Étude de la fonction de GLUT8 sur un modèle de souris "knock-out"

Résumé GLUT8 est la première des nouvelles isoformes des GLUT récemment identifiés. Il est fortement exprimé dans les testicules et plus faiblement dans les blastocystes, le cerveau, particulièrement au niveau de l'hippocampe, et le coeur. En conditions basales, il est retenu dans un compartiment intracellulaire. Si on l'exprime en surface cellulaire, par la mutation du motif d'internalisation dileucine, il transporte le glucose avec une bonne affinité. Dans le but d'étudier sa fonction au niveau de l'organisme, nous avons créé un modèle de knock out conditionnel, en entourant le dernier exon du gène de GLUT8 par deux sites loxP. En croisant nos souris avec une souche de souris transgénique exprimant la cre-recombinase dans les cellules de la lignée germinale, nous avons généré un modèle de souris portant la délétion totale de GLUT8 de manière constitutionnelle. Les statistiques effectuées sur les premières naissances indiquent qu'une partie des souris knock out ne survit pas, suggérant un rôle de GLUT8 au niveau du développement embryonnaire. Les souris qui ont survécu ne présentent toutefois pas d'anomalies durant la croissance et sont fertiles. Elles ont des taux de glucose et d'insuline sanguins normaux. Au niveau cérébral, la structure de l'hippocampe n'est pas modifiée par la suppression de GLUT8, cependant, les souris GLUT8-/- présentent une prolifération cellulaire augmentée dans le gyrus denté. Cette augmentation de division cellulaire pourrait être la réponse adaptée à une éventuelle augmentation de la mort cellulaire au niveau de l'hippocampe. Elles ne semblent toutefois pas présenter de défauts cognitifs majeurs dans le bassin de Morris en conditions normales. Toutefois, en conditions de jeûne, elles tendent à une meilleure mémorisation à court terme. Les études morphologiques et histologiques au niveau cardiaque n'ont pas révélé de d'hypertrophie au niveau ventriculaire. La stimulation de la contraction à l'isoprotérénol n'a pas mis en évidence de défaut d'adaptation des coeurs GLUT8-/-. Cependant l'analyse fonctionnelle par électrocardiogramme, en conditions basales, a montré une augmentation de la durée de l'onde P, suggérant un défaut dans la dépolarisation des oreillettes. Nos résultats indiquent que GLUT8 ne joue pas un rôle prédominant dans la survie et la fonction basale des souris. Il pourrait jouer un rôle plus important dans des situations stressantes pour l'organisme, comme l'hypoglycémie ou les conditions d'ischémie qui induiraient son expression à la membrane plasmique et stimuleraient le captage du glucose. Abstract GLUT8 was the first of the recently identified isoform of the GLUT family proteins. It is strongly expressed in the testis. It is also found at a lower level in the blastocyst, in heart and in the brain. Under basal conditions, it is retained in the intracellular compartment, but when the internalization motif dileucine is mutated, GLUT8 translocates to the plasma membrane and transports glucose with a relatively high affinity. To study its function in vivo, we created a conditional knock out mouse model. To do so, we targeted the last exon of the GLUT8 gene with two loxP sites. We then crossed these mice with a transgenic model expressing the cre-recombinase in the gem' line to generate a constitutional total knock out mouse. The statistics made on the first breedings showed that some of the knock out mice do not survive, suggesting a role of GLUT8 in the embryonic development. Conversely mice who survive do not show developmental defects and they are fertile with normal glucose and insulin blood levels. In the brain, the general structure of the hippocampus is not modified by the deletion of GLUT8. However, GLUT8-/- mice show an increase in the cell proliferation in the dentate gyms. This cell proliferation could be due to an increase in the cell death in the hippocampus. When tested in the morris water maze, these mice do not show any cognitive defects in the basal conditions, but they have a tendency to learn better in fasted conditions. The morphological and histological studies made at the heart level did not show any cardiac hypertrophy in the ventricles. The stimulation with isoproterenol did not show any adaptation defects in the GLUT8-/- hearts. However, the functional analysis made in basal conditions with the electrocardiogram showed an increase in the P wave length, suggesting a defect in the atrial depolarization in the knock out mice. Overall, our results show that GLUT8 does not play an important role in the basal general functions in the mice, but might play a more important role during whole organism stress. Hypoglycaemia or ischemia, for example could stimulate the GLUT8 translocation to the plasma membrane to increase specifically glucose uptake. Résumé tout public Les différentes cellules de l'organisme possèdent des propriétés particulières, qui leur permettent de maintenir les fonctions de l'organe auquel elles appartiennent. La membrane plasmique qui les délimite sélectionne les substances qui vont pénétrer à l'intérieur de la cellule et permet ainsi de maintenir un environnement interne constant. Le glucose est une source d'énergie importante pour la cellule et doit pouvoir pénétrer à l'intérieur de la cellule. Il utilise pour cela des protéines de transport qui le feront passer de part et d'autre de la membrane. Les protéines de la famille des GLUT (pour GLUcose Transporter) possèdent cette capacité. GLUT8 est un membre de la famille des GLUT identifié récemment. Il possède la capacité de transporter le glucose quand il se présente à la surface de la cellule. Il est principalement exprimé dans les testicules, dans le coeur et le cerveau et durant le développement embryonnaire. Son rôle n'est toutefois pas encore défini. Ce travail consiste à étudier la fonction de GLUT8 au niveau de l'organisme entier. Nous avons créé un modèle de souris dans lesquelles l'expression de GLUT8 a été supprimée pour mettre en évidence son importance dans le maintien de l'intégrité des fonctions du corps. Les observations effectuées sur les souris qui n'expriment plus GLUT8 nous indiquent que leurs cellules prolifèrent plus vite au niveau de l'hippocampe. L'hippocampe est une structure située dans le cerveau qui est impliquée dans les phénomènes d'apprentissage. Les souris qui ont été testées dans des tâches d'apprentissage n'ont malgré cela pas montré une amélioration de la mémorisation. Dans le coeur, la suppression de GLUT8 semble présenter un défaut quand on mesure l'activité électrique du coeur par électrocardiogramme. Toutefois, ils fonctionnent normalement et ne présentent pas de défauts morphologiques en conditions normales. Les expériences effectuées sur les modèles de souris indiquent que GLUT8 ne jouerait pas un rôle prédominant dans le fonctionnement normal du corps. Il pourrait exercer sa fonction dans des situations plus particulières comme l'hypoglycémie, où il permettrait une meilleure capacité à transporter le glucose dans les cellules.

