{"id":{"repo_id":"helsinki","oai_identifier":"oai:helda.helsinki.fi:10138/314690"},"canonical_url":"https://search.dev.ndltd.org/etd/helsinki/oai:helda.helsinki.fi:10138/314690","repository":{"repo_id":"helsinki","name":"University of Helsinki","base_url":"https://helda.helsinki.fi/server/oai/request"},"display":{"title":"The role of GDNF and its receptor GFRa1 in neuronal development and function","abstract":"Neurotrophic factor glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF), its co-receptor GDNF family receptor alpha 1 (GFRa1), and signaling receptor RET tyrosine kinase are essential to enteric nervous system (ENS) development; mice knockout for Gdnf, Gfra1 or Ret lack the whole ENS distal to the stomach. These Gdnf/Gfra1/Ret knockout mice die at birth because of lack of ENS and kidneys hindering analysis of postnatal function of those proteins. Transgenic overexpression in animal models on the other hand relates to loss of physiological spatiotemporal regulation of gene expression. These two bottlenecks have hindered the understanding of the role and therapeutic potential of GDNF/GFRa1/RET signaling in congenital diseases, such as Hirschsprung’s disease, and degenerative neurological diseases, such as Parkinson’sdisease. To tackle at least some of these problems, we have generated and characterized new mouse models with either increased or decreased gene expression dose - from the gene’s endogenous locus and limited to naturally expressing cells. Novel mouse models with increased expression were generated by editing 3’ untranslated region (3’UTR) of the Gdnf gene in such a way that the edited 3’UTR lacks binding sites for negative regulators such as microRNAs. By preventing the posttranscriptional downregulation via the 3’UTR we were able to achieve Gdnf overexpression from the endogenous locus limited to the naturally Gdnf expressing cells. We showed that 3’UTR replacement or 3’UTR editing results in increased GDNF levels in the brain and kidneys, maintaining the spatiotemporal expression pattern with positive effects on the dopaminergic system and negative effects on the kidney size and urogenital tract development. We also found that 3’UTR regulates GDNF levels in the gastrointestinal tract and that 3’UTR controlled GDNF levels determine proportions of neuronal subtypes in the ENS. More specifically, inactivation of negative Gdnf 3’UTR regulation enhances nitrergic and cholinergic neuron numbers, and leads to increased gastrointestinal transit time, increased stool pellet size, and increased stool water content. In congenital Hirschsprung’s disease (HSCR) patients, on the other hand, lack of ENS ganglia in the distal gut leads to constipation and megacolon. Even though RET mutations are the most common cause of Hirschsprung’s disease, no causative mutations in GFRa1 are known. However, one study reported low GFRa1 mRNA levels in some HSCR patients, suggesting that perhaps instead of being caused by mutations some HSCR cases could be triggered by reduced GFRa1 levels. Complicating the establishment of disease etiology in GDNF/GFRa1/RET related HSCR, postnatal viable HSCR mouse models with a defect in GDNF/GFRa1/RET signaling are not available. Here, we generated GFRa1 hypomorphic mice by insertion of a selectable marker gene in opposite transcriptional direction after the Gfra1 exon 6. Insertion of an expression cassette in the opposite transcriptional direction often leads to under-expression from the other strand, resulting in hypomorph allele. We showed that a 70-80 % reduction in GFRa1 levels in mice resulted in congenital Hirschsprung’s disease and associated enterocolitis phenotype with 100 % penetrance. We were also able to shed light in the chronology of events in the pathogenesis of Hirschsprung’s disease associated enterocolitis: first goblet cell dysplasia accompanied by an abnormal mucin phenotype is proceeding into epithelial damage, later followed by microbial enterocyte adherence and bacterial tissue invasion which likely leads to death by sepsis. Previously all