@phdthesis{Matuschek2010,
  author    = {Matuschek, Anja},
  title     = {Characterization of tolerogenic rat bone marrow-derived dendritic cells and regulatory T cells},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-51708},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Tolerogene Dendritische Zellen (DZ) und regulatorische T-Lymphozyten (Treg) verf{\"u}gen {\"u}ber die F{\"a}higkeit, destruktive Immunantworten zu verhindern. Die Hoffnung besteht, solche Zellen in naher Zukunft f{\"u}r therapeutische Zwecke einzusetzen, um z. B. Immunantworten nach Transplantation, aber auch bei Autoimmunit{\"a}t und Allergie antigenspezifisch zu supprimieren. Zum jetzigen Zeitpunkt ist die Generierung solcher Zellen aufwendig und noch nicht f{\"u}r die klinische Routine geeignet. Zudem sind die Mechanismen noch wenig verstanden, wie diese Zellen eine gew{\"u}nschte Immunhemmung in vivo auszul{\"o}sen und wie der m{\"o}glichen Gefahr einer zu starken Immunhemmung zu begegnen ist. Das Kleinnagermodell Ratte ist f{\"u}r die biomedizinische Forschung noch immer von großer Bedeutung, umso {\"u}berraschender ist es, dass insbesondere tolerogene DZ und Treg in diesem Modell bisher nur unzureichend untersucht wurden. Das Ziel der Arbeit war deshalb, diese Immunzellen umfassend zu charakterisieren und ihre Funktion auf das Immunsystem zu untersuchen. Tolerogene DZ wurden mit GM-CSF und IL-4 aus Knochenmarkvorl{\"a}uferzellen generiert (= IL-4 DC). Der Anteil an nat{\"u}rlich vorkommenden Treg mit einem Ph{\"a}notyp CD4posCD25posFoxp3pos umfasst ca. 5-8\% der peripheren naiven CD4pos TLymphozyten. Die Charakterisierung der IL-4 DC zeigte im Vergleich zu reifen DZ der Milz eine bis zu 26-fach geringere Expression von Oberfl{\"a}chenmolek{\"u}len wie MHC-Klasse II Molek{\"u}l, CD80, CD86, ICAM-1 und CD25. Diese geringe Expression {\"a}nderte sich auch nicht, wenn die Zellen verschiedensten Reifungssignalen wie das Replattieren,LPS, TNF-α und CD40L ausgesetzt wurden. IL-4 DC verf{\"u}gen somit {\"u}ber einen robusten und gegen{\"u}ber Reifungssignalen {\"u}beraus resistenten Ph{\"a}notyp. IL-4 DC nehmen Antigene durch Endozytose auf und sind unf{\"a}hig, sowohl naive TLymphozyten zu aktivieren, als auch antigenspezifische T-Lymphozyten zu restimulieren. Zudem sind sie in der Lage, die Aktivierung naiver T-Lymphozyten und die Restimulierung antigenspezifischer T-Lymphozyten durch reife Milz-DZ zu bzw. zu verz{\"o}gern. Dabei verringerte sich die Proliferation der TLymphozyten um bis zu 95\%. Diese Beeinflussung der Proliferation ist nach Zugabe der IL-4 DC bereits innerhalb von 24 Stunden zu messen. Die verringerte Aktivierung geht zu dem mit einer verringerten Zytokinaussch{\"u}ttung (IL-2 um 49\% und IFN-γ um 92\%) einher. Die inhibitorischen Eigenschaften der IL-4 DC scheinen aber nicht ausschließlich auf der verringerten Expression kostimulatorischer Molek{\"u}le zu beruhen. Der Nachweis der beiden inhibitorischen Oberfl{\"a}chenmolek{\"u}le PD-L1 und PD-L2 auf IL-4 DC l{\"a}sst ebenfalls eine Bedeutung dieser Molek{\"u}le bei der Vermittlung inhibierender Signale vermuten. Auch die suppressive Wirkung l{\"o}slicher Faktoren wurde in der vorliegenden Arbeit gezeigt. {\"U}berst{\"a}nde einer 24-st{\"u}ndigen Kultur mit einer Million IL-4 DC hemmten die Aktivierung naiver T-Lymphozyten durch reife Milz-DZ um etwa 90\%. F{\"u}r diese Immunhemmung scheint das in diesen {\"U}berst{\"a}nden nachgewiesene Zytokin TGF-β (bis 300 pg/ml) verantwortlich zu sein. Im Vergleich dazu wiesen {\"U}berst{\"a}nde reifer Milz-DZ, die nicht die Aktivierung von T-Lymphozyten hemmten, eine TGF-β Konzentrationen von bis 100 pg/ml auf. Im Gegensatz dazu scheint zelltoxisches Stickstoffmonoxid nur eine geringe Rolle bei der Inhibierung der T-Zellproliferation zu spielen. Die Zugabe des NO Synthase-Inhibitors NMMA verringerte zwar den Anteil an NO um ca. 50\%, doch f{\"u}hrte dies nicht zu einer Steigerung der Proliferation von T-Lymphozyten. IL-4 DC sind zwar nicht in der Lage, T-Lymphozyten zur Proliferation zu bringen, doch bedeutet dies nicht, dass keinerlei Ver{\"a}nderungen auf molekularer Ebene festzustellen w{\"a}ren. So sind T-Lymphozyten nach ihrer Inkubation mit IL-4 DC nicht in der Lage, in Gegenwart von reifen Milz-DZ zu proliferieren. Dieser anergische Zustand wurde nach Zugabe von IL-2 aufgehoben. Zudem k{\"o}nnen diese TLymphozyten nach ihrer Inkubation mit IL-4 DC die Aktivierung na{\"i}ver TLymphozyten hemmen. Na{\"i}ve und aktivierte T-Lymphozyten k{\"o}nnen dies nicht. Diese Beobachtung, die auf eine Induktion von Treg schließen l{\"a}sst, wurde genauer untersucht. In der Tat zeigten durchflusszytometrische Analysen eine 1,6-fach verst{\"a}rkte Expansion von CD4posCD25posFoxp3pos T-Lymphozyten aus nat{\"u}rlich vorkommenden Treg in Gegenwart von IL-4 DC. Dabei erfolgte die Expansion von CD4posCD25posFoxp3pos T-Lymphozyten unabh{\"a}ngig vom Reifegrad der DZ. So waren auch reife Milz-DZ dazu in der Lage, die Zahl der nat{\"u}rlich vorkommenden Treg zu erh{\"o}hen. Doch wiesen diese mit Milz-DZ inkubierten Treg einen verminderten inhibitorischen Effekt auf. Im Gegensatz dazu waren die mit IL-4 DC inkubierten Treg in der Lage die Aktivierung naiver T-Lymphozyten zu hemmen. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass sich das regulatorische Potential von DZ nicht ausschließlich vom Ph{\"a}notyp bzw. ihrem Reifegrad ableiten l{\"a}sst, sondern dass hierzu auch ihre funktionellen Eigenschaften zu untersuchen sind. Die Induktion von Treg mit suppressiven Eigenschaften durch in vitro generierte tolerogene IL-4 DC k{\"o}nnte ein wichtiger Mechanismus zur Aufrechterhaltung der peripheren Toleranz darstellen. Vor einer klinischen Umsetzung sind aber noch weitergehende Untersuchungen notwendig, um das Zusammenspiel zwischen tolerogenen DZ und Treg zu verstehen, aber auch um die Auswirkungen eines Transfers großer Mengen regulatorischer Zellen auf das Immunsystem des Empf{\"a}ngers zu untersuchen.},
  subject      = {Dendritische Zelle},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Leonhardt2010,
  author    = {Leonhardt, Sara Diana},
  title     = {Resin collection and use in stingless bees},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-51588},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Harz ist ein klebriges Pflanzenprodukt mit einem oft intensiven aromatischen Geruch. Es wird von B{\"a}umen produziert, um Wunden zu verschließen und sch{\"a}dliche Besucher abzuwehren. Einige Insektenarten haben jedoch die erstaunliche F{\"a}higkeit entwickelt, mit der klebrigen Substanz umzugehen und sie sich gar zu Nutzen zu machen. So verwenden Bienen Harz beispielsweise zum Nestbau und zur Verteidigung ihrer Kolonien. W{\"a}hrend allgemein bekannt ist, dass Bienen Pollen und Nektar sammeln, wird der Tatsache, dass sie auch Harz sammlen, allerdings sehr viel weniger Beachtung geschenkt. Ziel meiner Dissertation war es daher, herauszufinden, warum, wie und wo stachellose Bienen in Borneo (sieben untersuchte Bienenarten), Australien (acht Arten) und Costa Rica (27 Arten) Pflanzenharze sammeln und verwerten. Diese Arbeit behandelt somit die enge Beziehung zwischen einer eusozialen Insektengattung und einem chemisch und physiologisch hoch komplexen Pflanzenprodukt, das Bienen nicht nur als Nestmaterial und zur Verteidigung dient, sondern auch eine wesentliche Bedeutung f{\"u}r deren chemische Diversit{\"a}t hat. Stachellose Bienen verhalten sich hochgradig opportunistisch, wenn sie Harz sammeln, d.h. verschiedene Bienenarten sammeln Harz von denselben Baumarten, wobei sie nahezu jede verf{\"u}gbare Harzquelle nutzen. Dabei finden und erkennen sie Harzquellen anhand einiger charakteristischer Mono- und Sesquiterpene, nutzen jedoch nicht das gesamte Harz-Bouquet. Die Menge an eingetragenem Harz unterscheidet sich zwischen verschiedenen Bienenarten und kolonien und varriert mit verschiedenen Umweltbedingungen. Insbesondere eine Bedrohung durch Fressfeinde (z. B. Ameisen) f{\"u}hrt zu einer massiven Steigerung des Harzeintrages; eine manuelle Zerst{\"o}rung des Nesteinganges hat dagegen relativ wenig Einfluss. Das eingetragene Harz wird zum Nestbau und zur Verteidigung gegen Fressfeinde und Mikroben genutzt. Dar{\"u}ber hinaus dient es als Quelle f{\"u}r Terpene, die von den Bienen in ihre chemischen Oberfl{\"a}chenprofile eingebaut werden (kutikul{\"a}re Terpene). Dabei {\"u}bertragen sie nur einen Bruchteil (8 \%) der gewaltigen Menge (>> 1000) an Terpenen, die man im Harz von B{\"a}umen findet, auf ihre Oberfl{\"a}che. Die {\"u}bertragenen Terpene bleiben in ihrer Struktur unver{\"a}ndert, allerdings unterscheiden sich die Bienenarten in der Zusammensetzung der Terpenprofile auf ihrer Oberfl{\"a}che, obwohl alle untersuchten Arten Harz von denselben B{\"a}umen sammeln. Die unterschiedlichen Terpenprofile sowie die Tatsache, dass nur wenige Terpene aus dem Harz aufgenommen werden, deuten auf einen artspezifischen und bisher unbekannten Filterungsmechanismus bei stachellosen Bienen hin. Auch {\"u}bersteigt durch die Aufnahme von Terpenen die chemische Diversit{\"a}t der Oberfl{\"a}chenprofile von stachellosen Bienen die zahlreicher anderer Hymenopteren. Da Bienen die Terpene aus dem Harz nur „filtern", sie dabei aber nicht ver{\"a}ndern, sind s{\"a}mtliche Bienenarten aus Borneo, Australien und Costa den charakteristischen Harzprofilen von B{\"a}umen aus ihren Ursprungsgebieten chemisch sehr {\"a}hnlich. Da in jeder tropischen Region andere Baumarten vorkommen, varriert die chemische Zusammensetzung der vorkommenden Harze und damit der kutikul{\"a}ren Terpene von dort vorkommenden Bienen. Die meisten Bienenarten mit kutikul{\"a}ren Terpenen findet man in Borneo, wo nahezu 100 \% der untersuchten Arten aus Baumharzen gewonnene Terpene in ihre chemischen Profilen einbauen. Im Gegensatz dazu sind es in Costa Rica nur 40 \% der untersuchten Arten. Auch sammeln in Borneo gelegentlich 9 von 10 Arbeiterinnen einer Tetragonilla collina Kolonie Harz, wohingegen in Australien maximal 