The generation and analysis of combined legless 1 and 2 knock-out mice

Summary The Wnt signaling pathway plays an important role during development and also for maintaining tissue homeostasis due to its function in proliferation, differentiation and cell fate decisions. Wnt ligands bind to Frizzled receptors and activate a signaling cascade that results in the stabilization of β-Catenin, a key component of the pathway. β-Catenin translocates to the nucleus, where, together with a transcription factor of the Tcf/Lef family, it activates the expression of target genes. Legless and Pygopus are two recently discovered essential components of the Wnt pathway in Drosophila, which may mediate the nuclear import and retention of beta-Catenin and/or contribute directly to the activation of Wnt target genes. To address the function of Legless in the mouse, we have generated compound constitutive and conditional knockout alleles of the two homologues legless 'I (bc1-9) and 2. We have induced the deletion of legless in self-renewing tissues such as the gastrointestinal tract, the mammary gland and the skin during adulthood and constitutively in the embryo. The present thesis focused on the consequences of the inactivation of legless in epithelial homeostasis as well as in a regeneration model and its comparison to pygopus. Deletion of neither legless nor pygopus in the adult small intestine resulted in any apparent anomaly, contrasting expectations from the phenotype caused by over-expression of Dickkopf, a Wnt inhibitor (Pinto et al., 2003). These observations indicate that canonical Wnt signaling might not be indispensable for normal gastrointestinal epithelium homeostasis, or that, in this context, Legless and Pygopus are not essential components of the Wnt pathway. However, the regeneration of the colonic epithelium after DSS induced damage was markedly impaired in legless, but not in pygopus deficient mice. Thus, unlike in Drosophila, deletion of mammalian legless and pygopus resulted in different phenotypes, suggesting that Legless might interact with as yet unidentified partners in addition to Pygopus. Resumé La voie de signalisation Wnt joue un rôle important au cours du développement ainsi que pour le maintien de l' homéostase tissulaire due à sa fonction durant la prolifération, la différentiation et les décisions sur l'avenir des cellules. Les ligands de Wnt se lient aux récepteurs Frizzled et activent une cascade de signalisation résultant en la stabilisation de β-Catenin, un composant central de cette voie. β-Catenin est transloquée dans le noyau ou, avec l'aide des facteurs de transcription de la famille Tcf/lef, elle active la transcription des gènes cibles. Legless et Pygopus sont deux composants récemment découverts et essentiels de la voie de signalisation Wnt chez la Drosophile qui pourraient être des médiateurs de l'import et de la rétention nucléaire de bêta-catenin et/ou contribuer directement a l'activation des gènes cibles. Afin de comprendre la fonction de Legless chez la souris, nous avons généré simultanément les allèles « knock-out » constitutifs et conditionnels des deux homologues legless 1 (bc1-9) et 2. Nous avons induit la délétion de legless dans des tissus capables de s'auto renouveler comme le tract gastro-intestinal, la glande mammaire et la peau chez l'adulte et nous avons supprimé constitutivement legless chez l'embryon. La présente thèse est concentrée sur les conséquences de l'inactivation de legless au cours de l' homéostase épithéliale ainsi que dans un modèle de régénération et sur sa comparaison avec pygopus. Ni la délétion de legless ni celle de pygopus dans l'intestin adulte n'ont résulté en quelque anomalie, contrastant nos attentes provenant des phénotypes causes par la surexpression de Dickkpof, un inhibiteur de Wnt (Pinto et al., 2003). Ces observations indiquent que la voie de signalisation Wnt/β-Catenin pourrait ne pas être indispensable à l' homéostase normale du tract gastro-intestinal, ou que, dans ce contexte, Legless et Pygopus ne sont pas des composants essentiels de la vole Wnt. Cependant, la régénération de l'épithélium du colon après induction de son endommagement au DSS fut dramatiquement diminuée chez legless mais pas chez les souris mutantes pour pygopus. Ainsi, a la différence de chez la Drosophile, la délétion de legless et pygopus chez les mammifères a résulté en des phénotypes différents, suggérant que Legless pourrait interagir avec d'autres partenaires, encore non identifies, que Pygopus.

Behavioural abnormalities of the hyposulphataemic Nas1 knock-out mouse

We recently generated a sodium sulphate cotransporter knock-out mouse (Nas1-/-) which has increased urinary sulphate excretion and hyposulphataemia. To examine the consequences of disturbed sulphate homeostasis in the modulation of mouse behavioural characteristics, Nas1-/- mice were compared with Nas1+/- and Nas1+/+ littermates in a series of behavioural tests. The Nas1-/- mice displayed significantly (P < 0.001) decreased marble burying behaviour (4.33 +/- 0.82 buried) when compared to Nas1+/+ (7.86 +/- 0.44) and Nas1+/- (8.40 +/- 0.37) animals, suggesting that Nas1-/- mice may have decreased object-induced anxiety. The Nas1-/- mice also displayed decreased locomotor activity by moving less distance (1.53 +/- 0.27 m, P < 0.05) in an open-field test when compared to Nas1+/+ (2.31 +/- 0.24 m) and Nas1+/- (2.15 +/- 0.19 m) mice. The three genotypes displayed similar spatiotemporal and ethological behaviours in the elevated-plus maze and open-field test, with the exception of a decreased defecation frequency by the Nas1-/- mice (40% reduction, P < 0.01). There were no significant differences between Nas1-/- and Nas1+/+ mice in a rotarod performance test of motor coordination and in the forced swim test assessing (anti-)depressant-like behaviours. This is the first study to demonstrate behavioural abnormalities in the hyposulphataemic Nas1-/- mice. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Untersuchungen zur Aktivität der mitochondrialen Permeabilitätstransitionspore in der Cyclophilin-D-Knock-out-Maus (Ppif-/-)

Magdeburg, Univ., Med. Fak., Diss., 2015

Attenuation of nicotine-induced antinociception, rewarding effects, and dependence in mu-opioid receptor knock-out mice