those features had been described in patients but the sequence of events had remained unclear. Our results suggest that dysregulation of GDNF or GFRa1 levels by epigenetic mechanisms may play a role in normal and pathogenic development of the enteric nervous system.","abstract_html":"Neurotrophic factor glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF), its co-receptor GDNF family receptor alpha 1 (GFRa1), and signaling receptor RET tyrosine kinase are essential to enteric nervous system (ENS) development; mice knockout for Gdnf, Gfra1 or Ret lack the whole ENS distal to the stomach. These Gdnf/Gfra1/Ret knockout mice die at birth because of lack of ENS and kidneys hindering analysis of postnatal function of those proteins. Transgenic overexpression in animal models on the other hand relates to loss of physiological spatiotemporal regulation of gene expression. These two bottlenecks have hindered the understanding of the role and therapeutic potential of GDNF/GFRa1/RET signaling in congenital diseases, such as Hirschsprung’s disease, and degenerative neurological diseases, such as Parkinson’sdisease. To tackle at least some of these problems, we have generated and characterized new mouse models with either increased or decreased gene expression dose - from the gene’s endogenous locus and limited to naturally expressing cells. Novel mouse models with increased expression were generated by editing 3’ untranslated region (3’UTR) of the Gdnf gene in such a way that the edited 3’UTR lacks binding sites for negative regulators such as microRNAs. By preventing the posttranscriptional downregulation via the 3’UTR we were able to achieve Gdnf overexpression from the endogenous locus limited to the naturally Gdnf expressing cells. We showed that 3’UTR replacement or 3’UTR editing results in increased GDNF levels in the brain and kidneys, maintaining the spatiotemporal expression pattern with positive effects on the dopaminergic system and negative effects on the kidney size and urogenital tract development. We also found that 3’UTR regulates GDNF levels in the gastrointestinal tract and that 3’UTR controlled GDNF levels determine proportions of neuronal subtypes in the ENS. More specifically, inactivation of negative Gdnf 3’UTR regulation enhances nitrergic and cholinergic neuron numbers, and leads to increased gastrointestinal transit time, increased stool pellet size, and increased stool water content. In congenital Hirschsprung’s disease (HSCR) patients, on the other hand, lack of ENS ganglia in the distal gut leads to constipation and megacolon. Even though RET mutations are the most common cause of Hirschsprung’s disease, no causative mutations in GFRa1 are known. However, one study reported low GFRa1 mRNA levels in some HSCR patients, suggesting that perhaps instead of being caused by mutations some HSCR cases could be triggered by reduced GFRa1 levels. Complicating the establishment of disease etiology in GDNF/GFRa1/RET related HSCR, postnatal viable HSCR mouse models with a defect in GDNF/GFRa1/RET signaling are not available. Here, we generated GFRa1 hypomorphic mice by insertion of a selectable marker gene in opposite transcriptional direction after the Gfra1 exon 6. Insertion of an expression cassette in the opposite transcriptional direction often leads to under-expression from the other strand, resulting in hypomorph allele. We showed that a 70-80 % reduction in GFRa1 levels in mice resulted in congenital Hirschsprung’s disease and associated enterocolitis phenotype with 100 % penetrance. We were also able to shed light in the chronology of events in the pathogenesis of Hirschsprung’s disease associated enterocolitis: first goblet cell dysplasia accompanied by an abnormal mucin phenotype is proceeding into epithelial damage, later followed by microbial enterocyte adherence and bacterial tissue invasion which likely leads to death by sepsis. Previously all those features had been described in patients but the sequence of events had remained unclear. Our results suggest that dysregulation