10 \% und in Costa Rica maximal 40 \% der Arbeiterinnen einer Kolonie Harz sammeln. Das Vorherrschen von Harz und aus Harz gewonnenen Terpenen in der chemischen {\"O}kologie von Bienen auf Borneo spiegelt das Vorherrschen einer bestimmten s{\"u}dostasiatischen Baumfamilie wieder: der Dipterocarpaceen, deren Holz ungew{\"o}hnlich harzig ist. Ein solch enger Zusammenhang zwischen der Chemie von Bienen und der von Baumharzen verdeutlicht die enge Beziehung zwischen stachellosen Bienen und den B{\"a}umen in ihrem Habitat. Die kutikul{\"a}ren Terpene sch{\"u}tzen ihre Tr{\"a}ger vor Angreifern (z.B. Ameisen) und Mikrobenbefall. Dabei variiert eine bestimmte Gruppe - Sesquiterpene - am meisten zwischen den Arten. Diese Terpengruppe manipuliert die nat{\"u}rlichweise auftretende zwischen-artliche Aggression, indem sie letztere bei jenen Arten verringert, die selbst keine Sesquiterpene in ihrem Profil haben. Aggressionsminderung durch chemische Komponenten, welche aus der Umwelt aufgenommen werden, stellt somit einen bisher unbekannten Mechanismus dar, um Toleranz zwischen sonst aggressiven Arten zu erreichen. Eine derarte Herabsetzung von aggressiven Verhalten bei stachellosen Bienen kann dar{\"u}ber hinaus ein entscheidender Faktor f{\"u}r das Entstehen sogenannter Nestaggregationen sein. Dabei nisten Kolonien von Bienenarten mit und Bienenarten ohne Sesquiterpene in ihrem chemischen Profil in unmittelbarer Nachbarschaft, ohne gegeneinander aggressiv zu sein. Im Hinblick auf die zahlreichen Funktionen, die Harze und/oder aus dem Harz gewonnene Substanzen f{\"u}r stachellose Bienen haben, stellt Harz zweifelsohne eine bedeutende Ressource in der Welt der Bienen dar - eine Ressource, die einen direkten Einfluss auf deren chemische {\"O}kologie, Verteidigungsmechanismen und zwischen-artliche Kommunikation aus{\"u}bt. Wie genau die Bienen ihre artspezifischen Terpenprofile erzeugen, insbesondere, wie es ihnen gelingt, dabei ganze Terpengruppen auszuschließen, muss in zuk{\"u}nftigen Studien genauer untersucht werden. Auch stellt sich die Frage, wie wichtig eine hohe Diversit{\"a}t an Harzquellen und damit Baumarten f{\"u}r die Bienen ist! Es ist durchaus m{\"o}glich, dass neben einer Vielfalt an Bl{\"u}tenpflanzenarten auch der „Harzreichtum" f{\"u}r das Wohlergehen der Bienen eine entscheidende Rolle spielt.},
  subject      = {stachellose Biene},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Weiland2010,
  author    = {Weiland, Romy},
  title     = {Facial reactions in response to gustatory and olfactory stimuli in healthy adults, patients with eating disorders, and patients with attention-deficit hyperactivity disorder},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-51759},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {The aim of this project was to investigate whether reflex-like innate facial reactions to tastes and odors are altered in patients with eating disorders. Qualitatively different tastes and odors have been found to elicit specific facial expressions in newborns. This specificity in newborns is characterized by positive facial reactions in response to pleasant stimuli and by negative facial reactions in response to unpleasant stimuli. It is, however, unclear, whether these specific facial displays remain stable during ontogeny (1). Despite the fact that several studies had shown that taste-and odor-elicited facial reactions remain quite stable across a human's life-span, the specificity of research questions, as well as different research methods, allow only limited comparisons between studies. Moreover, the gustofacial response patterns might be altered in pathological eating behavior (2). To date, however, the question of whether dysfunctional eating behavior might alter facial activity in response to tastes and odors has not been addressed. Furthermore, changes in facial activity might be linked to deficient inhibitory facial control (3). To investigate these three research questions, facial reactions in response to tastes and odors were assessed. Facial reactions were analyzed using the Facial Action Coding System (FACS, Ekman \& Friesen, 1978; Ekman, Friesen, \& Hager, 2002) and electromyography.},
  subject      = {Mimik},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Hahn2010,
  author    = {Hahn, Tim},
