letaalne. SynICre;<strong>Ric</strong>-8 lacZ/lox konditsionaalsed järglased<br />

olid küll võimelised sündima, kuid nad olid kehamassilt väiksemad kui normaalsed<br />

pesakonnakaaslased (joonis 5B). Kaalumisel selgus, et sündides on ric-8<br />

konditsionaalsete nullmutantide keskmine kaal (1,357 g) vaid veidi väiksem normaalsete<br />

loomade omast (1,575 g). Päev-päevalt ric-8 nullmutantide massi-iibe mahajäävus<br />

võrreldes pesakonnakaaslastega süveneb. Normaalsetele loomadele on omane lineaarne<br />

23


kehamassi kasv. <strong>Ric</strong>-8 knockout mutantidel on küll täheldatav kehamassi juurdekasv,<br />

kuid see toimub vähemal määral ning P5 vanuses nende keskmine kehamass langeb (P4 –<br />

2,222 g; P5 – 2,038 g) (joonis 5B). Lisaks mõõdeti osadel järglastel pesakonniti<br />

tüvepikkus, jalgade pikkus, ristluude laius. Mõõtmistulemustest selgus, et ric-8<br />

nullmutantsed <strong>hiire</strong>pojad olid natuke lühemad. Jalgade pikkuses olulist erinevust ei olnud<br />

märgata. Ristluude laius oli ric-8 mutantsetel loomadel märgatavalt kitsam. See kajastus<br />

ka <strong>hiire</strong>poegade eksterjööris. Konditsionaalsed ric-8 mutantsed loomad olid<br />

deformeerunud kehaasendiga (kängus) ja ebaproportsionaalse kehaehitusega (suhteliselt<br />

kitsas tagakeha) (joonis 5A). Lisaks avaldus ric-8 mutantsetel hiirtel tugev neuraalne<br />

fenotüüp. Nad ei olnud võimelised jalgadel seisma, lamasid külili ja püüdsid esijalgadega<br />

balansseerides saavutada tasakaalu, lisaks oli neil täheldatav kerge lihasvärin e. tremor<br />

(joonis 5A). Sabast riputamise katses hoiavad ric-8 knockout <strong>hiire</strong>d tagakäppi keha<br />

lähedal ning laiutavad esikäppi ja või rippuvad passiivselt. Nende normaalsetele<br />

pesakonnakaaslastele on omane just tagumiste käppade harki ajamine (ilmselt tasakaalu<br />

hoidmiseks) ning esimeste käppadega haaramispinna otsimine. Lisaks on aktiivsed keha<br />

painutama kõikides suundades (Joonis 5A). Samas valutundlikkus on ric-8 mutantidel<br />

säilinud. Rinnapiima imemisrefleksid on neil ka olemas, mida kinnitab kalgendunud<br />

piima olemasolu maos kuni vanuseni P4. Väärib märkimist, et ric-8 nullmutantsete hiirte<br />

mao keskmine mass on juba P3 vanuses umbes kaks korda väiksem normaalsete<br />

pesakonnakaaslaste omast (mutant – 40,73 mg; normaalne – 84,5 mg). P5 vanuseks on<br />

mao masside vahe kasvanud umbes üheksa kordseks (mutant – 23,56 mg; normaalne –<br />

205,5 mg). Dissekteerimisel selgus, et P5 mutantse <strong>hiire</strong> maos emapiima pole, sest pojad<br />

enam P4 vanuses ei toitu ja P4-P5 nad surevad või emahiir likvideerib nõrgenenud pojad.<br />

Postnataalsetele <strong>hiire</strong>pogadele tehtud mõõtmistest on diagrammina välja toodud ric-8<br />

knockout loomade peaaju mass vanuses P3-P5, mis on küll väiksem normaalsete<br />

pesakonnakaaslaste massist, kuid ei oma statistiliselt nii olulist erinevust kui<br />

konditsionaalse mutandi ja normaalse <strong>hiire</strong> üldmass (joonis 5C). Keskmiste leidmiseks<br />

kasutatud andmete verieeruvus oli suur, sest suuremates pesakondades on rohkem loomi<br />

ja vastupidi.<br />

24


A<br />

B<br />

5<br />

4,5<br />

Massi-iive<br />

Wt<br />

Mutant<br />

C<br />

Peaajude mass<br />

4<br />

3,5<br />

3<br />

mass g<br />

3<br />

2,5<br />

2<br />

1,5<br />

1<br />

mass g<br />

2<br />

1<br />

0,5<br />

0<br />

P0 P1 P2 P3 P4 P5<br />

postnataalne päev<br />

0<br />

P3 P4 P5<br />

postnataalne vanus<br />

Joonis 5 A Fotod konditsionaalsetest SynICre;<strong>Ric</strong>-8 lacZ/lox mutantidest (MUT) ja nende normaalsetest<br />

pesakonnakaaslastest (* - ei oma wt genotüüpi, kuid transgeensed konstruktid nende rakkudes ei häiri nende arengut).<br />

Paremal ja keskel on näha, kuidas normaalsed <strong>hiire</strong>pojad lükkavad tagumised käpad laiali ning hakkavad esimestega<br />

haaramispinda otsima, mutandid hoiavad tagumisi käppi koos ja ajavad esimesed laiali. Parempoolsel pildil on näha, et<br />

normaalne pesakonnakaaslane toetub neljale käpale, kuid mutandid lebavad külili. Samuti on nad oma normaalsetest<br />

pesakonnakaaslastest väiksemad. B <strong>Ric</strong>-8 konditsionaalse knockout-i ja normaalsete pesakonnakaaslaste massi-iibe<br />

võrdlus postnataalsel perioodil (P0-P5). C Peaajude mass vanuses P3-P5.<br />

2.2.2. SynapsinICre rekombinaasse aktiivsuse hindamine.<br />

SynapsinICre rekombinaasse aktiivsuse hindamiseks konditsionaalses SynCreI;<strong>Ric</strong>-<br />

8 lacZ/lox (P5) mutandis valiti välja peaaju piirkonnad, kus eeldati <strong>Ric</strong>-8 ekspressiooni ning<br />

25


kontrolliks valiti mõned mitteneuraalsed piirkonnad. Kasutades praimereid ric5floxgeno<br />

ja riccregenoR amplifitseeriti PCR-il <strong>Ric</strong>-8 fragmente, mis illustreerivad Cre<br />

rekombinaasi aktiivsust valitud piirkonnas – alumine band 300 bp tähistab lõigatud ric-8<br />

järjestust, ülemine band– 2500 bp lõikamata ric-8 järjestust (joonis 6). Jooniselt on näha,<br />

et kõikides närvisüsteemi spetsiifilistes piirkondades (Ce- väikeaju, Hi- hipokampus, Coneokorteks,<br />

Pu- putamen, Mb- keskaju, Sp- seljaaju, Mo- piklikaju) on Cre rekombinaas<br />

aktiivne, kuid mitteneuraalsetes kudedes (Mu- skeletilihas, Lu- kops, He- süda, Ki- neer)<br />

