Genexpression in den Hauptzelltypen der Gefäßwand
Einfluß koloniestimulierender Faktoren
- Art: Diplomarbeit
- Autor: Stefan Lorkowski
- Abgabedatum: September 1997
- Umfang: 149 Seiten
- Dateigröße: 11,0 MB
- Note: 1,0
- Institution / Hochschule: Westfälische Wilhelms-Universität Münster Deutschland
- ISBN (eBook): 978-3-8324-2456-5
-
ISBN (Paperback) :
978-3-8324-2456-5 P - ISBN (CD) :978-3-8324-2456-5 CD
- Sprache: Deutsch
- Prämierung:
- Arbeit zitieren: Lorkowski, Stefan September 1997: Genexpression in den Hauptzelltypen der Gefäßwand, Hamburg: Diplomica Verlag
- Schlagworte: Kollagen Typ VIII, Differential Display, Arteriosklerose, GMCSF, Expressionsanalyse
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Diplomarbeit von Stefan Lorkowski
Zusammenfassung:
In der vorliegenden Diplomarbeit wurde die Modulation der Genexpression in porkinen Endothelzellen, humanen Makrophagen und porkinen glatten Muskelzellen durch GM-CSF untersucht. Dazu wurden Zellkulturen angelegt, die über verschiedene Zeiträume und mit unterschiedlichen Konzentrationen an GM-CSF inkubiert wurden. Aus diesen Zellkulturen wurde die Gesamt-RNA isoliert.
Die Gesamt-RNA der glatten Muskelzellen wurde für Differential Display-Versuche verwendet. Nach reversen Transkriptionen konnten mittels Differential-Display-PCR durch Kombination verschiedener Primer mehrere differentiell exprimierte Produkte detektiert werden, von denen ein etwa 500 Basen großes Fragment reamplifiziert und über 236 Basen sequenziert wurde. Nennenswerte Homologien zu bereits bekannten Sequenzen konnten nicht nachgewiesen werden. Die Synthese einer cRNA-Sonde und damit die Bestätigung der differentiellen Expression dieses Fragments steht noch aus.
Die Gesamt-RNA der Endothelzellen und der Makrophagen wurde in Northern-Blot-Analysen untersucht. Mit Hilfe einer Antisense-cRNA-Sonde gegen die a1(VIII)-mRNA des Kollagen-Typ-VIII (transkribiert anhand der humanen pBSIIa1Col8alphacDNA) konnte nach einer Nivellierung der Ergebnisse gegen einen internen Standard (GA3P-DH-mRNA) gezeigt werden, dass GMCSF die Kollagen-Typ-VIII-mRNA-Expression porkiner, vaskulärer Endothelzellen beeinflußt. In allen Versuchsreihen mit verschiedene Konzentrationen in Abhängigkeit von der Induktionszeit konnte mit Ausnahme der 0,1 pg-Versuchsreihe gezeigt werden, dass GM-CSF nach einer Anlaufphase von bis zu 4 h die Expression von Kollagen-Typ-VIII-mRNA unterschiedlich stark stimuliert. In der Messreihe mit 0,1-pg GMalphaCSF/ml Medium wirkte GM-CSF von Beginn des Versuches an hemmend auf die Expression der Kollagen-Typ-VIII-mRNA. In allen 24 h-Induktionen wirkt GM-CSF hemmend auf die Kollagen-Typ-VIII-mRNA-Expression.
Kollagen-Typ-VIII wird von mit GM-CSF behandelten Makrophagen exprimiert. Daten zum Einfluss von GM-CSF auf Makrophagen in Abhängigkeit von der Konzentration und Inkubationsdauer liegen bislang nicht vor.
