Die Regulation des genetischen und epigenetischen Netzwerkes während der murinen Keimzell-Entwicklung durch den Transkriptionsfaktor Tfap2c

Abstract

Bei der Entwicklung der primordialen Keimzellen ist ein komplexes genetisches und epigenetisches Netzwerk beteiligt. Störungen dieses Netzwerkes können in Unfruchtbarkeit oder Tumorbildung resultieren.<br /> Der Transkriptionsfaktor Tfap2c/ AP-2γ konnte neben Blimp1 und Prdm14 als einer der Regulatoren der Keimzell-Entwicklung identifiziert werden. Während der murinen Keimzell-Entwicklung wird Tfap2c in den primordialen Keimzellen ab Tag E7.25 bis zum Erreichen der Keimzellen in den Genitalfalten an Tag E12.5 exprimiert. In konditionalen Tfap2c^-/- Mutanten findet die Spezifizierung der Keimzellen statt, aber die spezifizierten Zellen zeigen eine Heraufregulation mesodermaler Marker und gehen ab Tag E8.0 verloren.<br /> In dieser Arbeit wurden Zielgene von Tfap2c während der Keimzell-Entwicklung identifiziert. Dazu wurden mit Hilfe eines <em>in vitro</em> Differenzierungsprotokolls Keimzell-ähnliche Zellen aus Tfap2c^-/- und Tfap2c^WT embryonalen Stammzellen generiert, die einen Keimzell-spezifischen Reporter tragen. Hierdurch konnte eine Isolation der generierten Keimzell-ähnlichen Zellen vorgenommen werden, welche für globale Expressionsanalysen genutzt wurden. Es konnten 455 differenziell exprimierte Gene in den Tfap2^-/- Keimzell-ähnlichen Zellen identifiziert werden, von denen 208 eine Herunterregulation und 247 eine Heraufregulation der Genexpression zeigten. Interessanterweise konnte gezeigt werden, dass der Verlust von <em>Tfap2c</em> nicht nur eine Aufhebung der Repression somatischer Marker (z.B. <em>Hhex, Neurod1, Hoxa5</em>) zur Folge hat, sondern weitere Aspekte des genetischen Netzwerks der Keimzell-Biologie beeinflusst. Tfap2c reguliert in Keimzell-ähnlichen Zellen Zellzyklus-assoziierte Gene (z.B. <em>Ccnd1, Cdk6, p21</em>) und Pluripotenz-assoziierte Gene (z.B. <em>Fgf4, Klf4, Eras</em>), aber auch Gene die an epigenetischen Modifikationen (z.B. <em>Dnmt3l, Dnmt3b, Uhrf1</em>) beteiligt sind. Des Weiteren ist Tfap2c an dem Erhalt der Keimzell-Population durch Regulation der Expression von Keimzell- und Spermatogenese-Markern (z.B. <em>Stella, c-Kit, Dazl, Dmrt1</em>) beteiligt.<br /> Durch Chromatin-Immunpräzipitation Analysen konnte die Bindung von Tfap2c an die regulatorischen Regionen der Gene <em>Sfrp1, Dmrt1, Nanos3, c-Kit, Cdk6, p21, Jam2, Fgf4, Klf4, Dnmt3b </em>und<em> Dnmt3l</em> in Keimzell-ähnlichen Zellen nachgewiesen werden.<br /> Eine Deregulation von Epigenetik-, Pluripotenz- und Zellzyklus- assoziierten Genen kann mit der Entwicklung von Keimzelltumoren in Verbindung gebracht werden. Untersuchungen an <em>Tfap2c</em> heterozygoten Mäusen im genetischen 129S2/Sv Hintergrund zeigen, dass männliche Mäuse mit hoher Inzidenz Keimzelltumore ausbilden. Diese ähneln aufgrund ihrer Morphologie und Genexpression den humanen frühkindlichen Keimzelltumoren. Zusätzlich konnte bei Heterozygotie des Tfap2c Zielgenes <em>Nanos3</em> ebenfalls die Ausbildung von Keimzelltumoren beobachtet werden.<br /> Diese Daten verdeutlichen, dass Tfap2c als wichtiger Regulator während der Keimzell-Entwicklung fungiert und gemeinsam mit den anderen zwei essenziellen Regulatoren Blimp1 und Prdm14 das genetische und epigenetische Netzwerk der Keimzell-Entwicklung reguliert.