of GDNF or GFRa1 levels by epigenetic mechanisms may play a role in normal and pathogenic development of the enteric nervous system.","abstract_has_math":false,"creators":["Porokuokka, L. Lauriina"],"institution":"Helsingin yliopisto","degree_name":null,"degree_level":null,"degree_discipline":null,"degree_department":null,"school":null,"contributors":[],"advisors":[],"committee_chairs":[],"committee_members":[],"year":2020,"date_issued":"2020-05-20","date_published":"2020-05-20","updated_at":"2026-08-21T22:21:56Z","subjects":["farmasia"],"languages":["eng"],"rights":["Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.","This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.","Publikationen är skyddad av upphovsrätten. Den får läsas och skrivas ut för personligt bruk. Användning i kommersiellt syfte är förbjuden."],"rights_urls":[],"identifier_entries":[]},"links":{"outbound_url":"http://hdl.handle.net/10138/314690","outbound_label":"Handle","outbound_source":"dc:identifier.uri"},"source_record":{"url":"https://helda.helsinki.fi/server/oai/request?verb=GetRecord&metadataPrefix=dim&identifier=oai%3Ahelda.helsinki.fi%3A10138%2F314690","prefix":"dim"},"metadata_groups":[{"id":"people","label":"People","entries":[{"key":"dc:creator","label":"Author","values":["Porokuokka, L. Lauriina"]}]},{"id":"academic_context","label":"Academic Context","entries":[{"key":"dc:date.accessioned","label":"Dc Date Accessioned","values":["2020-05-06T05:01:24Z"]},{"key":"dc:date.available","label":"Dc Date Available","values":["2020-05-10","2020-05-06T05:01:24Z"]},{"key":"dc:date.issued","label":"Date","values":["2020-05-20"]},{"key":"dc:publisher","label":"Institution","values":["Helsingin yliopisto","Helsingfors universitet","University of Helsinki"]},{"key":"dc:type.dcmitype","label":"Dc Type Dcmitype","values":["Text"]}]},{"id":"subjects_keywords","label":"Subjects and Keywords","entries":[{"key":"dc:subject","label":"Dc Subject","values":["farmasia"]}]},{"id":"language_rights","label":"Language and Rights","entries":[{"key":"dc:language.iso","label":"Language (ISO)","values":["eng"]},{"key":"dc:rights","label":"Dc Rights","values":["Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.","This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.","Publikationen är skyddad av upphovsrätten. Den får läsas och skrivas ut för personligt bruk. Användning i kommersiellt syfte är förbjuden."]}]},{"id":"identifiers","label":"Identifiers","entries":[{"key":"dc:identifier.uri","label":"Identifier URI","values":["http://hdl.handle.net/10138/314690"]}]},{"id":"additional","label":"Additional Metadata","entries":[{"key":"dc:description.abstract","label":"Abstract","values":["Neurotrophic factor glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF), its co-receptor GDNF family receptor alpha 1 (GFRa1), and signaling receptor RET tyrosine kinase are essential to enteric nervous system (ENS) development; mice knockout for Gdnf, Gfra1 or Ret lack the whole ENS distal to the stomach. These Gdnf/Gfra1/Ret knockout mice die at birth because of lack of ENS and kidneys hindering analysis of postnatal function of those proteins. Transgenic overexpression in animal models on the other hand relates to loss of physiological spatiotemporal regulation of gene expression. These two bottlenecks have hindered the understanding of the role and therapeutic potential of GDNF/GFRa1/RET signaling in congenital diseases, such as Hirschsprung’s disease, and degenerative neurological diseases, such as Parkinson’sdisease. To tackle at least some of these problems, we have generated and characterized new mouse models with either increased or decreased gene expression dose - from the gene’s endogenous locus and limited to naturally expressing cells. Novel mouse models with increased expression were generated by editing 3’ untranslated region (3’UTR) of the Gdnf gene in such a way that the edited 3’UTR lacks binding sites for negative regulators such as microRNAs. By preventing the posttranscriptional downregulation via the 3’UTR we were able to