Inhaltsverzeichnis:
| Inhaltsverzeichnis | I | |
| Abkürzungsverzeichnis | IV | |
| 1. | Einleitung | 1 |
| 1.1 | Der Aufbau der Arterienwand | 1 |
| 1.2 | Arteriosklerose | 2 |
| 1.2.1 | Das pathologische Erscheinungsbild der Arteriosklerose | 2 |
| 1.3 | Untersuchte Zelltypen der arteriosklerotischen Läsion | 3 |
| 1.3.1 | Endothelzellen | 3 |
| 1.3.2 | Glatte Muskelzellen | 4 |
| 1.3.3 | Makrophagen | 6 |
| 1.4 | Kollagene | 8 |
| 1.4.1 | Klassifizierung von Kollagenen | 9 |
| 1.4.2 | Kollagen Typ VIII | 11 |
| 1.5 | Zytokine, Wachstumsfaktoren und koloniestimulierende Faktoren | 13 |
| 1.5.1 | Der Granulozyten-Makrophagen-koloniestimulierende Faktor | 14 |
| 2. | Aufgabenstellung | 17 |
| 3. | Materialien | 18 |
| 3.1 | Geräte | 18 |
| 3.2 | Chemikalien und Materialien | 19 |
| 3.3 | Lösungen, Puffer und Medien | 24 |
| 4. | Methoden | 37 |
| 4.1 | Kultivierung von Säugetierzellen | 37 |
| 4.1.1 | Verwendete Säugerzellen und ihre Herkunft | 37 |
| 4.1.1.1 | Porkine Endothelzellen | 37 |
| 4.1.1.2 | Porkine glatte Muskelzellen | 38 |
| 4.1.1.3 | Humane Monozyten/Makrophagen | 38 |
| 4.1.2 | Isolierung und Primärkultur vaskulärer, porkiner Endothelzellen aus Aorten | 38 |
| 4.1.3 | Kultivierung von porkinen glatten Muskelzellen aus Aorten | 39 |
| 4.1.4 | Isolierung und Kultivierung humaner Monozyten | 40 |
| 4.1.5 | Subkultivierung von Monolayer-Zellkulturen | 41 |
| 4.1.6 | Induktionsversuche mit GM-CSF | 41 |
| 4.2 | Charakterisierung der verwendeten Zellen | 43 |
| 4.2.1 | Endothelzellen | 43 |
| 4.2.2 | Glatte Muskelzellen | 43 |
| 4.3 | Molekular- und mikrobiologische Arbeitsmethoden | 48 |
| 4.3.1 | Isolierung der Gesamt-RNA | 48 |
| 4.3.1.1 | Lyse der Zellen aus der Monolayer-Zellkultur | 48 |
| 4.3.1.2 | CsCl-Zentrifugation | 48 |
| 4.3.1.3 | Photometrische Bestimmung der RNA-Konzentration | 49 |
| 4.3.1.4 | TBE-Agarose-Gelelektrophorese | 50 |
| 4.3.2 | Northern-Blot-Analysen | 50 |
| 4.3.2.1 | Denaturierende Gelelektrophorese | 51 |
| 4.3.2.2 | Kapillarblot | 51 |
| 4.3.2.3 | Hybridisierungsanalyse des RNA-Blots | 54 |
| 4.3.3 | Nichtradioaktive REN-DDRT-PCR mit Silberfärbung | 56 |
| 4.3.3.1 | Entfernen chromosomaler DNA aus RNA-Proben | 60 |
| 4.3.3.2 | Reverse Transkription | 61 |
| 4.3.3.3 | Polymerase-Kettenreaktion | 61 |
| 4.3.3.4 | Auftrennung und Visualisierung von PCR-Fragenten | 62 |
| 4.3.3.4.1 | Horizontale Polyacrylamid-Gelelektrophorese | 62 |
| 4.3.3.4.2 | Silberfärbung von Polyacrylamid-Gelen | 64 |
| 4.3.3.5 | Elution und Reamplifikationen ausgewählter PCR-Produkte | 64 |
| 4.3.3.5.1 | Elution von Banden aus Polyacrylamid-Gelen | 64 |
| 4.3.3.5.2 | Überprüfung der Reamplifikation | 65 |
| 4.3.3.5.3 | Steigerung der DNA-Ausbeute durch Reamplifikation | 65 |
| 4.3.3.5.4 | Überprüfung der Reamplifikation im TBE-Agarose-Gel | 65 |
| 4.3.3.5.5 | Elution von DNA-Fragmenten aus Agarose-Gelen | 65 |
| 4.3.3.6 | Ligation und Transformation | 66 |
