Title (eng)
Identification of candidate genes affecting stem cell proliferation by shRNA screening and caloric restriction by meta-analysis
Parallel title (deu)
Identifikation von Kandidaten-Genen mit Einfluss auf Stammzell-Proliferation durch shRNA-Screening und auf calorische Restriktion durch Meta-Analyse
Author
Michael Plank
Advisor
Ivo Hofacker
Assessor
Ivo Hofacker
Abstract (deu)
Trotz größerer Anstrengungen is der Alterungsprozess eines der am wenigsten verstandenen Phänomene der Biologie. Diese Arbeit bedient sich zweier bedeutenden Erkentnisse der Altersforschung: Zum einen der Schlussfolgerung, dass Veränderungen der Stammzell-Proliferation mit dem Alterungsprozess gekoppelt sein könnten, zum anderen dass Calorische Restriktion eine wirksame Maßnahme zur Verlängerung der Lebensspanne und zur Verzögerung alters-assoziierter Krankheiten darstellt. Im ersten Teil dieser Arbeit analysieten wir ein shRNA-basiertes Screening-Experiment um Gene zu identifizieren, die eine Rolle in der Stammzell-Proliferation spielen und unternahmen erste Schritte zur Etablierung eines Durchfluss-Cytometrie basierten Proliferations-Tests um Kandidaten zu validieren. Zweitens meta-analysierten wir Microarray-Daten aus verschiedenen Experimenten, die die Änderungen der Genexpression in Folge von Calorischer Restriktion untersuchten. Wir identifizierten mit Hilfe einer Binomial-Test basierenden Abzähl-Methode (“value counting approach”) Kandidatengene, die hinsichtlich differentieller Expression in den Datensätzen angereichert waren. Wir zielten durch die Verwendung von Datensätzen von verschiedenen Organismen, Geweben, Altern, usw. darauf ab robuste und generalisierbare Kandidaten zu finden. Wir verwendeten ferner verschiedene Vorgehensweisen um den Kandidaten zugrunde liegende funktionelle Kategorien und Gemeinsamkeiten hinsichtlich ihrer Rolle in Signaltransduktions-Netzwerken zu detektieren. Im Ganzen überlappen die 163 gefundenen Kandidaten-Gene und 340 Kategorien mit früheren Erkenntnissen auf diesem Gebiet, wie zum Beispiel das Ghr Gen und Kategorien aus dem Bereich Lipid-Stoffwechsel, Insulin-Signalwege, Kollagen oder Immunität und suggerieren daher einen biologischen Bedeutunggehalt unserer Methode. Andererseits traten auch neue und bisher vernachlässigte Funktionen wie Fremdstoff-Metabolismus, Biorhythmus, Retinol-Metabolismus und Kupfer-Ionen-Entgiftung zum Vorschein, welche vielversprechende Gegenstände zukunftiger Forschung sein könnten. Einige der signifikanten Gene spielen möglicherweise eine tragende Rolle als Regulatoren wichtiger Signalwege, wie z.B. Nfkbia, Airn (Igf2R antisense RNA) und der Notch Co-Aktivator Zfp64.
Abstract (eng)
Abstract Despite major efforts the process of aging is one of the least understood phenomena in biology. This work makes use of two important findings in the field of aging research: First of the conclusion that alterations in the proliferation of stem cells might be linked to the aging process, second that caloric restriction is a powerful intervention to extend life-span and delay aging associated diseases. In the first part we analysed a shRNA based screening experiment to identify genes involved in the proliferation of stem cells and undertook first steps towards establishing a flow cytometry based proliferation assay to validate candidates. Secondly we meta-analysed microarray data on different experiments testing gene expression changes associated with caloric restriction. We identified candidate genes enriched for differential expression in the datasets by employing a binomial-test based value counting approach. By including datasets from different organisms, tissues, ages, etc. we aimed at detecting robust and generalizable candidates. We further used different approaches to assign functional categories and common features in terms of their role in signaling networks to the candidate genes. In general the obtained 163 candidate genes and 340 categories overlap with previous findings in the field such as the Ghr gene and categories related to lipid metabolism, insulin signaling, collagen or immunity and therefore suggest biological meaningfulness of the approach. On the other hand also novel and so far mainly neglected functions like xenobiotic metabolism, circadian clock, retinol metabolism and copper ion detoxification emerged, that are promising to follow up on in the future. Some of the significant genes might play major roles as regulators of important signaling pathways, as for example Nfkbia, Airn (Igf2R antisense RNA) and the notch co-activator Zfp64.