The involvement of μ-opioid receptors in different behavioral responses elicited by nicotine was explored by using μ-opioid receptor knock-out mice. The acute antinociceptive responses induced by nicotine in the tail-immersion and hot-plate tests were reduced in the mutant mice, whereas no difference between genotypes was observed in the locomotor responses. The rewarding effects induced by nicotine were then investigated using the conditioning place-preference paradigm. Nicotine produced rewarding responses in wild-type mice but failed to produce place preference in knock-out mice, indicating the inability of this drug to induce rewarding effects in the absence of μ-opioid receptors. Finally, the somatic expression of the nicotine withdrawal syndrome, precipitated in dependent mice by the injection of mecamylamine, was evaluated. Nicotine withdrawal was significantly attenuated in knock-out mutants when compared with wild-type mice. In summary, the present results show that μ-opioid receptors are involved in the rewarding responses induced by nicotine and participate in its antinociceptive responses and the expression of nicotine physical dependence.

Cannabinoid withdrawal syndrome is reduced in pre-proenkephalin knock-out mice

The functional interactions between the endogenous cannabinoid and opioid systems were evaluated in pre-proenkephalin-deficient mice. Antinociception induced in the tail-immersion test by acute Delta9-tetrahydrocannabinol was reduced in mutant mice, whereas no difference between genotypes was observed in the effects induced on body temperature, locomotion, or ring catalepsy. During a chronic treatment with Delta9-tetrahydrocannabinol, the development of tolerance to the analgesic responses induced by this compound was slower in mice lacking enkephalin. In addition, cannabinoid withdrawal syndrome, precipitated in Delta9-tetrahydrocannabinol-dependent mice by the injection of SR141716A, was significantly attenuated in mutant mice. These results indicate that the endogenous enkephalinergic system is involved in the antinociceptive responses of Delta9-tetrahydrocannabinol and participates in the expression of cannabinoid abstinence.

The knock-out of ARP3a gene affects F-actin cytoskeleton organization altering cellular tip growth, morphology and development in moss Physcomitrella patens.

The seven subunit Arp2/3 complex is a highly conserved nucleation factor of actin microfilaments. We have isolated the genomic sequence encoding a putative Arp3a protein of the moss Physcomitrella patens. The disruption of this ARP3A gene by allele replacement has generated loss-of-function mutants displaying a complex developmental phenotype. The loss-of function of ARP3A gene results in shortened, almost cubic chloronemal cells displaying affected tip growth and lacking differentiation to caulonemal cells. In moss arp3a mutants, buds differentiate directly from chloronemata to form stunted leafy shoots having differentiated leaves similar to wild type. Yet, rhizoids never differentiate from stem epidermal cells. To characterize the F-actin organization in the arp3a-mutated cells, we disrupted ARP3A gene in the previously described HGT1 strain expressing conditionally the GFP-talin marker. In vivo observation of the F-actin cytoskeleton during P. patens development demonstrated that loss-of-function of Arp3a is associated with the disappearance of specific F-actin cortical structures associated with the establishment of localized cellular growth domains. Finally, we show that constitutive expression of the P. patens Arp3a and its Arabidopsis thaliana orthologs efficiently complement the mutated phenotype indicating a high degree of evolutionary conservation of the Arp3 function in land plants.

Double incretin receptor knock-out (DIRKO) mice present with alterations of trabecular and cortical micromorphology and bone strength.

A role for gut hormone in bone physiology has been suspected. We evidenced alterations of microstructural morphology (trabecular and cortical) and bone strength (both at the whole-bone - and tissue-level) in double incretin receptor knock-out (DIRKO) mice as compared to wild-type littermates. These results support a role for gut hormones in bone physiology. INTRODUCTION: The two incretins, glucose-dependent insulinotropic polypeptide (GIP) and glucagon-like peptide-1 (GLP-1), have been shown to control bone remodeling and strength. However, lessons from single incretin receptor knock-out mice highlighted a compensatory mechanism induced by elevated sensitivity to the other gut hormone. As such, it is unclear whether the bone alterations observed in GIP or GLP-1 receptor deficient animals resulted from the lack of a functional gut hormone receptor, or by higher sensitivity for the other gut hormone. The aims of the present study were to investigate the bone microstructural morphology, as well as bone tissue properties, in double incretin receptor knock-out (DIRKO) mice. METHODS: Twenty-six-week-old DIRKO mice were age- and sex-matched with wild-type (WT) littermates. Bone microstructural morphology was assessed at the femur by microCT and quantitative X-ray imaging, while tissue properties were investigated by quantitative backscattered electron imaging and Fourier-transformed infrared microscopy. Bone mechanical response was assessed at the whole-bone- and tissue-level by 3-point bending and nanoindentation, respectively. RESULTS: As compared to WT animals, DIRKO mice presented significant augmentations in trabecular bone mass and trabecular number whereas bone outer diameter, cortical thickness, and cortical area were reduced. At the whole-bone-level, yield stress, ultimate stress, and post-yield work to fracture were significantly reduced in DIRKO animals. At the tissue-level, only collagen maturity was reduced by 9 % in DIRKO mice leading to reductions in maximum load, hardness, and dissipated energy. CONCLUSIONS: This study demonstrated the critical role of gut hormones in controlling bone microstructural morphology and tissue properties.