  title     = {Integrating neurobiological markers of depression: an fMRI-based pattern classification approach},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-49962},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {While depressive disorders are, to date, diagnosed based on behavioral symptoms and course of illness, the interest in neurobiological markers of psychiatric disorders has grown substantially in recent years. However, current classification approaches are mainly based on data from a single biomarker, making it difficult to predict diseases such as depression which are characterized by a complex pattern of symptoms. Accordingly, none of the previously investigated single biomarkers has shown sufficient predictive power for practical application. In this work, we therefore propose an algorithm which integrates neuroimaging data associated with multiple, symptom-related neural processes relevant in depression to improve classification accuracy. First, we identified the core-symptoms of depression from standard classification systems. Then, we designed and conducted three experimental paradigms probing psychological processes known to be related to these symptoms using functional Magnetic Resonance Imaging. In order to integrate the resulting 12 high-dimensional biomarkers, we developed a multi-source pattern recognition algorithm based on a combination of Gaussian Process Classifiers and decision trees. Applying this approach to a group of 30 healthy controls and 30 depressive in-patients who were on a variety of medications and displayed varying degrees of symptom-severity allowed for high-accuracy single-subject classification. Specifically, integrating biomarkers yielded an accuracy of 83\% while the best of the 12 single biomarkers alone classified a significantly lower number of subjects (72\%) correctly. Thus, integrated biomarker-based classification of a heterogeneous, real-life sample resulted in accuracy comparable to the highest ever achieved in previous single biomarker research. Furthermore, investigation of the final prediction model revealed that neural activation during the processing of neutral facial expressions, large rewards, and safety cues is most relevant for over-all classification. We conclude that combining brain activation related to the core-symptoms of depression using the multi-source pattern classification approach developed in this work substantially increases classification accuracy while providing a sparse relational biomarker-model for future prediction.},
  subject      = {Patientenklassifikation},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Ruchty2010,
  author    = {Ruchty, Markus},
  title     = {Sensory basis of thermal orientation in leaf-cutting ants},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-48906},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Leaf-cutting ants have a highly developed thermal sense which the insects use to regulate the own body temperature and also to optimize brood and fungus development. Apart from the already described temperature guided behaviors inside the nest it is unknown to what extent the ants may use their thermal sense outside the nest. As part of the present thesis, the question was addressed whether leaf-cutting ants (Atta vollenweideri) are able to learn the position of a warm object as landmark for orientation during foraging. Using absolute conditioning, it was shown that ten training trials are sufficient to elicit the association be-tween food reward and the temperature stimulus. In the test situation (without reward) a significantly higher amount of ants preferred the heated site compared to the unheated con-trol. Importantly, thermal radiation alone was sufficient to establish the learned association and served as orientation cue during the test situation (chapter IV). Based on the experi-mental design used in the previous chapter, the localization of thermosensitive neurons, which detect the underlying thermal stimuli, is restricted to the head or the antennae of the ants. The antennal sensillum coeloconicum is a potential candidate to detect the thermal stimuli during the orientation behavior. In chapter V the sensillum coeloconicum of Atta vollenweideri was investigated concerning its gross morphology, fine-structure and the phy-siology of the associated thermosensitive neuron. The sensillum is predominantly located on the apical antennal segment (antennal tip) where around 12 sensilla are clustered, and it has a peg-in-pit morphology with a double walled, multiporous peg. The sensory peg is deeply embedded in a cuticular pit, connected to the environment only by a tiny aperture. The sen-sillum houses three receptor neurons of which one is thermosensitive whereas the sensory modality of the other two neurons remains to be shown. Upon stimulation with a drop in temperature, the thermosensitve neuron responds with a phasic-tonic increase in neuronal activity (cold-sensitive neuron) and shows rapid adaptation to prolonged stimulation. In ad-dition, it is shown that thermal radiation is an effective stimulus for the thermosensitive neuron. This is the first evidence that sensilla coeloconica play an important role during the thermal orientation behavior described in chapter IV. During the test situation of the classic-al conditioning paradigm, the ants showed rapid antennal movements, indicating that they scan their environment in order to detect the heated object. Rapid antennal movements will result in rapid discontinuities of thermal radiation that re-quire thermosensitive neurons with outstanding sensitivity and high temporal resolution. In Chapter VI the question was addressed whether