Keywords (eng)
caloric restrictionagingmeta-analysisstem cellsproliferation
Keywords (deu)
Calorische RestrictionAlternMeta-AnalyseStammzellenProliferation
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
Extent (deu)
115 S. : Ill., graph. Darst.
Number of pages
115
Association (deu)
Title (eng)
Identification of candidate genes affecting stem cell proliferation by shRNA screening and caloric restriction by meta-analysis
Parallel title (deu)
Identifikation von Kandidaten-Genen mit Einfluss auf Stammzell-Proliferation durch shRNA-Screening und auf calorische Restriktion durch Meta-Analyse
Author
Michael Plank
Abstract (deu)
Trotz größerer Anstrengungen is der Alterungsprozess eines der am wenigsten verstandenen Phänomene der Biologie. Diese Arbeit bedient sich zweier bedeutenden Erkentnisse der Altersforschung: Zum einen der Schlussfolgerung, dass Veränderungen der Stammzell-Proliferation mit dem Alterungsprozess gekoppelt sein könnten, zum anderen dass Calorische Restriktion eine wirksame Maßnahme zur Verlängerung der Lebensspanne und zur Verzögerung alters-assoziierter Krankheiten darstellt. Im ersten Teil dieser Arbeit analysieten wir ein shRNA-basiertes Screening-Experiment um Gene zu identifizieren, die eine Rolle in der Stammzell-Proliferation spielen und unternahmen erste Schritte zur Etablierung eines Durchfluss-Cytometrie basierten Proliferations-Tests um Kandidaten zu validieren. Zweitens meta-analysierten wir Microarray-Daten aus verschiedenen Experimenten, die die Änderungen der Genexpression in Folge von Calorischer Restriktion untersuchten. Wir identifizierten mit Hilfe einer Binomial-Test basierenden Abzähl-Methode (“value counting approach”) Kandidatengene, die hinsichtlich differentieller Expression in den Datensätzen angereichert waren. Wir zielten durch die Verwendung von Datensätzen von verschiedenen Organismen, Geweben, Altern, usw. darauf ab robuste und generalisierbare Kandidaten zu finden. Wir verwendeten ferner verschiedene Vorgehensweisen um den Kandidaten zugrunde liegende funktionelle Kategorien und Gemeinsamkeiten hinsichtlich ihrer Rolle in Signaltransduktions-Netzwerken zu detektieren. Im Ganzen überlappen die 163 gefundenen Kandidaten-Gene und 340 Kategorien mit früheren Erkenntnissen auf diesem Gebiet, wie zum Beispiel das Ghr Gen und Kategorien aus dem Bereich Lipid-Stoffwechsel, Insulin-Signalwege, Kollagen oder Immunität und suggerieren daher einen biologischen Bedeutunggehalt unserer Methode. Andererseits traten auch neue und bisher vernachlässigte Funktionen wie Fremdstoff-Metabolismus, Biorhythmus, Retinol-Metabolismus und Kupfer-Ionen-Entgiftung zum Vorschein, welche vielversprechende Gegenstände zukunftiger Forschung sein könnten. Einige der signifikanten Gene spielen möglicherweise eine tragende Rolle als Regulatoren wichtiger Signalwege, wie z.B. Nfkbia, Airn (Igf2R antisense RNA) und der Notch Co-Aktivator Zfp64.
Abstract (eng)
Abstract Despite major efforts the process of aging is one of the least understood phenomena in biology. This work makes use of two important findings in the field of aging research: First of the conclusion that alterations in the proliferation of stem cells might be linked to the aging process, second that caloric restriction is a powerful intervention to extend life-span and delay aging associated diseases. In the first part we analysed a shRNA based screening experiment to identify genes involved in the proliferation of stem cells and undertook first steps towards establishing a flow cytometry based proliferation assay to validate candidates. Secondly we meta-analysed microarray data on different experiments testing gene expression changes associated with caloric restriction. We identified candidate genes enriched for differential expression in the datasets by employing a binomial-test based value counting approach. By including datasets from different organisms, tissues, ages, etc. we aimed at detecting robust and generalizable candidates. We further used different approaches to assign functional categories and common features in terms of their role in signaling networks to the candidate genes. In general the obtained 163 candidate genes and 340 categories overlap with previous findings in the field such as the Ghr gene and categories related to lipid metabolism, insulin signaling, collagen or immunity and therefore suggest biological meaningfulness of the approach. On the other hand also novel and so far mainly neglected functions like xenobiotic metabolism, circadian clock, retinol metabolism and copper ion detoxification emerged, that are promising to follow up on in the future. Some of the significant genes might play major roles as regulators of important signaling pathways, as for example Nfkbia, Airn (Igf2R antisense RNA) and the notch co-activator Zfp64.
Keywords (eng)
caloric restrictionagingmeta-analysisstem cellsproliferation
Keywords (deu)
Calorische RestrictionAlternMeta-AnalyseStammzellenProliferation
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
Number of pages
115
Association (deu)
License
- Citable links
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1270459Handle
https://hdl.handle.net/11353/10.1270459URN
https://nbn-resolving.org/nbn:at:at-ubw:1-29326.65542.981259-2 - Other links
- Managed by
- Details
- Usage statistics-
- Metadata
- Export formats