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status_changed: 2012-11-23 06:26:22
type: doctoralThesis
metadata_visibility: show
creators_name: Zenkert, Claudia
title: Molecular and Cellular Analysis of the Nematostella vectensis Cnidom
title_de: Molekulare und Zelluläre Analyse des Nematostella vectensis Cnidoms
ispublished: pub
subjects: ddc-590
divisions: i-721000
adv_faculty: af-14
keywords: Nematostella , nematocysts , nematocyte , capsule , cnidaria
abstract: Cnidaria is the sister group of Bilateria and thus phylogenetically at the base of the Metazoa. The characteristic trait of the phylum is the presence of nematocysts or cnidae. These unique extrusive organelles are used for prey capture, feeding, defense and partly locomotion. Cnidae or nematocysts consist of a capsule wall, a tubule with or without spines, and an opercular structure. They are produced in specialized cells (nematocytes) as secretory products in a giant post-Golgi vesicle. These stinging organelles can resist extremely high pressure and their discharge is one of the fastest mechanisms in animal kingdom. In the last decade the sea anemone Nematostella vectensis (Anthozoa) became an emerging model organism alongside Hydra (Hydrozoa) for developmental and evolutionary biology. Nevertheless basic data on histology and the nematocyst repertoire (cnidom) of Nematostella vectensis are still missing. In my thesis, I characterized the Nematostella vectensis cnidom based on morphological classification. For that matter an isolation technique for intact capsules was established and the different nematocysts were analyzed using electron and light microscopy. The three capsule types (basitrichous haplonema, microbasic mastigophores and spirocysts) were quantitatively analyzed along the body axis and in the different developmental stages. Besides the morphological characterization, three molecular capsule components, minicollagen 1, 3 and 4 were isolated and in situ hybridization was performed to see their expression patterns.  Antibody stainings revealed a partly abundant and partly nematocyst specific patterns of the minicollagens.  The second part of the work was focused on the cellular identification of nematocysts in Nematostella vectensis. Thus, all cell types were characterized qualitatively and a cell cycle analysis was performed. Nematocytes were identified to be cuboidal epithelial cells using antibody stainings on macerates. Hence, the nematocysts in Nematostella vectensis have an epithelial origin and not as in Hydra a neuronal. 
abstract_translated_text: Die Cnidaria oder Nesseltiere sind die Schwestergruppe der Bilateria und stehen somit phylogenetisch an der Basis der Metazoen. Das bezeichnende Merkmal aller Cnidaria ist das Vorhandensein von Nesselkapseln oder Cniden, nesselnde Organellen, die zum Beutefang, der Verteidigung und teilweise auch zur Fortbewegung genutzt werden. Cniden oder Nematozysten bestehen aus einer zylindrischen Kapselwand, einem Schlauch mit oder ohne Dornen und einem Deckelapparat (Operculum). Spezialisierte Zellen (Nematozyten) produzieren die Organellen als Sekretionsprodukte in einem riesigen post-Golgi Vesikel. Nesselkapseln können immensem Druck standhalten und ihr Entladungsprozess ist eine der schnellsten biologischen Vorgänge im gesamten Tierreich. Die Seeanemone Nematostella vectensis (Anthozoa) ist in den letzten zehn Jahren neben dem Süßwasserpolypen Hydra (Hydrozoa) zu einem wichtigen Modellorganismus der Entwicklungs- und Evolutionsbiologie geworden. Trotz dieser Entwicklung fehlten bisher Daten zum Nematozystenrepertoire (Cnidom) und zur Identität der Nematozyten in diesem Organismus. In der vorliegenden Arbeit wurde zunächst das Cnidom von Nematostella morphologisch charakterisiert. Hierzu wurde ein Isolierungsverfahren für intakte Nematozysten aus Gewebe etabliert und lichtmikroskopische sowie elektronenmikroskopische Techniken zu deren Analyse eingesetzt. Die identifizierten drei Kapseltypen (basitriche Haplonemen, mikrobasische Mastigophoren und Spirocysten) wurden quantitativ entlang der Körperachse adulter Tiere und in verschiedenen Entwicklungsstadien erfasst. Neben der morphologischen Charakterisierung wurden Minikollagene als molekulare Komponenten der Nesselkapseln isoliert und deren Expressionsmuster durch ISH-Experimente (in situ Hybridisierung) beschrieben. Immunohistochemische Färbungen mit spezifischen Antikörpern zeigten teilweise abundante und zum Teil eine kapselspezifische Verteilung von Minikollagenen. Als schlauchspezifischer Marker wurde zudem ein nicht-sulfatiertes Chondroitin in Nematozyten nachgewiesen.  Der zweite Teil der Arbeit war auf die zelluläre Identifizierung von Nematozyten in Nematostella fokussiert. Hierzu wurden zunächst alle Zelltypen qualitativ charakterisiert und einer Zellzyklusanalyse unterworfen. Kapselsynthetisierende Zellen konnten dann mit Hilfe von Minikollagenfärbungen in Mazeraten als kuboidale Epithelzellen identifiziert werden. Im Unterschied zu Hydra gehen Nematozysten demnach nicht aus einer speziellen Stammzellpopulation hervor und haben einen epithelialen und nicht neuronalen Ursprung.
abstract_translated_lang: eng
date: 2011
date_type: published
id_scheme: DOI
id_number: 10.11588/heidok.00012983
ppn_swb: 1651928428
own_urn: urn:nbn:de:bsz:16-heidok-129833
date_accepted: 2011-12-20
advisor: HASH(0x55fc36adf4b8)
language: eng
bibsort: ZENKERTCLAMOLECULARA2011
full_text_status: public
citation:   Zenkert, Claudia  (2011) Molecular and Cellular Analysis of the Nematostella vectensis Cnidom.  [Dissertation]     
document_url: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/12983/1/dissertation_claudia_zenkert.pdf