Cre aktiivsus puudub. Seega Cre rekombinaas töötab neurospetsiifiliselt, välja arvatud<br />

testistes, kus SynICre on aktiivne.<br />

Joonis 6 SynapsinICre rekombinaasne aktiivsus postnataalse SynCreI;<strong>Ric</strong>-8 lacZ/lox (P5) <strong>hiire</strong> ajus.<br />

Lühendid: Ce – cerebellum e. väikeaju, Hi – hipokampus, Co – korteks, Pu – putamen, Mb – keskaju, Mu –<br />

lihas, Sp - seljaaju, Lu – kops, He – süda, Ki – neer, Te – testis, Mo – piklikaju. Markerina on kasutatud 1<br />

Kb markerit (Fermentas).<br />

2.2.3. <strong>Ric</strong>-8 ja SynICre ekspressiooni võrdlus <strong>postnataalses</strong> (P1-P5) peaajus<br />

<strong>Ric</strong>-8 ja SynICre ekspressiooni uurimiseks <strong>hiire</strong> varajases <strong>postnataalses</strong> (P1-P5)<br />

arengus kasutati erinevatest <strong>hiire</strong>liinidest (SynCre; <strong>Ric</strong>-8 lacZ/+ ; SynICre;<strong>Ric</strong>-8 lacZ/lox )<br />

pärinevat koematerjali kolmes vanuses: P1, P3 ja P5. Kõik ajulõigud on valitud samadest<br />

piirkondadest (joonised 7-9). SynICre avaldub vaadeldud perioodil praktiliselt kõigis<br />

differentseerunud neuronites erinevates ajupiirkondades (joonis 7-9A,D,G,J,M).<br />

Nõrgemalt on SynCre ekspresseerunud väikeajus P1 ja P3 vanuses (joonis 7-8M),<br />

suurenedes vanuseks P5 (joonis 9M). SynCre ekpressioon ei ole täheldatav ajuvatsakeste<br />

ependümaalses kihis (joonis 7-9A,D,G,J,M).<br />

26


Neurospetsiifilise ric-8 konditsionaalse nullmutandi ja ric-8 lacz/+ <strong>hiire</strong>liini<br />

võrdlemisel selgus, et <strong>Ric</strong>-8 ekspresseerub valdavalt samades piirkondades, ehkki<br />

ekspressiooni intensiivsus on ric-8 lacZ/+ loomadel mõnevõrra tugevam (joonis 7-9 II ja III<br />

veerg). Vanuses P1 on haistesibulates detekteeritav nõrk ekspressioon piriform korteksi<br />

2. kihis, kus asuvad püramidaalsed rakud (joonis 7B,C). See ekspressioonipiirkond<br />

laieneb ka haistesagaratesse. Veel võib täheldada P1 vanuses tekkivat ekspressiooni<br />

neokorteksi 2(välimine granulaarne)/3 (välimine püramidaalne) kihis. Hipokampuses on<br />

<strong>Ric</strong>-8 ekspressioon CA1, CA2 ja CA3 regioonis, kuid hammaskäärus on värvunud vaid<br />

külgmine laba (lateral blade). Lisaks on värvunud induseum griseum (joonis 7E, F, H, I,<br />

K, L). Ajusillas on ric-8 lacZ/+ heterosügoodil tugevamini, konditsionaalsel knokcout-il<br />

nõrgemini värvunud ka nucleus ambiguus (joonis 7N,O). P3 ja P5 vanuste hiirte ajudes<br />

on haistesagaralale lisaks <strong>Ric</strong>-8 tugevnevat ekspressiooni näha neokorteksi 2/3 kihis, mis<br />

jääb haistesibulate kohale (joonis 8-9B,C). P3 vanuses ilmub ric-8 lacZ/+ heterosügoodil<br />

nähtavale ekspressioon fasciola cinerea-s, mis on paarisstruktuur corpus callosum-i<br />

keskel (joonis 8I) ning hipokampuse kõige sisesemises moodustises subiculum, mis<br />

koosneb püramidaalkihi neuronitest (joonis 8L). Lisaks on <strong>Ric</strong>-8 ekspressioon märgatav<br />

kolmanda ajuvatsakese seinas, kus paiknevad ependümaalsed rakud (joonis 8K,L).<br />

Ülejäänud P3 aju piirkondades võrreldes P1-ga <strong>Ric</strong>-8 ekspressioon suureneb, välja<br />

arvatud nucleus ambiguus, mille ekspressioon nõrgeneb, kuni kaob P5 ajudes üldse<br />

(joonis 8-9N,O). P5 vanustel hiirtel on <strong>Ric</strong>-8 ekspressioon vaadeldav ka hammaskääru<br />

mediaalses labas (medial lobe) (joonis 9H,I). P5 ajudes on ekspressioon vaadeldav veel<br />

külgmiste vatsakeste seintes ning viiendas neokorteksi kihis (joonis 9E,F,H,I).<br />

Postnataalses vanuses P5 ilmub nähtavale ka õrn ekspressioon väikeaju granulaarses kihis<br />

ning neljandas ajuvatsakeses (joonis 9N,O).<br />

SynICre <strong>hiire</strong>d omavad ekspressiooni kõikides konditsionaalse knockout mutandi<br />

ric-8 ekspressioonipiirkondades.<br />

27


Joonis 7 P1 hiirte ekspressioonimustrid peaaju lõikudel. Vasakus tulbas on näidatud SynICre ekspressiooni,<br />

keskmises tulbas <strong>Ric</strong>-8 ekspressiooni cre +/- ric-8 lacZ/lox <strong>hiire</strong>s ning paremas tulbas <strong>Ric</strong>-8 ekspressiooni ric lacZ/+ <strong>hiire</strong>s.<br />

Lühendid: Pir – piriform korteksi püramiidrakkude kiht, 2/3 Crtx – neokorteksi 2/3 kiht, IG - induseum griseum, CA-1,<br />

CA-3 – hipokampuse CA-1 ja CA-3 väljad, DGlb – hammaskääru lateraalne laba, Amb - nucleus ambiguus.<br />

28


Joonis 8 P3 hiirte ekspressioonimustrid peaaju lõikudel. Vasakus tulbas on näidatud SynICre ekspressiooni,<br />

keskmises tulbas <strong>Ric</strong>-8 ekspressiooni cre +/- ric-8 lacZ/lox <strong>hiire</strong>s ning paremas tulbas <strong>Ric</strong>-8 ekspressiooni ric lacZ/+ <strong>hiire</strong>s.<br />

Lühendid: Pir – piriform korteksi püramiidrakkude kiht, 2/3 Crtx – neokorteksi 2/3 kiht, IG - induseum griseum, CA-1,<br />

CA-3 – hipokampuse CA-1 ja CA-3 väljad, FC - fasciola cinere, DGlb – hammaskääru lateraalne laba, Sub –<br />

subiculum, V3 – kolmas vatsake, Amb - nucleus ambiguus.<br />

29


Joonis 9 P5 hiirte ekspressioonimustrid peaaju lõikudes Vasakus tulbas on näidatud SynICre ekspressiooni,<br />

keskmises tulbas <strong>Ric</strong>-8 ekspressiooni cre +/- ric-8 lacZ/lox <strong>hiire</strong>s ning paremas tulbas <strong>Ric</strong>-8 ekspressiooni ric lacZ/+ <strong>hiire</strong>s.<br />