achieve Gdnf overexpression from the endogenous locus limited to the naturally Gdnf expressing cells. We showed that 3’UTR replacement or 3’UTR editing results in increased GDNF levels in the brain and kidneys, maintaining the spatiotemporal expression pattern with positive effects on the dopaminergic system and negative effects on the kidney size and urogenital tract development. We also found that 3’UTR regulates GDNF levels in the gastrointestinal tract and that 3’UTR controlled GDNF levels determine proportions of neuronal subtypes in the ENS. More specifically, inactivation of negative Gdnf 3’UTR regulation enhances nitrergic and cholinergic neuron numbers, and leads to increased gastrointestinal transit time, increased stool pellet size, and increased stool water content. In congenital Hirschsprung’s disease (HSCR) patients, on the other hand, lack of ENS ganglia in the distal gut leads to constipation and megacolon. Even though RET mutations are the most common cause of Hirschsprung’s disease, no causative mutations in GFRa1 are known. However, one study reported low GFRa1 mRNA levels in some HSCR patients, suggesting that perhaps instead of being caused by mutations some HSCR cases could be triggered by reduced GFRa1 levels. Complicating the establishment of disease etiology in GDNF/GFRa1/RET related HSCR, postnatal viable HSCR mouse models with a defect in GDNF/GFRa1/RET signaling are not available. Here, we generated GFRa1 hypomorphic mice by insertion of a selectable marker gene in opposite transcriptional direction after the Gfra1 exon 6. Insertion of an expression cassette in the opposite transcriptional direction often leads to under-expression from the other strand, resulting in hypomorph allele. We showed that a 70-80 % reduction in GFRa1 levels in mice resulted in congenital Hirschsprung’s disease and associated enterocolitis phenotype with 100 % penetrance. We were also able to shed light in the chronology of events in the pathogenesis of Hirschsprung’s disease associated enterocolitis: first goblet cell dysplasia accompanied by an abnormal mucin phenotype is proceeding into epithelial damage, later followed by microbial enterocyte adherence and bacterial tissue invasion which likely leads to death by sepsis. Previously all those features had been described in patients but the sequence of events had remained unclear. Our results suggest that dysregulation of GDNF or GFRa1 levels by epigenetic mechanisms may play a role in normal and pathogenic development of the enteric nervous system.","Gliasolulinjaperäinen hermokasvutekijä (GDNF), sen ligandia sitova reseptori, GDNF perheen reseptori alfa1 (GFRa1), ja signaalin välittävä reseptori RET-tyrosiinikinaasi ovat kaikki välttämättömiäruuansulatuskanavan enteerisen hermoston kehittymiselle. Gdnf-, Gfra1- tai Ret-poistogeenisilta hiiriltä puuttuu koko enteerinen hermosto mahalaukusta nähden distaalisesti. Näiden poistogeenisten hiirten enteeristä hermostoa ei siis pystytä tutkimaan syntymän jälkeen, koska poikaset eivät ole elinkykyisiä puuttuvien munuaisten ja enteerisen hermoston takia. Lisäksi transgeeniseen yliekspressioon liittyyongelmia, jotka johtuvat spatiotemporaalisen geenin ilmentymisen säätelyn puuttumisesta. Edellä mainitut kaksi eläinmallien yleistä ongelmaa ovat haitanneet GDNF/GFRa1/RET viestinvälityksen tutkimista synnynnäisten sairauksien, kuten Hirschsprungin taudin, ja hermorappeumasairauksien, kuten Parkinsonin taudin, tutkimuksessa. Aiempiin eläinmalleihin liittyvien ongelmien ratkaisemiseksi olemme kehittäneet ja karakterisoineet uusia hiirimalleja, jotka joko yli- tai ali-ilmentävät tutkittavaa geeniä endogeenisestä lokuksesta, jolloin geenin ilmentyminen rajoittuu sitä luontaisesti tuottaviin soluihin. Geeniä yli-ilmentävät uudet hiirimallit tuotettiin muokkaamalla Gdnf geenin 3′-ei-transloitua aluetta (3’UTR) siten, että geenin ilmentymistä vähentävät tekijät, kuten mikroRNA:t, eivät voi enää siihen sitoutua. Kun transkription jälkeistä negatiivista säätelyä estettiin, pystyttiin GDNF:n yli-ilmentyminen