| 4.3.3.6.1 | Ligation | 66 |
| 4.3.3.6.2 | Transformation | 68 |
| 4.3.3.7 | Kultivierung von Bakterien | 69 |
| 4.3.3.7.1 | Anzucht von Bakterien | 69 |
| 4.3.3.7.2 | Lagerung von Bakterien | 69 |
| 4.3.3.8 | Isolierung von Plasmiden | 69 |
| 4.3.3.9 | Restriktionsanalysen mittels Agarose-Gelelektrophorese | 70 |
| 4.3.3.10 | DNA-Sequenzanalyse | 73 |
| 4.3.3.10.1 | Alkalische Denaturierung und DNA-Fällung | 74 |
| 4.3.3.10.2 | Annealing, Labeling und Sequenzierung | 75 |
| 4.3.3.10.3 | Denaturierende Gelelektrophorese | 75 |
| 5. | Ergebnisse | 77 |
| 5.1 | Zellkultur | 77 |
| 5.2 | Immunmarkierungen | 77 |
| 5.3 | Northern-Blot-Analysen | 77 |
| 5.3.1 | Isolierung der Gesamt-RNA für Northern-Blot-Analysen | 78 |
| 5.3.2 | Gelelektrophorese und Blot | 78 |
| 5.3.3 | Densitometrische Auswertungen | 80 |
| 5.3.3.1 | Porkine Endothelzellen | 80 |
| 5.3.3.2 | Makrophagen | 88 |
| 5.4 | Differential Display | 89 |
| 5.4.1 | Isolierung der Gesamt-RNA für das Differential Display | 89 |
| 5.4.2 | Reverse Transkription und PCR | 90 |
| 5.4.3 | Gelelektrophorese | 90 |
| 5.4.4 | Reamplifikation eluierter Banden | 92 |
| 5.4.5 | Restriktionsanalysen | 94 |
| 5.4.6 | Sequenzanalyse | 95 |
| 6. | Diskussion | 97 |
| 6.1 | Charakterisierung der verwendeten Zellen | 97 |
| 6.2 | Modulation der Genexpression durch GMCSF | 98 |
| 6.2.1 | Die Rolle von GM-CSF und Kollagen Typ VIII in der Arteriosklerose | 98 |
| 6.2.2 | GM-CSF moduliert die Genexpression in vaskulären Endothelzellen | 102 |
| 6.2.3 | Einfluss von GM-CSF auf die Genexpression in Makrophagen | 104 |
| 6.2.4 | Stimulation der Genexpression durch GM-CSF in glatten Muskelzellen | 106 |
| 6.3 | Ausblick | 107 |
| 7. | Zusammenfassung | 109 |
| Literaturverzeichnis | A | |
| Anhang - Zusammensetzung der verwendeten Medien | X | |
| Danksagungen | Z |
Die DNA-freie RNA wird mittels einer viralen reversen Transkriptase in cDNA umgeschrieben. Dies ermöglicht eine Amplifikation der Nukleinsäuren mittels PCR. Die Gesamt-RNA-Proben von 3 µg werden mit Aqua bidest.DEPC auf 7,54 µl aufgefüllt. In einer PCR-Apparatur werden die Proben für 10 min bei 65°C denaturiert und anschließend direkt auf Eis gelegt. Nach dem Versetzen und Durchmischen der Proben mit 7,46 µl RT-Mix werden diese in einer PCR-Apparatur für 1 h auf 37°C erwärmt (Deckeltemperatur des PCR-Geräts: 100°C). Durch ein nachfolgendes Erhitzen der Proben auf 90°C für 5 min wird die reverse Transkriptase in der Probe denaturiert. Direkt im Anschluß an das Erhitzen auf 90°C werden die Proben auf Eis gehalten und für die anschließende PCR mit Aqua bidest.DEPC auf 1:20 bis 1:50 verdünnt. Die verdünnten Proben werden aliquotiert und bis zur Weiterverwendung bei -20°C eingefroren. Die Verdünnung der Proben ist notwendig, um eine Beeinflussung der nachfolgenden PCR durch Komponenten des RT-Mixes aus der Erststrang-cDNA-Synthese zu verhindern. [...]