Lühendid: Pir – piriform korteksi püramiidrakkude kiht, 2/3 Crtx – neokorteksi 2/3 kiht, IG - induseum griseum, CA-1,<br />

CA-3 – hipokampuse CA-1 ja CA-3 väljad, FC - fasciola cinere, DGlb – hammaskääru lateraalne laba, DGmb –<br />

hammaskääru mediaalne laba Sub – subiculum, Lv – külgmine vatsake, V3 – kolmas vatsake, V4 – neljas vatsake, Ceg<br />

– väikeaju granulaarrakkude kiht.<br />

30


2.3 Arutelu<br />

G valkude nukleotiidivahetusfaktor <strong>Ric</strong>-8 on loomariigis evolutsiooniliselt<br />

konserveerunud valk. Senised baasteadmised <strong>Ric</strong>-8 bioloogilise funktsiooni kohta<br />

pärinevad töödest erinevate C. elegans`i ja Drosophila mutantidega. Mitmed autorid on<br />

näidanud, et <strong>Ric</strong>-8 on oluline embrüogeneesis asümmeetrilise rakujagunemise juures<br />

tsentrosoomide rotatsioonil, käävi positsiooni formeerumisel, tuumade migreerumisel ja<br />

teiste tsentrosoomi vahendatud sündmuste juures C. elegans-is (Miller ja Rand, 2000;<br />

Afshar jt. 2004; Couwenbergs jt. 2004; Wilkie ja Kinch, 2005) ja Drosophila-s (David jt.,<br />

2005; Hampoelz jt., 2005; Wang jt., 2005). Teiseks oluliseks <strong>Ric</strong>-8 funktsiooniks on<br />

osalemine G valkude poolt vahendatud sünaptilises närviülekandes (Miller jt., 2000).<br />

<strong>Ric</strong>-8 nukleotiidivahetus aktiivsust on näidatud mitmete Gα subühikute juures<br />

(Klattenhoff jt. 2003; Tall jt. 2003; Couwenbergs jt. 2004; Reynolds jt. 2005; Schade jt.<br />

2005), moodustades sünaptilise signaliseerimisvõrgustiku – mis on aluseks õppimisele,<br />

mälule ja käitumise modifitseerimisele (Reynolds jt. 2005; Schade jt. 2005). <strong>Ric</strong>-8<br />

funktsiooni imetajate närvisüsteemis on vähe uuritud. Hiire embrüogeneesis E9.5-E12.5<br />

on <strong>Ric</strong>-8 ajalis-ruumiline ekspressiooni muster neurospetsiifiline (Tõnissoo et al.,2003).<br />

Täiskasvanud <strong>hiire</strong> kesknärvisüsteemis on <strong>Ric</strong>-8 ekspresseerunud mitmetes<br />

käitumuslikult tähtsates piirkondades. <strong>Ric</strong>-8 defitsiit neis ajupiirkondades põhjustab<br />

hiirtel muutusi emotsionaalse käitumise füsioloogias ja probleeme õppimise ning<br />

ruumilise mäluga (Tõnissoo jt., 2006). Homosügootsed ric-8 -/- loomad ei ole elujõulised<br />

ja surevad varajases embrüogeneesis E6.5-E7.5 (Tõnissoo jt., 2009), mistõttu ei saa neid<br />

loomi analüüsida täiskasvanud närvisüsteemis. Alternatiivseks meetodiks selliste<br />

mutantide puhul on Cre-Lox süsteemi (Sauer jt., 1988) kasutades tekitada koespetsiifiline<br />

konditsionaalne <strong>hiire</strong>liin. Antud bakalaureusetöös kasutati <strong>Ric</strong>-8 funktsiooni uurimiseks<br />

närvisüsteemis SynICre transgeenset <strong>hiire</strong>liini, kelle ristamisel <strong>Ric</strong>-8 lox/lox loomadega on<br />

võimalik <strong>Ric</strong>-8 välja lülitada diferentseerunud neuronites. Varasemalt on näidatud, et<br />

SynICre transgeen hakkab ekspresseeruma alates E12.5 peaajus, seljaajus ja<br />

spinaalganglionides, saavutades maksimumi 3 arengu nädalal (Zhu et al.,2001; Xia jt.,<br />

2003). Täiskasvanud loomadel on täheldatud SynICre ekpressiooni ainult peaajus ja<br />

seljaajus, teistes organites (südames, maksas, kopsus, neerus) mitte (Zhu jt. 2001). Antud<br />

31


uurimustöös leiti, et SynICre on aktiivne erinevates peaaju piirkondades 5 postnataalsel<br />

päeval (lülitades <strong>Ric</strong>-8 välja nt. neokorteksist, väikeajust, piklikajust, keskajust,<br />

hipokampusest). Lisaks näidati, et SynICre on sarnaselt kirjanduses varem näidatuga<br />

(Zhu jt. 2001) aktiivne ka testistes. SynICre ekpressiooni kirjeldamisel ROSA26<br />

reporterliiniga selgus, et postnataalsel perioodil on SynICre laialdaselt avaldunud peaaju<br />

erinevates regioonides. Tuginedes neile andmetele ja lisaks kirjanduses avaldatule võib<br />

julgelt väita, et <strong>Ric</strong>-8 on konditsionaalsetel nullmutantidel praktiliselt kõigist <strong>Ric</strong>-8<br />

neuraalsetest ekprsessiooni piirkondadest välja lülitatud (lisaks kesknärvisüsteemile ka<br />

perifeersest närvisüsteemist).<br />

E12.5 (vanus kui SynCre ekpressioon üles tuleb) on <strong>hiire</strong>l peaaju arengus välja<br />

kujunenud viis sekundaarset vesiikulit (telencephalon, diencephalon, mesensephalon,<br />

metencephalon ja myencephalon) ning võib eristada hüpotaalamust ja preplaati, mis<br />

paneb alguse neokorteksile (Gilbert, 2003). Sellel ajal toimub ka neuronite tekkimine läbi<br />

radiaalgliia asümmeetrilise jagunemise. Kuna asümmeetrilise jagunemise mehhanismid<br />

on loomariigis konserveerunud (Tramontin jt., 2003), võib oletada, et <strong>Ric</strong>-8 puudumine<br />

mõjutab ka <strong>hiire</strong> arengus neuronite asümmeetrilist jagunemist. Esimesed sellised<br />

jagunemised toimuvad E10 vanuses, kuid neurogeneesi kõrgpunkt on vahemikus E14-<br />

E15. Asümmeetriline jagunemine, mille läbi enamus neuroneid toodetakse, toimub VZ<br />

kõige apikaalsemas otsas (Knoblich, 2008). Samas histoloogilised uuringud on näidanud,<br />

et SynICre on aktiivne peamiselt diferentseerunud neuronites, väljaspool pea ja seljaaju<br />

ventrikulaarregiooni (Zhu jt. 2001), mistõttu saab välistada ric-8 konditsionaalsetel<br />

mutantidel defektse asümmeetrilise jagunemise VZ. Seda kinnitab ka fakt, et ric-8<br />

nullmutantse <strong>hiire</strong> peaaju mass ei ole normaalse pesakonnakaaslase omast silmnähtavalt<br />

maha jäänud ja ajustruktuurid on võrreldavad normaalsete pesakonnakaaslastega. Kui<br />

asümmeetrilises jagunemises ja radiaalses migratsioonis oleksid defektid, siis võiks<br />

eeldada „sileda aju” e. lissentsephalon`i teket (Yingling jt., 2008). Ajude massi<br />

mõningane erinevus on ilmselt tingitud ric-8 mutantse <strong>hiire</strong> väiksematest mõõtmetest.<br />