Effect of Lactobacillus delbrueckii on cholesterol metabolism in germ-free mice and on atherogenesis in apolipoprotein E knock-out mice

Elevated blood cholesterol is an important risk factor associated with atherosclerosis and coronary heart disease. Several studies have reported a decrease in serum cholesterol during the consumption of large doses of fermented dairy products or lactobacillus strains. The proposed mechanism for this effect is the removal or assimilation of intestinal cholesterol by the bacteria, reducing cholesterol absorption. Although this effect was demonstrated in vitro, its relevance in vivo is still controversial. Furthermore, few studies have investigated the role of lactobacilli in atherogenesis. The aim of the present study was to determine the effect of Lactobacillus delbrueckii on cholesterol metabolism in germ-free mice and the possible hypocholesterolemic and antiatherogenic action of these bacteria using atherosclerosis-prone apolipoprotein E (apo E) knock-out (KO) mice. For this purpose, Swiss/NIH germ-free mice were monoassociated with L. delbrueckii and fed a hypercholesterolemic diet for four weeks. In addition, apo E KO mice were fed a normal chow diet and treated with L. delbrueckii for 6 weeks. There was a reduction in cholesterol excretion in germ-free mice, which was not associated with changes in blood or liver cholesterol concentration. In apo E KO mice, no effect of L. delbrueckii was detected in blood, liver or fecal cholesterol. The atherosclerotic lesion in the aorta was also similar in mice receiving or not these bacteria. In conclusion, these results suggest that, although L. delbrueckii treatment was able to reduce cholesterol excretion in germ-free mice, no hypocholesterolemic or antiatherogenic effect was observed in apo E KO mice.

Knock out of neuronal nitric oxide synthase exacerbates intestinal ischemia/reperfusion injury in mice

Recent investigation of the intestine following ischemia and reperfusion (I/R) has revealed that nitric oxide synthase (NOS) neurons are more strongly affected than other neuron types. This implies that NO originating from NOS neurons contributes to neuronal damage. However, there is also evidence of the neuroprotective effects of NO. In this study, we compared the effects of I/R on the intestines of neuronal NOS knockout (nNOS(-/-)) mice and wild-type mice. I/R caused histological damage to the mucosa and muscle and infiltration of neutrophils into the external muscle layers. Damage to the mucosa and muscle was more severe and greater infiltration by neutrophils occurred in the first 24 h in nNOS(-/-) mice. Immunohistochemistry for the contractile protein, alpha-smooth muscle actin, was used to evaluate muscle damage. Smooth muscle actin occurred in the majority of smooth muscle cells in the external musculature of normal mice but was absent from most cells and was reduced in the cytoplasm of other cells following I/R. The loss was greater in nNOS(-/-) mice. Basal contractile activity of the longitudinal muscle and contractile responses to nerve stimulation or a muscarinic agonist were reduced in regions subjected to I/R and the effects were greater in nNOS(-/-) mice. Reductions in responsiveness also occurred in regions of operated mice not subjected to I/R. This is attributed to post-operative ileus that is not significantly affected by knockout of nNOS. The results indicate that deleterious effects are greater in regions subjected to I/R in mice lacking nNOS compared with normal mice, implying that NO produced by nNOS has protective effects that outweigh any damaging effect of this free radical produced by enteric neurons.

