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Ver el documento (formato PDF)   Cerdán, Marcelo Guido.  "Especificidad tisular de la expresión de genes Eucariotas en ratones transgénicos : 1) 3,8 kilobases del promotor de beta-caseína bovino dirigen la expresión de proteínas recombinantes a la glándula mamaria y 2) expresión específica del gen de proopiomelanocortina en el sistema nervioso central"  (1999)
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
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Resumen:
Durante este trabajo se estudio la regulación tejido especifica de dos genes mediante la utilización de ratones transgénicos. l) Se estudio con que eficacia un fragmento de 3,8 kb del promotor bovino de β-caseina puede dirigir una expresión tejido especifica a la glándula mamaria. El patrón de expresión espacial, temporal y hormonal del gen de fusión, resultó altamente regulado y confinado estrictamente a celulas epiteliales de la glándula mamaria lactante. En estudios previos realizados sobre una línea celualar de glándula mamaria de ratón, se había demostrado que con 1,7 kb del promotor bovino de β-caseína era posible obtener expresión celular específica, a su vez regulada hormonalmente. Esta misma construcción no funcionó al intentar dirigir la expresión específica a glándula mamaria de ratones transgénicos. En este trabajo utilizamos un promotor de mayor tamaño del mismo gen, 3.8 kb, para direccionar la expresión del gen de la hormona de crecimiento humana (hGH) a glándula mamaria de ratones transgénicos. Por medio de un ensayo de Northern blot se determinó la presencia de ARNm de hGH únicamente en glándula mamaria de hembras en período de lactancia. Este ARNm no se detectó en glándula mamaria de hembras vírgenes. Un análisis durante el desarrollo de la glándula mamaria demostró que el transgén sigue un patrón de expresión que se asemeja mucho más al bovino que al murino. En estudios de hibridización in situ, realizados sobre secciones de glándula mamaria, se observó que el patrón de expresión del transgén resultó homogeneo en todos los lóbulos, tanto en animales heterocigotas como homocigotas. La cantidad de granos de plata contados sobre tejido mamario se correlacionó áltamente con el contenido de hGH en leche, previamente determinado por radioinmunoensayo (r=0 996). Por lo tanto, las 3,8 kb del promotor bovino de β-caseína pueden direccionar altos niveles de expresión de proteínas terapéuticas a la glándula mamaria de ratones transgénicos con especificidad celular y regulación correcta durante el desarrollo. 2) Se evaluó la expresión celular especifica del gen de Pro-Opiomelanocortin (POMC) en neuronas. El gen de POMC se expresa en una serie de neuronas del hipotálamo y tracto solitario, y en corticotrofos y melanotrofos hipofisarios. En estudios previos se determinó que una porción proximal del promotor de POMC de rata o ratón era suficiente para dirigir expresión celula-específica, regulada hormonalmente y en forma correcta durante el desarrollo, a melenotrofos y corticotrofos, pero no a neuronas. Más recientemente se identificó la presencia de posibles activadores de la transcripción dentro de una zona de 11 kb en la región 5’flanqueante del gen de POMC (entre —13kb y —2kb). En el presente trabajo, por medio de un análisis delecional se ubicó el elemento neuronal específico a una resolución de 4 kb. Se generaron 3 construcciones conteniendo secuencias genómicas de POMC (6 kb de la unidad transcripcional y 2 kb de la región 3’flanqueante) con diferentes longitudes de la región 5’flanqueante, 13 kb (-13/+8POMC-EGFP), 9 kb (—9/+8POMC-EGFP) y 5 kb (-5/+8POMC-EGFP). A estas secuencias se les introdujo en el exón 2, previo al sitio ATG, una versión mamiferizada de la proteína verde fluorescente de medusa (EGFP). Esta innovación permitió visualizar la expresión transgénica en el cerebro e hipófisis en forma inmediata luego de realizar los cortes de los tejidos. En tres de un total de cuatro lineas de animales transgénicos generados para las construcciones -5/+8POMC-EGFP y -9/+8POMC-EGFP se observó fluorescencia en corticotropos y melanotropos. Estos transgenes se expresaron en neuronas. Contrariamente, la construccion -13/+8POMC-EGFP se expresó correctamente en hipófisis y neuronas de POMC Este resultado nos sugiere que la presencia del elemento neuronal específico buscado se encuentra entre —9 y —l3kb del inicio de la transcripción. En experimentos futuros, nuestro objetivo será clonar e identificar el factor de transcripción neuronal que interactúa con los elementos en cis. Nosotros proponemos inmortalizar un linea celular neuronal que exprese POMC mediante oncogénesis dirigida en ratones transgénicos. Hemos generado 4 lienas de ratones transgénicos con una construcción similar a —l3/+8POMC-EGFP, pero conteniendo una versión termo-sensible del antígeno T largo (AgT-tsA58) insertada en el segundo exón del gen de POMC de ratón. En estas 4 líneas se desarrollaron tumores prematuramente en la región hipofisaria-lúpotalámica, a pesar de que la temperatura corporal del ratón es no permisiva. Tres de estos ratones murieron antes de reporoducirse. Sólo una líena pudo ser mantenida con un programa de aparcamientos utilizando machos jóvenes. En estudio realizado con un Northern blot se observó una expresión considerable de POMC en esos tumores. En próximos experimentos evaluaremos la prsencia de marcadores neuronales e hipofisafios para determinar la naturaleza de dichos tumores.