SynCre;<strong>Ric</strong>-8 lacZ/lox loomad on võimelised sündima, millest järeldub, et <strong>Ric</strong>-8 välja<br />

lülitamine diferentseerunud neuronitest ei ole embrüonaalselt letaalne. Täpsemalt saaks<br />

kinnituse kas erinevad neuronite kihid ajukoores on tekkinud ja paigutunud õieti, kui<br />

kasutada kindlaid neuraalseid markereid. Ventrikulaartsoonis on <strong>Ric</strong>-8 ekpsressioon<br />

32


postnataalselt detekteeritav P3-P5 ajuvatsakestes. Täiskasvanud <strong>hiire</strong> ajus VZ kaob, kuid<br />

sarnaste omadustega rakud säilivad külgmiste vatsakeste seinas SVZ-s (Tramontin jt.,<br />

2003). Sealset ekspressiooni on eelnevalt näidatud täiskasvanud <strong>Ric</strong>-8 LacZ/+ <strong>hiire</strong>s<br />

(Tõnissoo jt., 2003). VZ rakud toodavad E14-E16 enamuse ependümaalseid rakke, mis<br />

jäävad ajuvatsakesi vooderdama, kuid jätked moodustuvad neil alles esimese postnataalse<br />

nädala jooksul. Täiskasvanutel on radiaalgliia jätked täiesti kadunud ja asendunud<br />

ependümaalsete jätketega (Tramontin jt., 2003; Spassky jt., 2005). Osa radaalgliiast<br />

muutub SVZ astrotsüütideks, mis funktsioneerivad neuraalsete tüvirakkudena (Clarke jt.,<br />

2003). Antud töös esitatud andmetes on ric-8 ekspressiooni näha ka kolmanda vatsakese<br />

seintes, kus paiknevad tanütsüüdid – ependümaalsed, gliia päritoluga rakud, mille jätked<br />

ulatuvad sügavale hüpotaalamusse. Arvatakse, et nende funktsiooniks võib olla signaali<br />

ülekanne tserebrospinaalsest vedelikust kesknärvisüsteemi (Leichan ja Fekete, 2007).<br />

Ning P5 vanuses on <strong>Ric</strong>-8 ekspressioon vaadeldav ka neljandas vatsakeses, mis paikneb<br />

ajusilla ja väikeaju vahel. Mitmed autorid on pakkunud, et ependümaalsed rakud võivad<br />

käituda neuraalsete tüvirakkudena (Johansson jt., 1999). Nende andmete põhjal võiks<br />

spekuleerida, et <strong>Ric</strong>-8 ei ekspresseeru <strong>postnataalses</strong> arengus jagunevates radiaalgliia<br />

rakkudes, kuid on vajalik vatsakesi vooderdavais ependümaalsetes rakkudes ja/või SVZ<br />

rakkudes. Kindlaid tõendeid pakuks täpsem uurimus, kus <strong>Ric</strong>-8 ekspressiooni näidataks<br />

raku tasandil.<br />

Peale SVZ toodetakse täiskasvanud kesknärvisüsteemis uusi rakke veel<br />

hammaskäärus ja väikeaju välimises granulaarses kihis (Jacobson ja Rao, 2005). Antud<br />

töös saadud tulemustes on <strong>Ric</strong>-8 ekspressioon hammaskäärus vaadeldav (Tõnissoo jt.,<br />

2006). Välimine granulaarne rakukiht on vaid 6-8 raku diameetrit paks, seega käesolevas<br />

töös ei saa kindlalt väita, et <strong>Ric</strong>-8 on seal ekspresseerunud. Seda piirkonda peaks<br />

usaldusväärsete tulemuste saamiseks täpsemalt iseloomustama.<br />

<strong>Ric</strong>-8 ekspressioon on detekteeritav nii postnataalselt P1-P5 kui täiskasvanud<br />

<strong>hiire</strong> ajus (Tõnissoo jt. 2003) ka hipokampuse CA1, CA2, CA3 piirkondades, kus<br />

paiknevad püramidaalsed rakud. Hipokampust peetakse vastutavaks pikaajalise mälu ja<br />

ruumilise navigatsiooni eest (Echenbaum jt., 1999). Käitumiskatsetes on näidatud, et <strong>Ric</strong>-<br />

8 defitsiidi korral nendes valdkondades võimekus väheneb (Tõnissoo jt. 2006). <strong>Ric</strong>-8<br />

ekspressioon on postnataalsel ning täiskasvanud <strong>hiire</strong>l (Tõnissoo jt., 2003) vaadeldav veel<br />

33


ajukoores 2/3 kihis. Seal paiknevad väikesed ja keskmise suurusega püramidaalsed rakud.<br />

3. kihi kortikaalsed neuronid saadavad eferentseid signaale välja subkortikaalsetesse<br />

struktuuridesse nagu haistesagarad, basaalganglionid ja taalamus. Korteksisse tulevad<br />

neist struktuuridest signaalid mööda aferentseid 1.-3. kihi neuroneid. Lisaks on<br />

haistesagarate apikaalsel poolel <strong>Ric</strong>-8 ekspressioon alates P3 vanusest detekteeritav.<br />

Püramiidrakud on kortikospinaaltrakti põhi koostisosa. Püramidaalrakkude aksonitele<br />

mõjuvad erinevad kasvufaktorid, et moodustuks õiged sünaptilised ühendused (Salimi jt.,<br />

2008). Kuna prefrontaalne korteks võtab vastu informatsiooni aju piirkondadest, mis<br />

saavad erutusi kõikidest keha sensoorsetest allikatest, peavad püramidaalsed rakud<br />

töötlema erinevat informatsiooni (Elston, 2003). Rotil on näidatud, et püramiidrakud<br />

läbivad mitmeid järske muutusi varases <strong>postnataalses</strong> arengus. P3-P21 suureneb<br />

püramiidrakkude soma kaks korda, apikaalne dendriit pikeneb viiekordselt ning basaalne<br />

dendriit 13 korda. Selle arenguperioodi jooksul väheneb ka membraani puhkepotentsiaal,<br />

väheneb membraani vastupidavus ja suurenevad aktsioonipotentsiaalide tippväärtused<br />

(Zang, 2004). Biokeemilistest uuringutest on teada, et <strong>Ric</strong>-8 on võimeline säilitama G-<br />

valgu poolt vahendatud stiimulit määramatu aja vältel, pärast retseptorilt saadud signaali<br />

lõppemist (Tall jt. 2003). Seega võib oletada, et G valkude vahendatud signalisatsioon on<br />

püramidaalrakkudes aktiivne ning <strong>Ric</strong>-8 toimib signaali pikendajana.<br />