rajoittamaan sitä luontaisesti tuottaviin soluihin. Osoitimme 3’UTR:n korvaamisen tai sen muokkaamisen johtavan lisääntyneeseen GDNF-tasoon aivoissa ja munuaisissa siten, että spatiotemporaalinen ilmentyminen säilyy vastaavana kuin villin tyypin hiirillä. Suuremmalla GDNF-tasolla on positiivisia vaikutuksia aivojen dopaminergiseen järjestelmään ja negatiivisia vaikutuksia munuaisten ja lisääntymiselinten kehittymiseen. Lisäksi havaitsimme, että 3’UTR säätelee GDNF-tasoa ruuansulatuskanavassa ja vaikuttaa enteerisen hermoston hermosolutyyppien suhteisiin. Tarkemmin sanottuna 3’UTR:n kautta tapahtuvan negatiivisen säätelyn estäminen lisää etenkin typpioksidia mutta myös asetyylikoliinia välittäjäaineena käyttävän hermotuksen määrää ja vaikuttaa luultavasti sitä kautta ruuansulatuskanavan toimintaan hidastaen suolen läpikulkuaikaa, suurentaen ulostepellettien kokoa ja lisäten ulosteen vesipitoisuutta. Geeniä ali-ilmentävää eläinmallia käytettiin mallintamaan synnynnäistä Hirschsprungin tautia. Hirschsprungin tautia sairastavilta potilailta puuttuvat suoliston loppuosan enteerisen hermoston gangliot. Tämä aiheuttaa ummetusta ja johtaa paksusuolen laajentumiseen, megakooloniin. Vaikka RET-mutaatiot ovat yleisimpiä Hirschsprungin taudin aiheuttajia, ei tällaisia tautia aiheuttavia mutaatioita ole löydetty GFRa1-geenistä, vaikkakin yhdessä tutkimuksessa on raportoitu Hirscsprungin taudin potilailla vähentyneestä GFRa1-mRNA-tasosta. Tämä viittaa siihen, että mutaatioiden sijaan vähentynyt GFRa1:n määrä voi osalla potilaista osaltaan vaikuttaa Hirschsprungin taudin patogeneesiin. GDNF/GFRa1/RETsignaloinnin roolin tutkimista Hirschsprungin taudissa on vaikeuttanut elinkykyisten eläinmallien puuttuminen. Tässä tutkimuksessa kehitettiin GFRa1-hypomorfinen hiirimalli siten, että Gfra1 geenin 6. eksonin jälkeen sijoitettiin selektiivinen markkerigeeni vastakkaiseen suuntaan transkriptioon nähden. Ekspressiokasetin lisääminen tällä tavalla johtaa usein vähentyneeseen ilmentymiseen toisesta juosteesta eli hypomorfiseen alleeliin. Osoitimme, että 70-80 % vähennys GFRa1-tasossa aiheuttaa hiirille 100 % penetranssilla fenotyypin, joka vastaa synnynnäistä Hirschsprungin tautia ja siihen liittyvää enterokoliittia. Pystyimme myös selvittämään Hirschsprungin tautiin liittyvän enterokoliitin patogeneesin aikajärjestystä: ensin pikarisolujen dysplasia, johon liittyvät epänormaalit musiinit, sitten etenevä epiteelivaurio joiden jälkeen mikrobit voivat päästä kiinnittymään enterosyytteihin ja etenemään kudokseen, joka taas voiaiheuttaa sepsiksen ja kuoleman. Nämä kaikki on kuvattu potilailla, mutta tähän asti järjestys on ollut epäselvä. Tuloksiemme perusteella GDNF tai GFRa1 geenien ilmentymisen epigeneettinen säätely voi liittyä sekä enteerisen hermoston normaaliin että tauteihin liittyvään kehittymiseen."]},{"key":"dc:format.mimetype","label":"Dc Format Mimetype","values":["application/pdf"]},{"key":"dc:title","label":"Title","values":["The role of GDNF and its receptor GFRa1 in neuronal development and function"]}]}],"canonical_facts":{"dc:creator":["Porokuokka, L. Lauriina"],"dc:date.accessioned":["2020-05-06T05:01:24Z"],"dc:date.available":["2020-05-10","2020-05-06T05:01:24Z"],"dc:date.issued":["2020-05-20"],"dc:description.abstract":["Neurotrophic factor glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF), its co-receptor GDNF family receptor alpha 1 (GFRa1), and signaling receptor RET tyrosine kinase are essential to enteric nervous system (ENS) development; mice knockout for Gdnf, Gfra1 or Ret lack the whole ENS distal to the stomach. These Gdnf/Gfra1/Ret knockout mice die at birth because of lack of ENS and kidneys hindering analysis of postnatal function of those proteins. Transgenic overexpression in animal models on the other hand relates to loss of physiological spatiotemporal regulation of gene expression. These two bottlenecks have hindered the understanding of the role and therapeutic potential of GDNF/GFRa1/RET signaling in congenital diseases, such as Hirschsprung’s disease, and degenerative neurological