Ansatz zur Etablierung von konditional/reversiblen knock-out Mäusen für das zellspezifische T-Zell Onkogen SCL

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, ein innovatives System zur Herstellung einer konditional/reversiblen SCL-knock-out Maus zu etablieren. Es wurde deshalb ein neuer knock-in/knock-out Ansatz mit Hilfe des Tet-Systems gewählt. Im Rahmen dieser Arbeit war es möglich für die Generierung der konditionalen SCL-knock-out Maus essentielle Effektor- und Respondermauslinien zu etablieren und zu charakterisieren. Durch knock-in der rtTA-cDNA in den SCL-Lokus wurde eine Effektormauslinie hergestellt, welche in allen untersuchten hämatopoietischen Geweben rtTA exprimierte.Die zur Generierung der SCL-knock-out Maus notwendigen transgenen Responderlinien wurden ebenfalls generiert. Diese Linien wurden in einem Funktionsassay auf ihre Regulierbarkeit rekombinanter SCL-Expression untersucht. Dabei wurde eine Linie identifiziert, welche stringent/exogen regulierbar war.Effektor- und Responderlinie konnten etabliert und durch adäquate Kreuzung eine heterozygote Effektor/Responderlinie generiert werden. Die Rückkreuzung dieser Linie bei gleichzeitiger Gabe von DOX sollte in der konditionalen/reversiblen SCL-knock-out Maus resultieren. Bei Ende dieser Arbeit wurde allerdings in keinem Fall ein Rescue des letalen SCL Nullhintergrunds durch die rtTA-vermittelte rekombinante SCL-Expression beobachtet. Die in dieser Arbeit bereits hergestellten und verbesserten neuen Effektorkonstrukte sowie das Zurückgreifen auf alle vorhandenen SCL-Respondermäuse können in Zukunft zur erfolgreichen Etablierung eines exogen regulierbaren konditional/reversiblen SCL knock-out führen.

Identifizierung, Sequenzierung und Charakterisierung des Dmxl1-Gen in Mus musculus sowie die funktionelle Analyse durch Knock-Out