Lähtuvalt diferentseerunud neuronite spetsiifilise ric-8 konditsionaalse knockout<br />

loomade fenotüübi kirjeldusest, võib väita, et <strong>Ric</strong>-8 puudus diferentseerunud neuronitest<br />

on letaalne postnataalselt P4-P5. Mutantsetel hiirtel esineb tugev neuroloogiline<br />

fenotüüp, mis viitab probleemidele G valkudega seotud sünaptilises siganalisatsiooni<br />

masinavärgis. Katsed ric-8 mutantsete nematoodidega on näidanud, et <strong>Ric</strong>-8 puudus<br />

põhjustab neil tugevaid neuroloogilisi häireid, nagu refleksid nagu rinnapiima<br />

imemisvõime ja valutundlikkus on ric-8 keha painutamise võime vähenemine, munemise<br />

vähenemine, ataksia (Miller jt., 2001). Teatavad refleksid nagu näiteks valutundlikkus ja<br />

imemisrefleks, on konditsionaalsetel ric-8 mutantidel säilinud. Soole motoorika tundub<br />

normaalne. Samas esineb lihastremor, tugevad tasakaaluhäired, tõmblused, mille põhjuste<br />

täpne biokeemiline analüüs ja surma põhjuste välja selgitamine vajaks kindlasti<br />

täiendavaid uuringuid.<br />

34


KOKKUVÕTE<br />

Käesoleva bakalureusetöö eesmärkideks oli kirjeldada nukleotiidivahetusfaktor<br />

<strong>Ric</strong>-8 ja SynapsinICre transgeeni neurospetsiifilist ekspressiooni <strong>hiire</strong> varajases<br />

<strong>postnataalses</strong> arengus ning iseloomustada SynICre;ric-8 lacZ/lox genotüübiga <strong>Ric</strong>-8<br />

konditsionaalset knockout hiirt. Konditsionaalsete mutantide kirjeldamiseks mõõdeti ja<br />

kaaluti P0-P5 vanuseid SynICre;ric-8 lacZ/lox genotüübiga <strong>hiire</strong>poegi ning nende<br />

pesakonnakaaslasi. Neil dissekteeriti peaajud, ning tehti külmlõigud, millel teostati β-<br />

galaktosidaasi värvusreaktsioon. Samal viisil käituti SynapsinICre transgeensete ja<br />

heterosügootsete ric-8 lacZ/+ hiirtega.<br />

Töö kokkuvõtteks tehti järgmised järeldused:<br />

• Neurospetsiifiline SynICre;ric-8 lacZ/lox konditsionaalne <strong>hiire</strong>d on võimelised<br />

sündima, kuid surevad P4-P5 postnataalsel arengupäeval. Konditsionaalsed ric-8<br />

knockout <strong>hiire</strong>d on väiksemad, ebaproportsionaalse kehaehitusega omades tugevat<br />

neuraalset fenotüüpi.<br />

• SynICre rekombinaasne aktiivsus on SynICre;ric-8 lacZ/lox genotüübiga hiirtes<br />

neurospetsiifiline.<br />

• SynapsinICre ja <strong>Ric</strong>-8 ekspressiooni mustrid kattuvad <strong>postnataalses</strong> (P1-P5) <strong>hiire</strong><br />

peaajus suures ulatuses.<br />

• Postnataalses SynICre;ric-8 lacZ/lox <strong>hiire</strong> ajus ei olnud morfoloogiliselt olulist<br />

erinevust võrreldes ric-8 lacZ/+ heterosügootse <strong>hiire</strong>liiniga.<br />

35


Nucleotide exhange factor <strong>Ric</strong>-8 (<strong>Synembryn</strong>) in mouse postnatal neurogenesis<br />

Katrin Ruisu<br />

Summary<br />

Current study is dedicated to researching the function of <strong>Ric</strong>-8 in early postnatal<br />

development of newborn mice. Nucleotide exhange factor <strong>Ric</strong>-8 has been proven to play<br />

important role in G-protein mediated synaptic transmission and asymmetric cell division<br />

in embryogenesis and neurogenesis. It has been demonstrated that absence of <strong>Ric</strong>-8 is<br />

lethal in early embryogenesis to C. elegans, Drosophila and mouse. To assess the role of<br />

<strong>Ric</strong>-8 in later stages of development, ric-8 conditional knockout model was constructed,<br />

using Cre/LoxP system where Cre is under Synapsin I promotor. These conditional<br />

mutants were able to go trough birth, but they died by postnatal day P4-P5. In present<br />

study it is shown that they were lighter than their littermates and they displayed little<br />

increase in body mass. They developed a deformed body shape. They also could not<br />

stand on their feet but rather lied on their sides. A light tremor was also observed. Since<br />

<strong>Ric</strong>-8 conditional mutants displayed a neuronal phenotype, P1, P3, P5 brains were<br />

collected and made into cryosections. For comparison the P1, P3, P5 brains of ric-8 lacZ/+<br />

and SynapsinICre +/- mice were also collected and sectioned. Sections were stained with<br />

X-gal. This was the first time anyone has described an expression in those three<br />

genotypes this early in the postnatal brain. It was shown that SynapsinICre and <strong>Ric</strong>-8<br />

expression patterns match in great amplitudes in postnatal (P1-P5) brain. Postnatal<br />

SynICre;ric-8 lacZ/lox and ric-8 lacZ/+ heterosygous did not differ morphologically<br />

36


Tänusõnad<br />

Tänan professor Alar Karist, professor Margus Poogat, juhendajaid Sirje Lullat ja Tambet<br />

Tõnissood, Riho Meierit ja kõiki teisi abivalmis kolleege, kes aitasid kaasa uurimustöö<br />

valmimisele.<br />

37


KIRJANDUSE LOETELU<br />

Afshar, K., Willard, F. S., Colombo, K., Johnston, C. A., McCudden, C. R., Siderovski,<br />

D. P., and Gonczy, P. (2004). RIC-8 is required for GPR-1/2-dependent Galpha<br />

function during asymmetric division of C. elegans embryos. Cell 119, 219-230.<br />

Afshar, K., Willard, F. S., Colombo, K., Siderovski, D. P., and Gonczy, P. (2005).<br />

Cortical localization of the Galpha protein GPA-16 requires RIC-8 function<br />

during C. elegans asymmetric cell division. Development 132, 4449-4459.<br />

Barski, J. J., Dethleffsen, K., and Meyer, M. (2000). Cre recombinase expression in<br />

cerebellar Purkinje cells. Genesis 28, 93-98.<br />

Bastiani, C., and Mendel, J. (2006). Heterotrimeric G proteins in C. elegans. WormBook,<br />

1-25.<br />

Bayer, S. A. (1982). Changes in the total number of dentate granule cells in juvenile and<br />

adult rats: a correlated volumetric and 3H-thymidine autoradiographic study. Exp<br />

Brain Res 46, 315-323.<br />

Bornancin, F., Pfister, C., and Chabre, M. (1989). The transitory complex between<br />

photoexcited rhodopsin and transducin. Reciprocal interaction between the retinal<br />

site in rhodopsin and the nucleotide site in transducin. Eur J Biochem 184, 687-<br />

