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Notch signaling in the human placenta

Sandra Haider

Art der Arbeit

Diplomarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Zentrum für Molekulare Biologie

Betreuer*in

Martin Knöfler

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DOI

10.25365/thesis.9809

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-29896.70491.915666-6

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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Im Zuge meiner Diplomarbeit konzentrierte ich mich auf die Expression der Notch Rezeptoren und Liganden in der humanen Plazenta und auf die Rolle des aktiven Notch Signalweges in plazentären Zelllinien und primären Kulturen. Der Notch Signalweg ist ein hoch konservierter Mechanismus, der, je nach zellulärem Zusammenspiel, Zellwachstum, Zelltod, zelluläres Schicksal und Zelldifferenzierungen fördert oder hemmt. Aufgrund von genomischen Chip Daten, die das Vorhandensein vieler Faktoren des Notch Signalweges in der humanen Plazenta ergaben, begann ich mit der Detektion der mRNA der vier Notch Rezeptoren und den fünf Notch Liganden in humanen schwangerschafts-assoziierten Geweben und Zellen mit Hilfe der semi-quantitativen RTPCR. Um diese Ergebnisse zu bestätigen, führte ich immunhistochemische Analysen an Geweben des ersten Trimesters mittels validierten Antikörpern durch. Diese Daten ergaben, daß alle Rezeptoren und Liganden in der humanen Plazenta exprämiert werden, einige von ihnen auf ganz bestimmte plazentäre Zellpopulationen beschränkt. Um die Aktivität des Notch Signalweges nachzuweisen, transfizierte ich eine trophoblastäre Zelllinie mit Luziferase-Vektoren, die Wild-Typ und mutierte CBF1 Bindungsstellen trugen. Dies bestätigte eine endogene Notch Aktivität innerhalb dieser Zelllinie. Zusätzlich konnte ich die Notch Aktivität mithilfe der Überexpression der Notch Intrazellulären Domäne induzieren. Mithilfe eines Ko-Kultur Model Systems bestehend aus der trophoblastären Zelllinie und isolierten primären dezidualen Fibroblasten konnte ich zeigen, daß der Notch Signalweg auch durch die Fibroblasten aktiviert werden kann. In all den Transfektionsstudien verwendete ich den γ-Secretase Inhibitor DAPT um die Notch Signalkaskade zu blockieren, wodurch ich eine Kontrolle für die endogene und fibroblast-induzierte Notch Aktivität hatte. Schließlich fand ich heraus, daß das Blockieren der Notch Aktivität mittels DAPT, abhängig von der Dosierung, zu einer erhöhten Migration führt, und zwar nicht nur in der trophoblastären Zelllinie, sondern auch in extravillösen Trophoblasten aus villösen Explant Kulturen. Diese Ergebnisse haben nicht nur das Vorhandensein der Notch Rezeptoren und Liganden bewiesen, sondern zeigten auch spezifische Expressionsmuster wodurch der Schluß nahe liegt, daß diese eine regulierende Rolle in der Trophoblasten Proliferation, Zellsäulenformation und Invasion spielen. Die Erhöhung der Trophoblasten Migration aufgrund der Notch Signalweg Inhibierung bestätigt weiters den Einfluß der Notch Aktivität auf die Trophoblasten Differenzierung und Invasion. Weiters zeigt dieser Signalweg endogene Aktivität und kann durch Fibroblasten induziert werden, wodurch Zusammenfassung iii der Schluß nahe liegt, daß der Notch Signalweg ein wichtiges Kommunikationswerkzeug zwischen extravillösen Trophoblasten und Deziduazellen darstellt. Zusammenfassend unterstützen diese Daten den Schluß, daß der Notch Signalweg eine funktionelle Rolle während der frühen Plazentaentwicklung spielen könnte.

Abstract

(Englisch)

During my diploma thesis I focused on the expression of Notch signaling receptors and ligands in the human placenta and the role of the active Notch pathway in placental cell lines and primary cultures. Notch signaling is a highly conserved pathway that, dependent on the cellular context, can promote or suppress cell proliferation, cell death, acquisition of specific cell fates or activation of differentiation programs. Since gene chip analyses has revealed that several members of the Notch pathway are widely expressed in the human placenta I analysed mRNA expression of the four Notch receptors and five ligands in human gestational tissues and cells using semi-quantitative RT-PCR. To confirm these results, I performed immunohistochemical analyses focussing on first trimester tissue. These data revealed that all receptors and ligands are expressed in first trimester placenta, some of them being restricted to a subset of placenta cell populations. In order to study the activitiy of the Notch cascade I transiently transfected a trophoblastic cell line with luciferase vectors containing wilde type and mutated CBF1 binding sites revealing an endogenous Notch activity in this cell line. Additionally, I could further induce Notch activity by overexpressing the Notch intracellular domain. Using a co-culture model with the trophoblastic cell line and isolated primary decidual fibroblast I could show that the Notch pathway can be elucidated by the fibroblast cell population. In all transfection studies, the g-secretase inhibitor DAPT was used to block the Notch pathway being a control for the endogenous and fibroblast-induced Notch activity. Finally, I could figure out that DAPT-induced blocking of the Notch pathway stimulates the migration not only of the trophoblastic cell line but also of villous explant culture-derived extravillous trophoblasts in a dose dependent manner. These data not only proved the presence of Notch receptors and ligands in the human placenta but also showed specific expression patterns suggesting some regulatory roles in trophoblast proliferation, cell column formation and invasion. The induction of trophoblast migration upon inhibition of Notch signaling further corroborates the influence of the Notch activity on trophoblast differentiation and invasion. Furthermore, the pathway has endogenous activity and can be induced by fibroblasts suggesting that Notch signaling could be an important communication tool between extravillous trophoblasts and decidual cells. Taken together, these data support the idea that the Notch signaling pathway might have a functional role during the development of the early human placenta.

Autor*innen

Sandra Haider

Haupttitel (Englisch)

Notch signaling in the human placenta

Paralleltitel (Deutsch)

Notch Signalweg in der humanen Plazenta

Publikationsjahr

2010

Umfangsangabe

106 S. : graph. Darst.

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Martin Knöfler

Klassifikationen

42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie ,

42 Biologie > 42.15 Zellbiologie ,

42 Biologie > 42.67 Fortpflanzung, Entwicklung

AC Nummer

AC08210812

Utheses ID

8849

Studienkennzahl

UA | 490 | | |

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