Molecular characterization of the kinocilia-specific wdr16 promoter

Abstract

In this thesis I have characterized the promoter of the rat orthologue of wdr16, a gene the product of which is only present in kinocilia bearing cells such as brain ependymal cells , but absent from all other cells. The orthologs of the wdr16 gene are especially suited as a paradigm for the analysis of kinocilia-specific promoters. They exhibit a special form of shared synteny, in which wdr16 lies in ‘‘head-to-head’’ orientation to stx 8, the gene of syntaxin 8. Therefore, the sequence between wdr16 and stx8 was taken for finding the transcriptions factor binding site and the corresponding transcription factor which regulates the wdr16 promoter. Since the transcription of wdr16 is upregulated in ependymal primary cultures at the time of differentiation and kinocilia formation, this culture system was well suited for the characterization of the wdr16 promoter as a prototype for kinocilia-specific promoters. The results identified Sox5 as the transcription factor, which positively regulates the promoter of the wdr16 gene. In this work, I have narrowed down to 10 base pairs the promoter binding site within the 766 base pair promoter region. The deletion of these 10 base pairs reduced the promoter strength by about 65%. The involvement of Sox5 shown in the present thesis may well be the first evidence of Sox5 participation in kinocilia-specific gene expression.

In dieser Dissertation habe ich den Promotor des Rattenorthologen von wdr16 charakterisiert, eines Gens, dessen Produkt nur in Kinocilien-tragenden Zellen - wie den Ependymzellen des Gehirns - vorkommt, aber in allen anderen Zellen fehlt. Die Orthologen des wdr16-Gens eignen sich beispielhaft für die Analyse Kinocilien-spezifischer Promotoren. Sie weisen eine spezielle Form der gemeinsamen Syntänie auf, in welcher wdr16 in Kopf an Kopf-Orientierung zum Syntaxin 8-Gen stx8 liegt. Deshalb wurde die zwischen wdr16 und stx8 liegende Sequenz verwendet, um den Transkriptionsfaktor-Bindungsort und den zugehörigen Transkriptionsfaktor aufzufinden, der den wdr16-Promotor reguliert. Da die Transkription von wdr16 in Primärkulturen von Ependymzellen bei der Differenzierung und der Kinocilienbildung hochreguliert ist, war dieses Kultursystem gut zur Charakterisierung des wdr16-Promotors als Prototyp Kinocilien-spezifischer Promotoren geeignet. Diese Untersuchungen ergaben die Identifizierung von Sox5 als den Transkriptionsfaktor, der den Promotor des wdr16-Gens positiv reguliert. In dieser Arbeit habe ich den Transkriptionsfaktor-Bindungsort in der 766 Basenpaare umfassenden Promotorregion auf 10 Basenpaare eingeengt. Deletion dieser 10 Basenpaare verringerte die Stärke des Promotors um ungefähr 65 %. Die in vorliegender Dissertation gezeigte Beteiligung von Sox5 ist sehr wahrscheinlich der erste Hinweis auf die Beteiligung von Sox5 an Kinocilien-spezifischer Genexpression.