diseases, such as Parkinson’sdisease. To tackle at least some of these problems, we have generated and characterized new mouse models with either increased or decreased gene expression dose - from the gene’s endogenous locus and limited to naturally expressing cells. Novel mouse models with increased expression were generated by editing 3’ untranslated region (3’UTR) of the Gdnf gene in such a way that the edited 3’UTR lacks binding sites for negative regulators such as microRNAs. By preventing the posttranscriptional downregulation via the 3’UTR we were able to achieve Gdnf overexpression from the endogenous locus limited to the naturally Gdnf expressing cells. We showed that 3’UTR replacement or 3’UTR editing results in increased GDNF levels in the brain and kidneys, maintaining the spatiotemporal expression pattern with positive effects on the dopaminergic system and negative effects on the kidney size and urogenital tract development. We also found that 3’UTR regulates GDNF levels in the gastrointestinal tract and that 3’UTR controlled GDNF levels determine proportions of neuronal subtypes in the ENS. More specifically, inactivation of negative Gdnf 3’UTR regulation enhances nitrergic and cholinergic neuron numbers, and leads to increased gastrointestinal transit time, increased stool pellet size, and increased stool water content. In congenital Hirschsprung’s disease (HSCR) patients, on the other hand, lack of ENS ganglia in the distal gut leads to constipation and megacolon. Even though RET mutations are the most common cause of Hirschsprung’s disease, no causative mutations in GFRa1 are known. However, one study reported low GFRa1 mRNA levels in some HSCR patients, suggesting that perhaps instead of being caused by mutations some HSCR cases could be triggered by reduced GFRa1 levels. Complicating the establishment of disease etiology in GDNF/GFRa1/RET related HSCR, postnatal viable HSCR mouse models with a defect in GDNF/GFRa1/RET signaling are not available. Here, we generated GFRa1 hypomorphic mice by insertion of a selectable marker gene in opposite transcriptional direction after the Gfra1 exon 6. Insertion of an expression cassette in the opposite transcriptional direction often leads to under-expression from the other strand, resulting in hypomorph allele. We showed that a 70-80 % reduction in GFRa1 levels in mice resulted in congenital Hirschsprung’s disease and associated enterocolitis phenotype with 100 % penetrance. We were also able to shed light in the chronology of events in the pathogenesis of Hirschsprung’s disease associated enterocolitis: first goblet cell dysplasia accompanied by an abnormal mucin phenotype is proceeding into epithelial damage, later followed by microbial enterocyte adherence and bacterial tissue invasion which likely leads to death by sepsis. Previously all those features had been described in patients but the sequence of events had remained unclear. Our results suggest that dysregulation of GDNF or GFRa1 levels by epigenetic mechanisms may play a role in normal and pathogenic development of the enteric nervous system.","Gliasolulinjaperäinen hermokasvutekijä (GDNF), sen ligandia sitova reseptori, GDNF perheen reseptori alfa1 (GFRa1), ja signaalin välittävä reseptori RET-tyrosiinikinaasi ovat kaikki välttämättömiäruuansulatuskanavan enteerisen hermoston kehittymiselle. Gdnf-, Gfra1- tai Ret-poistogeenisilta hiiriltä puuttuu koko enteerinen hermosto mahalaukusta nähden distaalisesti. Näiden poistogeenisten hiirten enteeristä hermostoa ei siis pystytä tutkimaan syntymän jälkeen, koska poikaset eivät ole elinkykyisiä puuttuvien munuaisten ja enteerisen hermoston takia. Lisäksi transgeeniseen yliekspressioon liittyyongelmia, jotka johtuvat spatiotemporaalisen geenin ilmentymisen säätelyn puuttumisesta. Edellä mainitut kaksi eläinmallien yleistä ongelmaa ovat haitanneet GDNF/GFRa1/RET viestinvälityksen tutkimista synnynnäisten sairauksien, kuten Hirschsprungin taudin, ja hermorappeumasairauksien, kuten Parkinsonin taudin, tutkimuksessa. Aiempiin eläinmalleihin