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