Identifizierung, Sequenzierung und Charakterisierung des Dmxl1-Gen in Mus musculus sowie die funktionelle Analyse durch Knock-OutrnrnBei Dmxl1 handelt es sich um ein neuartiges Gen aus Mus musculus. Das ebenfalls in der vorliegenden Arbeit bioinformatisch untersuchte Gen DMXL1 ist das zu Dmxl1 homologe Gen des Menschen. Beide Gene bestehen aus 43 Exons, das murine Dmxl1 codiert für eine mRNA von 10992 bp bzw. 12210 bp, das humane DMXL1 kodiert für eine cDNA von 11082 bp, der offene Leserahmen umfasst bei der Maus 9042 bp. In der Maus konnte ein mögliches alternatives Polyadenylierungssignal identifiziert werden. Zwischen beiden Spezies sind die Exonpositionen und ihre Längen hoch konserviert. Dmxl1 liegt auf dem Crick-Strang von Chromosom 18 Bande C, der translatierte Bereich erstreckt sich auf genomischer Ebene über 129558 bp und die Orientierung verläuft in Richtung Centromer. Dmxl1 und DMXL1 gehören damit zu den größten bekannten Genen in Maus und Mensch. Bei beiden Spezies liegen die DmX-Homologen genomisch innerhalb eines Bereichs der Isochoren-Klasse L1 in einer Gen-armen Region. Die Anzahl der repetitiven Elemente innerhalb der Genregion von Dmxl1 liegt 6% unter dem erwarteten Wert eines L1 Isochors, die Anzahl beim Menschen liegt 4% über dem erwarteten Wert. Um die mögliche Promotorstruktur von Dmxl1 darzustellen, wurden umfangreiche in silico-Analysen der Region um den putativen Transkriptionsstart vorgenommen. Mit Hilfe der gewonnenen Daten konnte ein Transkriptionstartpunkt identifiziert werden. Zudem wurde eine Promotorstruktur erarbeitet, bei der angenommen werden kann, dass sie eine gute Näherung an die tatsächlich vorhandenen Bindungsstellen von Transkriptionsfaktoren darstellt. Die mit bioinformatischen Werkzeugen erzeugte virtuelle Promotor- und Enhancerstruktur zeigt das Potenzial, Dmxl1 basal und ubiquitär zu exprimieren. Gleichzeitig zeigen diese Daten, dass Dmxl1 vermutlich in einigen Geweben der Keimbahn, im Fettgewebe, dem blutbildenen System und während der Embryogenese hochkomplex reguliert werden kann. Eine regulierte Expression zur Steuerung des Energiestoffwechsels ist ebenfalls wahrscheinlich. Diese Ergebnisse passen sehr gut zu den experimentell ermittelten Daten und den beobachteten Phänotypen Dmxl1-chimärer Mäuse.rnDie abgeleitete Aminosäuresequenz umfasst in der Maus 3013 AS, im Menschen 3027 AS, der Vergleich der abgeleiteten Aminosäuresequenzen zeigt eine Identität von 89,3 % und eine Similarität von 94,7 % zwischen beiden Spezies. Im Dmxl1/DMXL1-Protein von Maus und Mensch konnten mindestens 24 und maximal 36 WD-Wiederholungseinheiten identifiziert werden, zudem wurden eine Reihe weiterer konservierter Proteinmotive gefunden. Die in silico-Strukturanalysen beider abgeleiteter Aminosäuresequenzen lässt vermuten, dass sich C- und N-terminal WD-Propellerstrukturen befinden. In dieser Arbeit gelang eine C-terminale Rekonstruktion einer 10-blättrigen Propellerstruktur, denkbar