liittyvien ongelmien ratkaisemiseksi olemme kehittäneet ja karakterisoineet uusia hiirimalleja, jotka joko yli- tai ali-ilmentävät tutkittavaa geeniä endogeenisestä lokuksesta, jolloin geenin ilmentyminen rajoittuu sitä luontaisesti tuottaviin soluihin. Geeniä yli-ilmentävät uudet hiirimallit tuotettiin muokkaamalla Gdnf geenin 3′-ei-transloitua aluetta (3’UTR) siten, että geenin ilmentymistä vähentävät tekijät, kuten mikroRNA:t, eivät voi enää siihen sitoutua. Kun transkription jälkeistä negatiivista säätelyä estettiin, pystyttiin GDNF:n yli-ilmentyminen rajoittamaan sitä luontaisesti tuottaviin soluihin. Osoitimme 3’UTR:n korvaamisen tai sen muokkaamisen johtavan lisääntyneeseen GDNF-tasoon aivoissa ja munuaisissa siten, että spatiotemporaalinen ilmentyminen säilyy vastaavana kuin villin tyypin hiirillä. Suuremmalla GDNF-tasolla on positiivisia vaikutuksia aivojen dopaminergiseen järjestelmään ja negatiivisia vaikutuksia munuaisten ja lisääntymiselinten kehittymiseen. Lisäksi havaitsimme, että 3’UTR säätelee GDNF-tasoa ruuansulatuskanavassa ja vaikuttaa enteerisen hermoston hermosolutyyppien suhteisiin. Tarkemmin sanottuna 3’UTR:n kautta tapahtuvan negatiivisen säätelyn estäminen lisää etenkin typpioksidia mutta myös asetyylikoliinia välittäjäaineena käyttävän hermotuksen määrää ja vaikuttaa luultavasti sitä kautta ruuansulatuskanavan toimintaan hidastaen suolen läpikulkuaikaa, suurentaen ulostepellettien kokoa ja lisäten ulosteen vesipitoisuutta. Geeniä ali-ilmentävää eläinmallia käytettiin mallintamaan synnynnäistä Hirschsprungin tautia. Hirschsprungin tautia sairastavilta potilailta puuttuvat suoliston loppuosan enteerisen hermoston gangliot. Tämä aiheuttaa ummetusta ja johtaa paksusuolen laajentumiseen, megakooloniin. Vaikka RET-mutaatiot ovat yleisimpiä Hirschsprungin taudin aiheuttajia, ei tällaisia tautia aiheuttavia mutaatioita ole löydetty GFRa1-geenistä, vaikkakin yhdessä tutkimuksessa on raportoitu Hirscsprungin taudin potilailla vähentyneestä GFRa1-mRNA-tasosta. Tämä viittaa siihen, että mutaatioiden sijaan vähentynyt GFRa1:n määrä voi osalla potilaista osaltaan vaikuttaa Hirschsprungin taudin patogeneesiin. GDNF/GFRa1/RETsignaloinnin roolin tutkimista Hirschsprungin taudissa on vaikeuttanut elinkykyisten eläinmallien puuttuminen. Tässä tutkimuksessa kehitettiin GFRa1-hypomorfinen hiirimalli siten, että Gfra1 geenin 6. eksonin jälkeen sijoitettiin selektiivinen markkerigeeni vastakkaiseen suuntaan transkriptioon nähden. Ekspressiokasetin lisääminen tällä tavalla johtaa usein vähentyneeseen ilmentymiseen toisesta juosteesta eli hypomorfiseen alleeliin. Osoitimme, että 70-80 % vähennys GFRa1-tasossa aiheuttaa hiirille 100 % penetranssilla fenotyypin, joka vastaa synnynnäistä Hirschsprungin tautia ja siihen liittyvää enterokoliittia. Pystyimme myös selvittämään Hirschsprungin tautiin liittyvän enterokoliitin patogeneesin aikajärjestystä: ensin pikarisolujen dysplasia, johon liittyvät epänormaalit musiinit, sitten etenevä epiteelivaurio joiden jälkeen mikrobit voivat päästä kiinnittymään enterosyytteihin ja etenemään kudokseen, joka taas voiaiheuttaa sepsiksen ja kuoleman. Nämä kaikki on kuvattu potilailla, mutta tähän asti järjestys on ollut epäselvä. Tuloksiemme perusteella GDNF tai GFRa1 geenien ilmentymisen epigeneettinen säätely voi liittyä sekä enteerisen hermoston normaaliin että tauteihin liittyvään kehittymiseen."],"dc:format.mimetype":["application/pdf"],"dc:identifier.uri":["http://hdl.handle.net/10138/314690"],"dc:language.iso":["eng"],"dc:publisher":["Helsingin yliopisto","Helsingfors universitet","University of Helsinki"],"dc:rights":["Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.","This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.","Publikationen är skyddad av upphovsrätten. Den får läsas och skrivas ut för personligt bruk. Användning i kommersiellt syfte är förbjuden."],"dc:subject":["farmasia"],"dc:title":["The role of GDNF and its receptor GFRa1 in neuronal development and function"],"dc:type.dcmitype":["Text"]},"updated_at":"2026-08-21T22:21:56Z"}