Title (eng)
DNA-methylation expression in Nothobranchius fuzeri
Parallel title (deu)
DNA-Methylierungsexpression in Nothobranchius fuzeri
Author
Brian Manfred Schild
Advisor
Ulrich Technau
Assessor
Ulrich Technau
Abstract (deu)
Altern ist ein komplexer Prozess, der durch genetische, Umwelt- und epigenetische Faktoren geprägt wird, dabei spielen Modifikationen der DNA, wie die DNA-Methylierung eine zentrale Rolle bei der Regulation der Genexpression. Der sehr kurzlebige Killifisch (Nothobranchius furzeri) stellt ein einzigartiges Wirbeltiermodell dar, um epigenetische Dynamiken über die Lebensspanne im Kontext des Alterns zu untersuchen. Ziel dieser Arbeit war es, die Rolle der Ten-Eleven-Translokation (Tet)-Enzyme und der DNA-Methyltransferasen (Dnmts) bei der Modulation der DNA-Methylierung und deren Einfluss auf Entwicklung und Alterung zu erforschen. Hierfür wurde eine tet3-Knockout-Linie im GRZ Hintergrund in vivo mittels CRISPR-Cas9 erzeugt. Trotz hoher embryonaler Mortalität, suboptimaler Eiqualität und Mosaizismus konnte tet3 erfolgreich editiert und ein funktioneller Knockout erzielt werden. Dies demonstrierte das grundsätzliche grundsätzliche Potential eine stabile Knockout-Linie zu erzeugen. Darüber hinaus wurde die Expressionsstärke der dnmts in Darm, Gehirn und Gonaden von männlichen und weiblichen Fischen in drei Lebensstadien untersucht. Dabei zeigte sich in den Gonaden eine ausgeprägte männliche Dominanz der dnmt Expression über alle Altersgruppen, im Darm trat diese nur bei alten Individuen auf, und dnmt1 war in alten Männchen deutlich hochreguliert, was eine geschlechtsspezifische Divergenz im späten Leben aufzeigen könnte. Die Expression im Gehirn war variabel und zeigte keine konsistenten Muster. In-vitro-Experimente demonstrierten eine erfolgreiche lentivirale Transduktion von tet1 in N.furzeri M08-abgeleiteten Fibroblasten und etablierten damit eine Plattform zur funktionellen Manipulation der tet-Aktivität. Diese Ergebnisse liefern einen umfassenden Einblick in gewebespezifische, geschlechts- und altersabhängige dnmt-Dynamiken in N. furzeri, zeigen die Machbarkeit der tet3-Knockouterzeugung und etablieren Methoden zur gezielten Modulation der tet-Aktivität in vitro.
Abstract (eng)
Aging is a complex process shaped by genetic, environmental, and epigenetic factors, with DNA methylation serving as one of the epigenetic key regulators of gene expression. The short-lived turquoise killifish (Nothobranchius furzeri) offers a unique vertebrate aging model and best suited to study epigenetic dynamics across the lifespan. This thesis explored the roles of Ten-Eleven Translocation (TET) enzymes and DNA methyltransferases (DNMTs) in modulating DNA methylation and their impact on development and aging. To this end, a tet3 knockout line was generated in the short-lived N. furzeri GRZ strain the using CRISPR-Cas9 methodology. Despite challenges including high embryonic mortality, suboptimal egg quality, and mosaicism, successful editing and the generation of knockouts were achieved, demonstrating that stable line establishment is feasible with optimized protocols. Moreover, dnmt expression was profiled across gut, brain, and gonads in males and females at three life stages. Gonads showed a strong male-biased expression across all ages, gut expression became male-biased only in old individuals, and DNMT1 exhibited pronounced upregulation in old males, indicating a late-life sex-specific divergence. Brain expression patterns were variable and lacked consistent trends. Complementary in vitro experiments demonstrated successful lentiviral transduction of TET1 in M08-derived fibroblasts, establishing a platform for functional manipulation of TET activity despite challenges from construct size and promoter silencing. Together, these findings provide a comprehensive view of tissue-, sex-, and age-specific DNMT dynamics in N. furzeri, demonstrate the feasibility of tet3 knockout generation, and establish a method for modulating TET activity in vitro.