the thermosensitive neuron of the sensilla coeloconica fulfils these preconditions. Extracellular recordings revealed that the neuron is extremely sensitive to temperature transients and that, due to the response dynamics, an estimated stimulus frequency of up to 5 Hz can be resolved by the neuron. Already a tem-perature increase of only 0.005 °C leads to a pronounced response of the thermosensitive neuron. Through sensory adaptation, the sensitivity to temperature transients is maintained over a wide range of ambient temperatures. The discovered extreme sensitivity, the high temporal resolution and the pronounced adaptation abilities are further evidence support-ing the idea that sensilla coeloconica receive information of the thermal environment, which the ants may use for orientation. In order to understand how the ants use their thermal environment for orientation, it is ne-cessary to know where and how thermal information is processed in their central nervous system. In Chapter VII the question is addressed where in the brain the thermal information, specifically received by the thermosensitive neuron of sensilla coeloconica, is represented. By selectively staining single sensilla coeloconica, the axons of the receptor neurons could be tracked into the antennal lobe of Atta vollenweideri workers. Each of the three axons termi-nated in a single functional unit (glomerulus) of the antennal lobe. Two of the innervated glomeruli were adjacent to each other and are located lateral, while the third one was clear-ly separate and located medial in the antennal lobe. Using two-photon Ca2+ imaging of an-tennal lobe projection neurons, the general representation of thermal information in the antennal lobe was studied. In 11 investigated antennal lobes up to six different glomeruli responded to temperature stimulation in a single specimen. Both, warm- and cold-sensitive glomeruli could be identified. All thermosensitive glomeruli were located in the medial half of the antennal lobe. Based on the correlative evidence of the general representation of thermal information and the results from the single sensilla stainings, it is assumed that thermal information received by sensilla coeloconica is processed in the medial of the three target glomeruli. This part of the thesis shows the important role of the antennal lobe in temperature processing and links one specific thermosensitive neuron to its target region (a single glomerulus). In chapter V it was shown that the sensilla coeloconica are clustered at the antennal tip and have an extraordinary peg-in-pit morphology. In the last chapter of this thesis (Chapter VIII) the question is addressed whether the morphology of the sensilla coeloconica predicts the receptive field of the thermosensitive neuron during the detection of thermal radiation. The sensory pegs of all sensilla coeloconica in the apical cluster have a similar orientation, which was not constraint by the shape of the antennal tip where the cluster is located. This finding indicates that the sensilla coeloconica function as a single unit. Finally the hypothesis was tested whether a single sensillum could be direction sensitive to thermal radiation based on its eye-catching morphology. By stimulating the thermosensitive neuron from various angles around the sensillum this indeed could be shown. This is the last and most significant evi-dence that the sensilla coeloconica may be adapted to detect spatially distributed heated objects in the environment during the thermal landmark orientation of ants.},
  subject      = {Neurobiologie},
  language  = {en}
}
@phdthesis{MaierPeuschel2010,
  author    = {Maier-Peuschel, Monika},
  title     = {Characterization of allosteric mechanisms on the M2 and M4 mACh receptor using the FRET-technique},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-49237},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Allosteric modulators have been proposed as promising new compounds to modify protein function. Allosteric binding sites have been discovered for several G-protein-coupled receptors, including M1-5 muscarinic receptors. Since these receptors play a pivotal role in the regulation of a plethora of organ functions, it is particularly important to investigate the mechanisms of allosteric modulation. To study molecular mechanisms of allosteric modulation in the M2 muscarinic receptor, a new FRET-based sensor was designed. CFP fused to the C-terminus of the receptor and a small fluorescent compound FlAsH, which labels a specific binding sequence in the third intracellular loop, were used as donor and acceptor fluorophores, respectively. The first part of the study was to design a functional FRET receptor sensor. After several optimization steps the constructs FLAG-M2-sl3-FlAsH-GSGEG-CFP and HA-FLAG-M2-sl3-FlAsH-GSGEG-CFP were generated which showed good cell-surface expression, robust changes in FRET and the ability to deliver reproducible data. The second part of this thesis sought to elucidate