698.<br />

Buchman, J. J., and Tsai, L. H. (2007). Spindle regulation in neural precursors of flies<br />

and mammals. Nat Rev Neurosci 8, 89-100.<br />

Campbell, K. (2005). Cortical neuron specification: it has its time and place. Neuron 46,<br />

373-376.<br />

Ceccaldi, P. E., Grohovaz, F., Benfenati, F., Chieregatti, E., Greengard, P., and Valtorta,<br />

F. (1995). Dephosphorylated synapsin I anchors synaptic vesicles to actin<br />

cytoskeleton: an analysis by videomicroscopy. J Cell Biol 128, 905-912.<br />

Clarke, D. L. (2003). Neural stem cells. Bone Marrow Transplant 32 Suppl 1, S13-17.<br />

Couwenbergs, C., Spilker, A. C., and Gotta, M. (2004). Control of embryonic spindle<br />

positioning and Galpha activity by C. elegans RIC-8. Curr Biol 14, 1871-1876.<br />

38


Crespo, D., Stanfield, B. B., and Cowan, W. M. (1986). Evidence that late-generated<br />

granule cells do not simply replace earlier formed neurons in the rat dentate gyrus.<br />

Exp Brain Res 62, 541-548.<br />

David, N. B., Martin, C. A., Segalen, M., Rosenfeld, F., Schweisguth, F., and Bellaiche,<br />

Y. (2005). Drosophila <strong>Ric</strong>-8 regulates Galphai cortical localization to promote<br />

Galphai-dependent planar orientation of the mitotic spindle during asymmetric<br />

cell division. Nat Cell Biol 7, 1083-1090.<br />

Doetsch, F., Caille, I., Lim, D. A., Garcia-Verdugo, J. M., and Alvarez-Buylla, A. (1999).<br />

Subventricular zone astrocytes are neural stem cells in the adult mammalian brain.<br />

Cell 97, 703-716.<br />

Elston, G. N., (2003). Cortex, cognition and the cell: new insights into the pyramidal<br />

neuron and prefrontal function. Cereb. Cortex 13 (11): 1124–38.<br />

Gage, F. H., Kempermann, G., Palmer, T. D., Peterson, D. A., Ray, J., (1998) Multipotent<br />

Progenitor Cells in the Adult Dentate Gyrus. J. Neurobiol. 36(2):249-66.<br />

Gao, B., Mumby, S., and Gilman, A. G. (1987). The G protein beta 2 complementary<br />

DNA encodes the beta 35 subunit. J Biol Chem 262, 17254-17257.<br />

Gelman, D. M., Noain, D., Avale, M. E., Otero, V., Low, M. J., and Rubinstein, M.<br />

(2003). Transgenic mice engineered to target Cre/loxP-mediated DNA<br />

recombination into catecholaminergic neurons. Genesis 36, 196-202.<br />

Ghashghaei, H. T., Lai, C., and Anton, E. S. (2007). Neuronal migration in the adult<br />

brain: are we there yet? Nat Rev Neurosci 8, 141-151.<br />

Gilbert, S., (2003) Developmental biology 7th ed., Sinauer Associates, Inc. Sunderland,<br />

Massachusetts.<br />

Gonczy, P. (2002). Mechanisms of spindle positioning: focus on flies and worms. Trends<br />

Cell Biol 12, 332-339.<br />

Gotz, M., and Huttner, W. B. (2005). The cell biology of neurogenesis. Nat Rev Mol Cell<br />

Biol 6, 777-788.<br />

Green, S. A., Spasoff, A. P., Coleman, R. A., Johnson, M., and Liggett, S. B. (1996).<br />

Sustained activation of a G protein-coupled receptor via "anchored" agonist<br />

binding. Molecular localization of the salmeterol exosite within the 2-adrenergic<br />

receptor. J Biol Chem 271, 24029-24035.<br />

39


Greengard, P., Valtorta, F., Czernik, A. J., and Benfenati, F. (1993). Synaptic vesicle<br />

phosphoproteins and regulation of synaptic function. Science 259, 780-785.<br />

Grill, S. W., Gonczy, P., Stelzer, E. H., and Hyman, A. A. (2001). Polarity controls forces<br />

governing asymmetric spindle positioning in the Caenorhabditis elegans embryo.<br />

Nature 409, 630-633.<br />

Gu, H., Marth, J. D., Orban, P. C., Mossmann, H., and Rajewsky, K. (1994). Deletion of<br />

a DNA polymerase beta gene segment in T cells using cell type-specific gene<br />

targeting. Science 265, 103-106.<br />

Gupta, A., Tsai, L. H., and Wynshaw-Boris, A. (2002). Life is a journey: a genetic look at<br />

neocortical development. Nat Rev Genet 3, 342-355.<br />

Hampoelz, B., Hoeller, O., Bowman, S. K., Dunican, D., and Knoblich, J. A. (2005).<br />

Drosophila <strong>Ric</strong>-8 is essential for plasma-membrane localization of heterotrimeric<br />

G proteins. Nat Cell Biol 7, 1099-1105.<br />

Hasue, F., Kuwaki, T., Kisanuki, Y. Y., Yanagisawa, M., Moriya, H., Fukuda, Y., and<br />

Shimoyama, M. (2005). Increased sensitivity to acute and persistent pain in<br />

neuron-specific endothelin-1 knockout mice. Neuroscience 130, 349-358.<br />

Hirasawa, M., Cho, A., Sreenath, T., Sauer, B., Julien, J. P., and Kulkarni, A. B. (2001).<br />

Neuron-specific expression of Cre recombinase during the late phase of brain<br />

development. Neurosci Res 40, 125-132.<br />

Hoesche, C., Sauerwald, A., Veh, R. W., Krippl, B., and Kilimann, M. W. (1993). The 5'-<br />

flanking region of the rat synapsin I gene directs neuron-specific and<br />

developmentally regulated reporter gene expression in transgenic mice. J Biol<br />

Chem 268, 26494-26502.<br />

Horvitz, H. R., and Herskowitz, I. (1992). Mechanisms of asymmetric cell division: two<br />

Bs or not two Bs, that is the question. Cell 68, 237-255.<br />

Hosaka, M., and Sudhof, T. C. (1998). Synapsin III, a novel synapsin with an unusual<br />

regulation by Ca2+. J Biol Chem 273, 13371-13374.<br />

Hyman, A. A., and White, J. G. (1987). Determination of cell division axes in the early<br />

embryogenesis of Caenorhabditis elegans. J Cell Biol 105, 2123-2135.<br />

Jacobson, M., and Rao, M. S. (2005). Developmental neurobiology. Kluwer<br />

Academic/Plenum, New York.<br />

40


Johansson, C. B., Momma S., Clarke, D. L., Risling, M., Lendahl, U., Frisen, J., (1999)<br />

Identification of a neural stem cell in the adult mammalian central nervous<br />

system. Cell 96: 25-34<br />

Kao, H. T., Porton, B., Czernik, A. J., Feng, J., Yiu, G., Haring, M., Benfenati, F., and<br />

Greengard, P. (1998). A third member of the synapsin gene family. Proc Natl<br />