Im ersten Schritt werden nach einem modifizierten Verfahren nach LIANG und PARDEE (1994) chromosomale DNA-Kontaminationen aus den RNA-Proben entfernt. Dies ist notwendig, um eine Koamplifikation der DNA in der nachfolgenden PCR zu verhindern. Die RNA-Proben werden mit 17 µl DNase-Mix pro 50 µg RNA versetzt, mit Aqua bidest.DEPC auf des entsprechende Volumen aufgefüllt und für 30 min bei 37°C inkubiert. Nach der Zugabe von 50 µl eines (25:24:1)-Phenol:Chloroform:Isoamylalkohol-Gemisches werden die Proben gemischt und für 2 min mit einer Tischzentrifuge bei ≥ 10 000 × g zentrifugiert. Durch diesen Arbeitsschritt wird die Desoxyribonuklease inaktiviert, die sonst in der nachfolgenden reversen Transkription die cDNA zerstören würde. Die obere Phase wird in ein steriles Mikrozentrifugengefäß überführt und mit der gleichen Menge Chloroform versetzt, gemischt und wie oben zentrifugiert. Nach dem Überführen der oberen Phase in ein steriles Eppendorfgefäß werden jeder Probe 5 µl Natriumacetat-Puffer und 200 µl 100%iges Ethanol zugesetzt. Die alkoholische Lösung wird eine halbe Stunde bei –80°C gelagert, um [...]
Polyacrylamid-Gel dient dann der entwickelte Röntgenfilm als Maske. Probleme dieser Methode sind der Einsatz von Radioaktivität, der relativ große Zeitaufwand und erhebliche Schwierigkeiten bei der Lokalisation und Isolierung der cDNA-Banden aus dem Polyacrylamid-Gel. Eine grundlegende Vereinfachung der DDRT-PCR-Methode wurde von LOHMANN et al. (1995) vorgestellt. In dieser nichtradioaktiven Methode werden die PCR-Produkte in einem horizontalen Polyacrylamid-Gel aufgetrennt und anschließend direkt durch eine Silberfärbung sichtbar gemacht. Diese als »RENDisplay« bezeichnete Methode (LOHMANN et al., 1995) ermöglicht die direkte Visualisierung der cDNA und damit eine reproduzierbare und einfach durchzuführende Isolierung der Banden. Ebenso wird die Wahrscheinlichkeit, anstelle des PCR-Fragmentes eines tatsächlich differentiell exprimierten Gens ein koamplifiziertes PCR-Fragment zu klonieren, erheblich geringer (LOHMANN et al., 1995, 1997, BOSCH und LOHMANN, 1996). Dies ist ein nicht zu unterschätzendes Problem der DDRT-PCR. In der Regel wird eine Sequenzheterogenität der isolierten Produkte aus der Differential Display-PCR festgestellt (LEE et al., 1991, CALLARD et al., 1994, FENGSHENG et al., 1994). Werden die isolierten Banden reamplifiziert und in einem Polyacrylamid-Gel aufgetrennt, zeigt sich eine signifikante Kontaminierung der Proben mit unerwünschten Sequenzen. Das bedeutet, daß einzelne Banden meistens zusätzliche, nicht erkennbare und unerwünschte DNA-Fragmente enthalten. Diese Beobachtung steht im Einklang mit der von BAUER et al. (1993) vorgestellten Theorie der DDRTPCR. Die Nachweisgrenze von PCR-Fragmenten in silbergefärbten Polyacrylamid-Gelen liegt im Nanogrammbereich und ist damit etwa 50mal sensitiver als eine Detektion mit Ethidiumbromid und nahezu identisch mit der in konventioneller Autoradiographie (LOHMANN et al., 1997). Der Bereich der hier darstellbaren Fragmentgrößen liegt zwischen 50 und 2 000 Basen. [...]
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http://www.diplom.de/ean/9783832424565
Arbeit zitieren:
Lorkowski, Stefan September 1997: Genexpression in den Hauptzelltypen der Gefäßwand, Hamburg: Diplomica Verlag
Schlagworte:
Kollagen Typ VIII, Differential Display, Arteriosklerose, GMCSF, Expressionsanalyse