the mechanisms of the allosteric ligand binding and their effects on the receptor conformation. The described modifications, which were introduced in the wild type M2 mAChR to create the FRET sensor can alter receptor functionality and influence receptor expression. Radioligand binding studies revealed that the used transfection method provided sufficient receptor expression but, unfortunately, about 60 \% of the FLAG-M2-sl3-FlAsH-GSGEG-CFP receptor remains in the cytosol. However, this was sufficient to perform FRET experiments. Patch clamp GIRK-measurements with acetylcholine evinced that the new M2-sensor was able to activate Gi-proteins. Also, radioligand-binding assays with the second construct HA-FLAG-M2-sl3-FlAsH-GSGEG-CFP showed ligand affinity comparable to the wildtype receptor. Furthermore inhibition of forskolin-stimulated cAMP production was indistinguishable from the behaviour of the wildtype receptor. According to that, the full functionality of both receptor constructs could be confirmed. FRET measurements with the full muscarinic receptor agonists carbachol and acetylcholine confirmed that the FLAG-M2-sl3-FlAsH-GSGEG-CFP receptor construct showed rapid changes in FRET upon addition of both ligands, which were concentration-dependent. Concentration response curves and the resulting EC50 values of both agonists were similar to those already published in literature. In addition, the orthosteric antagonists atropine and methoctramine inhibited the FRET changes induced by the agonists. This inhibition was significantly faster than the washout kinetics, pointing to an active displacement of the agonists by the antagonists. Allosteric ligands gallamine, tacrine and dimethyl-W84 did not alter receptor conformation when added without an orthosteric ligand. However, when applied in addition to muscarinic agonists, all three substances inhibited the FRET-signal. The extent of this inhibition was dependent on the used concentration of the allosteric ligands. These results reveal that conformational changes brought about by allosteric ligands can be measured with the FRET technique. Furthermore real-time FRET-based kinetic measurements could be performed in living cells and showed that the allosteric ligands gallamine and dimethyl-W84 alter receptor conformation significantly faster than the antagonists atropine and methoctramine. This data indicate that allosteric ligands actively induce the conformational changes in the receptor.},
  subject      = {Allosterie},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Bender2009,
  author    = {Bender, Markus},
  title     = {Studies on platelet cytoskeletal dynamics and receptor regulation in genetically modified mice},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-48390},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Blutpl{\"a}ttchen werden von Megakaryozyten im Knochenmark in einem Prozess produziert, an dem Aktin beteiligt ist. Aktin-Depolymerisierungsfaktor (ADF) und Cofilin sind Aktin-bindende Proteine, die als entscheidende Regulatoren im Aktinumsatz agieren, indem sie das Schneiden und Depolymerisieren von Filamenten unterst{\"u}tzen. Die Bedeutung von ADF/Cofilin und des Aktinumsatzes in der Bildung von Blutpl{\"a}ttchen ist gegenw{\"a}rtig nicht bekannt. In der vorliegenden Arbeit wurden M{\"a}use untersucht, die eine konstitutive ADF-Defizienz und/oder die eine konditionale n-Cofilin Defizienz (Cre/loxP) aufweisen. Um Cofilin nur in Megakaryozyten und Blutpl{\"a}ttchen auszuschalten, wurden Cofilinfl/fl M{\"a}use mit PF4-Cre M{\"a}usen verpaart. ADF- oder n-Cofilin-defiziente M{\"a}use hatten keinen oder nur einen geringen Ph{\"a}notyp in Blutpl{\"a}ttchen. Eine Defizienz von ADF und n-Cofilin f{\"u}hrte hingegen zu einem beinahe kompletten Verlust der Blutpl{\"a}ttchen, was mit Defekten in der Bildung von Pl{\"a}ttchenzonen in Knochenmark-Megakaryozyten einherging. Weitere Untersuchungen an in vitro und ex vivo kultivierten Megakaryozyten zeigten eine Reduzierung der Bildung von Propl{\"a}ttchen und das Fehlen der typischen Verdickungen der Propl{\"a}ttchen. Diese Daten zeigen redundante aber essentielle Funktionen von ADF und n-Cofilin im terminalen Schritt der Pl{\"a}ttchenbildung in vitro und in vivo, und belegen erstmals eine wichtige Rolle des Aktinumsatzes in diesem Prozess. Im zweiten Teil dieser Dissertation wurden die Mechanismen untersucht, die f{\"u}r die zellul{\"a}re Regulierung des Hauptkollagenrezeptors auf Blutpl{\"a}ttchen, Glykoprotein VI (GPVI), verantwortlich sind. Nach einer Gef{\"a}ßwandverletzung wird subendotheliales Kollagen freigelegt, wodurch GPVI die Aktivierung von Blutpl{\"a}ttchen vermittelt, und damit zur Blutstillung (H{\"a}mostase), aber auch zum Verschluss eines verletzten Gef{\"a}ßes beitragen kann, was letztendlich zu einem Myokardinfarkt oder einem Schlaganfall f{\"u}hren kann. Deshalb ist GPVI ein attraktives Zielprotein f{\"u}r eine anti-thrombotische Therapie, insbesondere weil fr{\"u}here Studien gezeigt haben, dass