Abstract:
During this study the tissue specific regulation of two different promoter genes were studied using transgenic mice. 1) The ability of a 3.8-kilobase promoter of the bovine β-casein gene to drive cell specific expression to the mammary gland was evaluated in transgenic mice. The spatial, temporal, and hormonal pattern of expression of the fusion gene is highly regulated and confined to the epithelial cells of the lactating mammary gland. Previous studies have shown that l.7 kb of the bovine β-casein promoter were able to drive cell-specific and hormone-dependent expression in a mouse mammary cell line but failed to induce accurate expression to the mammary gland of transgenic mice. We investigated here the ability of a larger sequence consisting of 3.8 kb of the bovine β-casein gene promoter to drive the expression of the human growth hormone (hGH) gene in transgenic mice. A Northern blot analysis using total RNA obtained from different tissues of lactating and non lactating females revealed the presence of hGH mRNA only in the mammary gland of lactating females. hGH mRNA was not detectable in the mammary gland of Virgin females. A developmental analysis showed that hGH mRNA only peaked on parturition, resembling more closely the bovine β-casein temporal expression pattern rather than the murine. In situ hybridization studies performed on mammary gland sections showed that the cellular pattern of hGH expression was homogeneous in all lobules from heterozygous and homozygous transgenic mice. Silver grain counts on the tissue sections highly correlated with the hGH contents in the milk determined by radio immunoassay (r = 0.996). Thus 3.8 kb of the bovine β-casein promoter direct a high-level expression of therapeutic genes to the lactating mammary gland of transgenic mice in a tissue-specific and developmentally regulated manner. 2) The cell-specific expression of the Pro-Opiomelanocortin (POMC) gene in hypothalamic neurons was evaluated in transgenic mice. The POMC gene is expressed in a subset of hypothalamic and hindbrain neurons and in pituitary melanotrophs and conicotrophs. Previous studies demonstrated that the presence of a proximal promoter of the rat or mouse POMC gene was sufficient to drive cell-specific, developmentally and hormonally regulated expression in melanotrophs and conicotrophs of transgenic mice, but not in neurons. More recently we identified the presence of a putative neuron-specific enhancer/s within 11 kb of 5‘flanking sequences of the mouse POMC gene (-l3 kb to —2 kb). In the present work, by using a deletional analysis in transgenic mice we localised this site/s within a 4 kb resolution. Three different constructs were generated containing genomic sequences of the POMC gene (6 kb of the transcription unit and 2 kb of the 3’flanking region) with different lengths of the 5’flanking region, 13 kb (-13/+ 8POMC-EGFP), 9 kb (-9/+8POMC-EGFP) and 5 kb (-5/+8POMC-EGFP). We also introduced in the exon 2 of the POMC gene, previous to the ATG site, a “mammalianized” version of the green fluorescent protein (EGFP). This innovation allowed us to visualise transgenic expression in the brain and the pituitary immediately after tissue sectioning. Three out of four lines of transgenic mice generated with each of the constructs, -9/+8POMC-EGFP and -5/+8POMC-EGFP showed green fluorescence in pituitary melanotrophs and conicotrophs. These transgenes failed to direct expression of EGFP to POMC neurons. However, the construct —l3/+8POMC-EGFP showed correct expression in pituitary and hypothalamic neurons, suggesting that a specific neurone element is located between -9 kb and —l3 kb from the transcription initiation point. In future experiments our goal is to clone and identify the neuronal transcription factor that interacts with the cis-acting elements. We propose to immortalise neuronal cell lines expressing POMC by targeted oncogenesis in transgenic mice. We have generated 4 transgenic mouse lines with a construct similar to the —l3/+8POMC-EGFP, but containing the temperature sensitive version of the oncogenic large T antigen (tsA58-Tag) inserted into the second exon of the mouse POMC gene. These four lines showed premature tumors in the pituitary-hypothalamic region despite the non-permissive temperature of the mouse body. Three of these mice died before breeding. Only one line could be maintained by mating young males. Interestingly, Northern blots experiments showed high POMC expression in these tumors. In further experiments we are going to evaluate the presence of neuronal and pituitary markers to establish the nature of these tumors.

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Registro:
Título : Especificidad tisular de la expresión de genes Eucariotas en ratones transgénicos : 1) 3,8 kilobases del promotor de beta-caseína bovino dirigen la expresión de proteínas recombinantes a la glándula mamaria y 2) expresión específica del gen de proopiomelanocortina en el sistema nervioso central    
Autor : Cerdán, Marcelo Guido
Director : Rubinstein, Marcelo
Año : 1999
Editor : Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
Filiación : Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Instituto de Investigaciones en Ingeniería Genética y Biología Molecular (INGEBI)
Grado obtenido : Doctor en Ciencias Biológicas
Ubicación : Preservación - http://digital.bl.fcen.uba.ar/gsdl-282/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=tesis&d=Tesis_3150_Cerdan
Idioma : Español
Area Temática : Biología / Ingeniería Genética
Biología / Biología Molecular y Celular
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