Acad Sci U S A 95, 4667-4672.<br />

Klattenhoff, C., Montecino, M., Soto, X., Guzman, L., Romo, X., Garcia, M. A.,<br />

Mellstrom, B., Naranjo, J. R., Hinrichs, M. V., and Olate, J. (2003). Human brain<br />

synembryn interacts with Gsalpha and Gqalpha and is translocated to the plasma<br />

membrane in response to isoproterenol and carbachol. J Cell Physiol 195, 151-<br />

157.<br />

Knoblich, J. A. (2008). Mechanisms of asymmetric stem cell division. Cell 132, 583-597.<br />

Komuro, H., and Rakic, P. (1995). Dynamics of granule cell migration: a confocal<br />

microscopic study in acute cerebellar slice preparations. J Neurosci 15, 1110-<br />

1120.<br />

Korets-Smith, E., Lindemann, L., Tucker, K. L., Jiang, C., Kabacs, N., Belteki, G.,<br />

Haigh, J., Gertsenstein, M., and Nagy, A. (2004). Cre recombinase specificity<br />

defined by the tau locus. Genesis 40, 131-138.<br />

Lambert-Langlais, S., Val, P., Guyot, S., Ragazzon, B., Sahut-Barnola, I., De Haze, A.,<br />

Lefrancois-Martinez, A. M., and Martinez, A. (2009). A transgenic mouse line<br />

with specific Cre recombinase expression in the adrenal cortex. Mol Cell<br />

Endocrinol 300, 197-204.<br />

Lechan, R. M., Fekete, C. (2007) Infundibular tanycytes as modulators of neuroendocrine<br />

function: hypothetical role in the regulation of the thyroid and gonadal axis Acta<br />

Biomed 2007; 78; Suppl 1: 84-98<br />

Li, X., Rosahl, T. W., Sudhof, T. C., and Francke, U. (1995). Mapping of synapsin II<br />

(SYN2) genes to human chromosome 3p and mouse chromosome 6 band F.<br />

Cytogenet Cell Genet 71, 301-305.<br />

Lindeberg, J., Usoskin, D., Bengtsson, H., Gustafsson, A., Kylberg, A., Soderstrom, S.,<br />

and Ebendal, T. (2004). Transgenic expression of Cre recombinase from the<br />

tyrosine hydroxylase locus. Genesis 40, 67-73.<br />

41


Lulla, S., (2008) <strong>Nukleotiidivahetusfaktor</strong> <strong>Ric</strong>-8 <strong>hiire</strong> varajases embrüogeneesis (E5,5-<br />

8,5). Magistritöö<br />

Matsuzaki, F. (2005). Drosophila G-protein signalling: intricate roles for <strong>Ric</strong>-8? Nat Cell<br />

Biol 7, 1047-1049.<br />

May, P., Rohlmann, A., Bock, H. H., Zurhove, K., Marth, J. D., Schomburg, E. D.,<br />

Noebels, J. L., Beffert, U., Sweatt, J. D., Weeber, E. J., and Herz, J. (2004).<br />

Neuronal LRP1 functionally associates with postsynaptic proteins and is required<br />

for normal motor function in mice. Mol Cell Biol 24, 8872-8883.<br />

Miller, K. G., Alfonso, A., Nguyen, M., Crowell, J. A., Johnson, C. D., and Rand, J. B.<br />

(1996). A genetic selection for Caenorhabditis elegans synaptic transmission<br />

mutants. Proc Natl Acad Sci U S A 93, 12593-12598.<br />

Miller, K. G., Emerson, M. D., McManus, J. R., and Rand, J. B. (2000). RIC-8<br />

(<strong>Synembryn</strong>): a novel conserved protein that is required for G(q)alpha signaling<br />

in the C. elegans nervous system. Neuron 27, 289-299.<br />

Miller, K. G., and Rand, J. B. (2000). A role for RIC-8 (<strong>Synembryn</strong>) and GOA-1<br />

(G(o)alpha) in regulating a subset of centrosome movements during early<br />

embryogenesis in Caenorhabditis elegans. Genetics 156, 1649-1660.<br />

Nadarajah, B., Alifragis, P., Wong, R. O., and Parnavelas, J. G. (2002). Ventricledirected<br />

migration in the developing cerebral cortex. Nat Neurosci 5, 218-224.<br />

Nadarajah, B., Brunstrom, J. E., Grutzendler, J., Wong, R. O., and Pearlman, A. L.<br />

(2001). Two modes of radial migration in early development of the cerebral<br />

cortex. Nat Neurosci 4, 143-150.<br />

Nadarajah, B., and Parnavelas, J. G. (2002). Modes of neuronal migration in the<br />

developing cerebral cortex. Nat Rev Neurosci 3, 423-432.<br />

Nagy, A. (2000). Cre recombinase: the universal reagent for genome tailoring. Genesis<br />

26, 99-109.<br />

Niwa-Kawakita, M., Abramowski, V., Kalamarides, M., Thomas, G., and Giovannini, M.<br />

(2000). Targeted expression of Cre recombinase to myelinating cells of the central<br />

nervous system in transgenic mice. Genesis 26, 127-129.<br />

42


Nurrish, S., Segalat, L., and Kaplan, J. M. (1999). Serotonin inhibition of synaptic<br />

transmission: Galpha(0) decreases the abundance of UNC-13 at release sites.<br />

Neuron 24, 231-242.<br />

Pieribone, V. A., Shupliakov, O., Brodin, L., Hilfiker-Rothenfluh, S., Czernik, A. J., and<br />

Greengard, P. (1995). Distinct pools of synaptic vesicles in neurotransmitter<br />

release. Nature 375, 493-497.<br />

Polleux, F., Whitford, K. L., Dijkhuizen, P. A., Vitalis, T., and Ghosh, A. (2002). Control<br />

of cortical interneuron migration by neurotrophins and PI3-kinase signaling.<br />

Development 129, 3147-3160.<br />

Rempe, D., Vangeison, G., Hamilton, J., Li, Y., Jepson, M., and Federoff, H. J. (2006).<br />

Synapsin I Cre transgene expression in male mice produces germline<br />

recombination in progeny. Genesis 44, 44-49.<br />

Reynolds, N. K., Schade, M. A., and Miller, K. G. (2005). Convergent, RIC-8-dependent<br />

Galpha signaling pathways in the Caenorhabditis elegans synaptic signaling<br />

network. Genetics 169, 651-670.<br />

Rosahl, T. W., Geppert, M., Spillane, D., Herz, J., Hammer, R. E., Malenka, R. C., and<br />

Sudhof, T. C. (1993). Short-term synaptic plasticity is altered in mice lacking<br />

synapsin I. Cell 75, 661-670.<br />

Rosahl, T. W., Spillane, D., Missler, M., Herz, J., Selig, D. K., Wolff, J. R., Hammer, R.<br />

E., Malenka, R. C., and Sudhof, T. C. (1995). Essential functions of synapsins I<br />

and II in synaptic vesicle regulation. Nature 375, 488-493.<br />

Sadler, T. W. (2005). Embryology of neural tube development. Am J Med Genet C Semin<br />