anti-GPVI Antik{\"o}rper eine irreversible Herunterregulierung des Rezeptors auf zirkulierenden Blutpl{\"a}ttchen mittels Internalisierung und Abspaltung induzieren. Es wird vermutet, dass Metalloproteinasen der ADAM (a disintegrin and metalloproteinase domain) - Familie das Abspalten vermitteln, jedoch fehlt in vivo der Beweis daf{\"u}r. Um die Mechanismen des Abspaltungsprozesses des GPVI Rezeptors in vivo besser verstehen zu k{\"o}nnen, wurden zwei Mauslinien, GPVI- und konditionale ADAM10-defiziente M{\"a}use, generiert und zus{\"a}tzlich sogenannte „low TACE (TNFalpha converting enzyme)" M{\"a}use analysiert. Es konnte gezeigt werden, dass GPVI in vitro von ADAM10 oder TACE in Abh{\"a}ngigkeit der Signalwege, die zum Abspalten des Rezeptors f{\"u}hren, geschnitten werden kann. Dar{\"u}berhinaus wurde GPVI in vivo nach Antik{\"o}rperverabreichung in ADAM10-defizienten M{\"a}usen und „low TACE" M{\"a}usen herunterreguliert, was vermuten l{\"a}sst, dass entweder beide Metalloproteinasen an diesem Prozess beteiligt sind oder noch eine zus{\"a}tzliche Metalloproteinase f{\"u}r die GPVI Regulation in vivo verantwortlich ist.},
  subject      = {Zellskelett},
  language  = {en}
}
@phdthesis{vonHayn2010,
  author    = {von Hayn, Kathrin},
  title     = {Untersuchungen zur Ca2+-abh{\"a}ngigen Regulation von cAMP in intakten vaskul{\"a}ren Myocyten},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-47709},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Die Regulation des Tonus glatter Muskelzellen wird entscheidend von den beiden antagonistisch wirkenden second messengern cAMP und Ca2+ beeinflusst. Ein Ziel dieser Arbeit war herauszufinden, ob diese beiden Botenstoffe auch direkten Einfluss aufeinander haben k{\"o}nnen und welche Enzyme in diesem Fall an den Prozessen beteiligt sind. cAMP-Signale in intakten Zellen konnten wir in Echtzeit mit Hilfe des FRET-basierten cAMP-Sensors Epac1-camps beobachten; Ca2+-Signale durch Markieren der Zellen mit Fura-2. Anstiege der intrazellul{\"a}ren Ca2+-Konzentration in VSMCs wurden durch Aktivierung von endogen exprimierten, Gq-gekoppelten P2Y6-Rezeptoren mit Uridindiphosphat (UDP) ausgel{\"o}st. Durch eine zus{\"a}tzliche in-vitro Kalibrierung des Epac1-camps konnten dar{\"u}ber hinaus absolute cAMP-Konzentrationen in einzelnen lebenden Zellen berechnet werden. W{\"a}hrend ein Anstieg der Ca2+-Konzentration auf nicht vorstimulierte VSMCs keinen signifikante Einfluss auf die intrazellul{\"a}ren cAMP-Konzentrationen hatte, bewirkte die Aktivierung der purinergen Rezeptoren einen deutlichen R{\"u}ckgang der intrazellul{\"a}ren cAMP-Konzentration in mit Isoproterenol vorstimulierten VSMCs. Dieser Effekt konnte sowohl durch die Komplexierung von Ca2+ mit BAPTA-AM als auch durch die {\"U}berexpression der Ca2+-insensitiven AC4 antagonisiert werden. Adenylatcyclase-Aktivit{\"a}ts-Assays in VSMC-Membranen zeigten ebenfalls einen R{\"u}ckgang der Cyclaseaktivit{\"a}t nach Zugabe von 2 und 5 \&\#956;M freiem Ca2+. Die Hemmung der einzigen Ca2+-regulierbaren PDE1 mit dem selektiven PDE1-Inhibitor 8-Methoxymethyl-IBMX (8-MM-IBMX) hatte im Gegensatz dazu keinen Einfluss auf die durch UDP verursachte {\"A}nderung der cAMP-Konzentration in vorstimulierten VSMCs. Schließlich bewirkte die Herunterregulation der Ca2+-inhibierbaren AC5 und 6 mit siRNA einen signifikante Hemmung des durch UDP verursachten Effekts. Fasst man alle diese Ergebnisse zusammen, so l{\"a}sst sich folgende Schlussfolgerung ziehen: Der durch purinerge Stimulation verursachte R{\"u}ckgang der cAMP-Konzentration in mit Isoproterenol vorstimulierten VSMCs wird durch eine Hemmung der Ca2+-hemmbaren AC5 und 6 vermittelt. Dadurch sind zwei f{\"u}r die Regulation des Tonus wichtige Signalwege in VSMCs miteinander verbunden, die sich somit gegenseitig entscheidend beeinflussen k{\"o}nnen. Ein weiterer Bestandteil dieser Arbeit war die Entwicklung eines transgenen Mausmodells, das glattmuskelspezifisch den cAMP-Sensor Epac1-camps exprimiert. Mit Hilfe eines solchen Tiermodells k{\"o}nnten in Zukunft cAMP-{\"A}nderungen in intakten Geweben und vielleicht sogar in lebenden Tieren beobachtet werden. Durch Anwendung des Cre-loxP-Rekombinationssystems gelang es eine glatt¬muskelspezifische, f{\"u}r den Epac1-camps transgene Mauslinie zu generieren. Mit isolierten VSMCs dieser Tiere konnten bereits erste FRET-Messungen durchgef{\"u}hrt und agonistinduzierte cAMP-{\"A}nderungen beobachtet werden.},
  subject      = {Glatte Muskulatur},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Klenk2009,
  author    = {Klenk, Johann Christoph},