Keywords (deu)
MethylierungenN.furzeriTETDNMT
Keywords (eng)
methylationN.furzeriTETDNMT
Subject (deu)
Molekularbiologie
Type (deu)
Masterarbeit
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:2165463
DOI
10.25365/thesis.79756
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-16280.98421.552819-3
URI
https://utheses.univie.ac.at/detail/78153
Extent (deu)
VII, 69 Seiten : Illustrationen
Number of pages
76
Study plan
Joint-Masterstudium Evolutionary Genomics and Systems Biology
[UA]
[066]
[220]
Association (deu)
Fakultät für Lebenswissenschaften
Members (1)
Title (eng)
DNA-methylation expression in Nothobranchius fuzeri
Parallel title (deu)
DNA-Methylierungsexpression in Nothobranchius fuzeri
Author
Brian Manfred Schild
Abstract (deu)
Altern ist ein komplexer Prozess, der durch genetische, Umwelt- und epigenetische Faktoren geprägt wird, dabei spielen Modifikationen der DNA, wie die DNA-Methylierung eine zentrale Rolle bei der Regulation der Genexpression. Der sehr kurzlebige Killifisch (Nothobranchius furzeri) stellt ein einzigartiges Wirbeltiermodell dar, um epigenetische Dynamiken über die Lebensspanne im Kontext des Alterns zu untersuchen. Ziel dieser Arbeit war es, die Rolle der Ten-Eleven-Translokation (Tet)-Enzyme und der DNA-Methyltransferasen (Dnmts) bei der Modulation der DNA-Methylierung und deren Einfluss auf Entwicklung und Alterung zu erforschen. Hierfür wurde eine tet3-Knockout-Linie im GRZ Hintergrund in vivo mittels CRISPR-Cas9 erzeugt. Trotz hoher embryonaler Mortalität, suboptimaler Eiqualität und Mosaizismus konnte tet3 erfolgreich editiert und ein funktioneller Knockout erzielt werden. Dies demonstrierte das grundsätzliche grundsätzliche Potential eine stabile Knockout-Linie zu erzeugen. Darüber hinaus wurde die Expressionsstärke der dnmts in Darm, Gehirn und Gonaden von männlichen und weiblichen Fischen in drei Lebensstadien untersucht. Dabei zeigte sich in den Gonaden eine ausgeprägte männliche Dominanz der dnmt Expression über alle Altersgruppen, im Darm trat diese nur bei alten Individuen auf, und dnmt1 war in alten Männchen deutlich hochreguliert, was eine geschlechtsspezifische Divergenz im späten Leben aufzeigen könnte. Die Expression im Gehirn war variabel und zeigte keine konsistenten Muster. In-vitro-Experimente demonstrierten eine erfolgreiche lentivirale Transduktion von tet1 in N.furzeri M08-abgeleiteten Fibroblasten und etablierten damit eine Plattform zur funktionellen Manipulation der tet-Aktivität. Diese Ergebnisse liefern einen umfassenden Einblick in gewebespezifische, geschlechts- und altersabhängige dnmt-Dynamiken in N. furzeri, zeigen die Machbarkeit der tet3-Knockouterzeugung und etablieren Methoden zur gezielten Modulation der tet-Aktivität in vitro.
Abstract (eng)
Aging is a complex process shaped by genetic, environmental, and epigenetic factors, with DNA methylation serving as one of the epigenetic key regulators of gene expression. The short-lived turquoise killifish (Nothobranchius furzeri) offers a unique vertebrate aging model and best suited to study epigenetic dynamics across the lifespan. This thesis explored the roles of Ten-Eleven Translocation (TET) enzymes and DNA methyltransferases (DNMTs) in modulating DNA methylation and their impact on development and aging. To this end, a tet3 knockout line was generated in the short-lived N. furzeri GRZ strain the using CRISPR-Cas9 methodology. Despite challenges including high embryonic mortality, suboptimal egg quality, and mosaicism, successful editing and the generation of knockouts were achieved, demonstrating that stable line establishment is feasible with optimized protocols. Moreover, dnmt expression was profiled across gut, brain, and gonads in males and females at three life stages. Gonads showed a strong male-biased expression across all ages, gut expression became male-biased only in old individuals, and DNMT1 exhibited pronounced upregulation in old males, indicating a late-life sex-specific divergence. Brain expression patterns were variable and lacked consistent trends. Complementary in vitro experiments demonstrated successful lentiviral transduction of TET1 in M08-derived fibroblasts, establishing a platform for functional manipulation of TET activity despite challenges from construct size and promoter silencing. Together, these findings provide a comprehensive view of tissue-, sex-, and age-specific DNMT dynamics in N. furzeri, demonstrate the feasibility of tet3 knockout generation, and establish a method for modulating TET activity in vitro.
Keywords (deu)
MethylierungenN.furzeriTETDNMT
Keywords (eng)
methylationN.furzeriTETDNMT
Subject (deu)
Molekularbiologie
Type (deu)
Masterarbeit
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:2171727
Number of pages
76
Association (deu)
Fakultät für Lebenswissenschaften
License
All rights reserved
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