Med Genet 135C, 2-8.<br />

Salimi, I., Friel, K. M., Martin, J. H., (2008). Pyramidal tract stimulation restores normal<br />

corticospinal tract connections and visuomotor skill after early postnatal motor<br />

cortex activity blockade. J. Neurosci. 28 (29): 7426–34.<br />

Sanada, K., and Tsai, L. H. (2005). G protein betagamma subunits and AGS3 control<br />

spindle orientation and asymmetric cell fate of cerebral cortical progenitors. Cell<br />

122, 119-131.<br />

Sanes, D. H., Reh, T. A., and Harris, W. A. (2000). Development of the nervous system.<br />

Academic Press, San Diego, Calif.<br />

43


Sauer, B., and Henderson, N. (1988). Site-specific DNA recombination in mammalian<br />

cells by the Cre recombinase of bacteriophage P1. Proc Natl Acad Sci U S A 85,<br />

5166-5170.<br />

Schade, M. A., Reynolds, N. K., Dollins, C. M., and Miller, K. G. (2005). Mutations that<br />

rescue the paralysis of Caenorhabditis elegans ric-8 (synembryn) mutants activate<br />

the G alpha(s) pathway and define a third major branch of the synaptic signaling<br />

network. Genetics 169, 631-649.<br />

Schneider, S. Q., and Bowerman, B. (2003). Cell polarity and the cytoskeleton in the<br />

Caenorhabditis elegans zygote. Annu Rev Genet 37, 221-249.<br />

Soriano, P. (1999). Generalized lacZ expression with the ROSA26 Cre reporter strain.<br />

Nat Genet 21, 70-71.<br />

Spassky, N., Merkle, F.T., Flames, N., Tramontin, A.D., Garcia-Verdugo J.M., Alvarez-<br />

Buylla, A., (2005) Adult ependymal cells are postmitotic and are derived from<br />

radial glial cells during embryogenesis, J. Neurosci. 25: 10–18.<br />

Stanfield, B. B., and Trice, J. E. (1988). Evidence that granule cells generated in the<br />

dentate gyrus of adult rats extend axonal projections. Exp Brain Res 72, 399-406.<br />

Street, K. A., Xu, G., Hall, K. L., Intano, G. W., McCarrey, J. R., Herbert, D. C.,<br />

Kilimann, M. W., and Walter, C. A. (2005). Rat synapsin 1 promoter mediated<br />

transgene expression in testicular cell types. DNA Cell Biol 24, 133-140.<br />

Zambrowicz, B. P., Imamoto, A., Fiering, S., Herzenberg, L. A., Kerr, W. G., and<br />

Soriano, P. (1997). Disruption of overlapping transcripts in the ROSA beta geo 26<br />

gene trap strain leads to widespread expression of beta-galactosidase in mouse<br />

embryos and hematopoietic cells. Proc Natl Acad Sci U S A 94, 3789-3794.<br />

Zhang, Z. W., (2004) Maturation of layer V pyramidal neurons in the rat prefrontal<br />

cortex: intrinsic properties and synaptic function. J. Neurophysiol. 91 (3): 1171–<br />

82<br />

Zhang, X. M., Ng, A. H., Tanner, J. A., Wu, W. T., Copeland, N. G., Jenkins, N. A., and<br />

Huang, J. D. (2004). Highly restricted expression of Cre recombinase in<br />

cerebellar Purkinje cells. Genesis 40, 45-51.<br />

Zhu, Y., Romero, M. I., Ghosh, P., Ye, Z., Charnay, P., Rushing, E. J., Marth, J. D., and<br />

Parada, L. F. (2001). Ablation of NF1 function in neurons induces abnormal<br />

44


development of cerebral cortex and reactive gliosis in the brain. Genes Dev 15,<br />

859-876.<br />

Zigman, M., Cayouette, M., Charalambous, C., Schleiffer, A., Hoeller, O., Dunican, D.,<br />

McCudden, C. R., Firnberg, N., Barres, B. A., Siderovski, D. P., and Knoblich, J.<br />

A. (2005). Mammalian inscuteable regulates spindle orientation and cell fate in<br />

the developing retina. Neuron 48, 539-545.<br />

Takei, Y., Harada, A., Takeda, S., Kobayashi, K., Terada, S., Noda, T., Takahashi, T.,<br />

and Hirokawa, N. (1995). Synapsin I deficiency results in the structural change in<br />

the presynaptic terminals in the murine nervous system. J Cell Biol 131, 1789-<br />

1800.<br />

Tall, G. G., and Gilman, A. G. (2004). Purification and functional analysis of <strong>Ric</strong>-8A: a<br />

guanine nucleotide exchange factor for G-protein alpha subunits. Methods<br />

Enzymol 390, 377-388.<br />

Tall, G. G., Krumins, A. M., and Gilman, A. G. (2003). Mammalian <strong>Ric</strong>-8A (synembryn)<br />

is a heterotrimeric Galpha protein guanine nucleotide exchange factor. J Biol<br />

Chem 278, 8356-8362.<br />

Terada, S., Tsujimoto, T., Takei, Y., Takahashi, T., and Hirokawa, N. (1999). Impairment<br />

of inhibitory synaptic transmission in mice lacking synapsin I. J Cell Biol 145,<br />

1039-1048.<br />

Tõnissoo, T., Koks, S., Meier, R., Raud, S., Plaas, M., Vasar, E., and Karis, A. (2006).<br />

Heterozygous mice with <strong>Ric</strong>-8 mutation exhibit impaired spatial memory and<br />

decreased anxiety. Behav Brain Res 167, 42-48.<br />

Tonissoo, T., Lulla, S., Meier, R., Pooga, M., Karis., A (2009) Nucleotide exchange<br />

factor <strong>Ric</strong>-8 is indispensable in mammalian early development Mol. Cell<br />

Biol.Submitted<br />

Tõnissoo, T., Meier, R., Talts, K., Plaas, M., and Karis, A. (2003). Expression of ric-8<br />

(synembryn) gene in the nervous system of developing and adult mouse. Gene<br />

Expr Patterns 3, 591-594.<br />

Wang, H., Ng, K. H., Qian, H., Siderovski, D. P., Chia, W., and Yu, F. (2005). <strong>Ric</strong>-8<br />

controls Drosophila neural progenitor asymmetric division by regulating<br />

heterotrimeric G proteins. Nat Cell Biol 7, 1091-1098.<br />

45


Wilkie, T. M., and Kinch, L. (2005). New roles for Galpha and RGS proteins:<br />

communication continues despite pulling sisters apart. Curr Biol 15, R843-854.<br />

Xia, C.H., Roberts, E.A., Her, L.S., Liu, X., Williams, D.S., Cleveland, D.W. &<br />

Goldstein, L.S. (2003) Abnormal neurofilament transport caused by targeted<br />

disruption of neuronal kinesin heavy chain KIF5A. J. Cell Biol., 161, 55–66.<br />

Yingling, J., Youn, J. H., Darling, D., Toyo-oka,-K., Pramparo, T., Hirotsune, S.,<br />

Wynshaw-Boris, A. (2008) Neuroepithelial stem cell proliferation requires LIS1<br />

for precise spindle orientation and symmetric division. Cell 132, 474–486,<br />

46

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!