ist jedoch auch eine Struktur mit mindestens drei WD-Propellern, wenn eine prädominante Struktur mit Propellern aus jeweils sieben Propellerblättern angenommen wird.rnDas primäre Ziel dieser Arbeit, die Etablierung einer stabilen Mauslinie mit diruptiertem Dmxl1-Gen konnte aufgrund einer beobachteten Haploinsuffizienz nicht erreicht werden. Trotz zahlreicher Transformationen von Maus-Stammzelllinien konnte letztlich nur eine stabil transformierte Linie mit einem Dmxl1-Null-Allel identifiziert werden, was auch zu den theoretischen Daten und den angenommenen Aufgaben von Dmxl1 als komplex und diffizil reguliertes Multifunktions-Protein passt. Aus der transformierten Mauszelllinie konnten chimäre Mäuse entwickelt werden, die in Abhängigkeit von dem Ausmaß des Chimärismus phänotypisch massive Schädigungen aufwiesen. Neben einer Teilsterilität wurden massive Fettleibigkeit und ein ausgeprägter Hypogonadismus beobachtet. Keines der Tiere war in der Lage das Dmxl1-Null-Allel zu transduzieren. Die Tiere waren nur sehr eingeschränkt fertil, die wenigen Nachkommen entsprachen genotypisch und phänotypisch ausschließlich den verwendeten Blastocysten.rn

Expression of human cathepsin L or human cathepsin V in mouse thymus mediates positive selection of T helper cells in cathepsin L knock-out mice

A genetic deficiency of the cysteine protease cathepsin L (Ctsl) in mice results in impaired positive selection of conventional CD4+ T helper cells as a result of an incomplete processing of the MHC class II associated invariant chain or incomplete proteolytic generation of positively selecting peptide ligands. The human genome encodes, in contrast to the mouse genome, for two cathepsin L proteases, namely cathepsin L (CTSL) and cathepsin V (CTSV; alternatively cathepsin L2). In the human thymic cortex, CTSV is the predominately expressed protease as compared to CTSL or other cysteine cathepsins. In order to analyze the functions of CTSL and CTSV in the positive selection of CD4+ T cells we employed Ctsl knock-out mice crossed either with transgenic mice expressing CTSL under the control of its genuine human promoter or with transgenic mice expressing CTSV under the control of the keratin 14 (K14) promoter, which drives expression to the cortical epithelium. Both human proteases are expressed in the thymus of the transgenic mice, and independent expression of both CTSL and CTSV rescues the reduced frequency of CD4+ T cells in Ctsl-deficient mice. Moreover, the expression of the human cathepsins does not change the number of CD4+CD25+Foxp3+ regulatory T cells, but the normalization of the frequency of conventional CD4+ T cell in the transgenic mice results in a rebalancing of conventional T cells and regulatory T cells. We conclude that the functional differences of CTSL and CTSV in vivo are not mainly determined by their inherent biochemical properties, but rather by their tissue specific expression pattern.