  title     = {Effekte von Parathormon auf die Struktur und Komplexierung des Parathormonrezeptors 1},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-47288},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Der Parathormonrezeptor Typ 1 (PTHR) ist ein G-Protein-gekoppelter Rezeptor der Gruppe 2 und wichtigster Regulator des Kalziumstoffwechsels. Im ersten Teil der Arbeit wurde eine neuartige posttranslationale Modifikation des PTHR in Form einer proteolytischen Spaltung der Ektodom{\"a}ne identifiziert, charakterisiert und deren Regulation beschrieben. Nach langanhaltender Stimulation des Rezeptors mit Agonisten - aber nicht mit Antagonisten - wurde eine Massen- und Mengenzunahme des Rezeptorproteins beobachtet. Es konnte gezeigt werden, dass der Rezeptor unter basalen Bedingungen einer Spaltung unterliegt. Der Massenunterschied entsteht durch die proteolytische Spaltung der Ektodom{\"a}ne des PTHR, was nachfolgend die Stabilit{\"a}t des Rezeptors beeintr{\"a}chtigt. Die Spaltung erfolgte innerhalb einer unstrukturierten Schleife der Ektodom{\"a}ne, welche die Bereiche f{\"u}r die Ligandenbindung miteinander verbindet. Hierbei handelt es sich um eine Region, die im Vergleich zu anderen Gruppe 2-Rezeptoren spezifisch f{\"u}r den PTHR ist. Das durch die Spaltung entstandene N-terminale Fragment bleibt durch eine Disulfidbr{\"u}cke mit dem Transmembranteil des Rezeptors verbunden. Durch Versuche mit verschiedenen Proteaseinhibitoren konnte die verantwortliche Protease der Familie der zinkabh{\"a}ngigen extrazellul{\"a}ren Proteasen zugeordnet werden. Diese Ergebnisse beschreiben einen Mechanismus wie die Homo{\"o}stase des PTHR reguliert sein k{\"o}nnte. In einem zweiten Abschnitt wurde die Interaktion der Adapterproteine NHERF1 und beta-Arrestin2 mit dem PTHR untersucht. Beide Proteine interagierten unabh{\"a}ngig mit dem Rezeptor, wobei NHERF1 {\"u}ber eine PDZ-Dom{\"a}ne konstitutiv an den C-Terminus des Rezeptors bindet. beta-Arrestin2 hingegen bindet nach Aktivierung des Rezeptors und f{\"u}hrt zur Desensitisierung des Rezeptors. Mittels biochemischer und mikroskopischer Methoden konnte gezeigt werden, dass beide Proteine gemeinsam einen tern{\"a}ren Komplex mit dem PTHR bilden, welcher durch die direkte Interaktion zwischen NHERF1 und beta-Arrestin2 vermittelt wird. Dies hat zur Folge, dass beta-Arrestin im basalen Zustand durch NHERF1 an den Rezeptor gekoppelt wird. Durch Analyse der Assoziationskinetik mittels Fluoreszenz-Resonanz-Energietransfer-Messungen zeigte sich, dass diese Kopplung zu einer zweifach erh{\"o}hten Rekrutierungsgeschwindigkeit von beta-Arrestin2 an den PTHR f{\"u}hrt. Somit stellt unterst{\"u}tzt NHERF1 die beta-Arrestin2-vermittelte Desensitisierung des PTHR.},
  subject      = {Parathormon},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Erro2009,
  author    = {Erro, Alejandro Berna},
  title     = {Generation and Characterization of Stromal Interaction Molecule 2 (STIM2)-deficient Mice},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-47301},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {An increase in cytosolic Ca2+ levels ([Ca2+]i) is a key event that occurs downstream of many signaling cascades in response to an external stimulus and regulates a wide range of cellular processes, including platelet activation. Eukaryotic cells increase their basal [Ca2+]i allowing extracellular Ca2+ influx into the cell, which involves different mechanisms. Store-operated Ca2+ entry (SOCE) is considered the main mechanism of extracellular Ca2+ influx in electrically non-excitable cells and platelets, and comprises an initial Ca2+ depletion from intracellular Ca2+ stores prior to activation of extracellular Ca2+ influx. Although the close relation between Ca2+ release from intracellular stores and extracellular Ca2+ influx was clear, the nature of the signal that linked both events remained elusive until 2005, when Stromal Interaction Molecule 1 (STIM1) was identified as an endoplasmic reticulum (ER) Ca2+ sensor essential for inositol (1,4,5)-trisphosphate (IP3)-mediated SOCE in vitro. However, the function of its homologue STIM2 in Ca2+ homeostasis was in general unknown. Therefore, mice lacking STIM2 (Stim2-/-) were generated in this work to study initially STIM2 function in platelets and in cells of the immune system. Stim2-/- mice developed normally in size and weight to adulthood and were fertile. However, for unknown reasons, they started to die spontaneously at the age of 8 weeks. Unexpectedly, Stim2-/- mice did not show relevant differences in platelets, revealing that STIM2 function is not essential in these cells. However, STIM2 seems to be involved in mammary gland development during pregnancy and is essential for mammary gland function during lactation. CD4+ T cells lacking STIM2 showed decreased SOCE. Our data suggest that STIM2 has a very specific function in the immune system and is involved in Experimental Autoimmune Encephalomyelitis (EAE) at early stages of the disease progression. Stim2-/- neurons were also defective in SOCE. Surprisingly, our results evidenced that STIM2 participates in mechanisms of neuronal damage after ischemic events in brain. This is the first time that the involvement of SOCE in ischemic neuronal damage has been reported. This finding may serve as a basis for the development of novel neuroprotective agents for the treatment of ischemic stroke, and possibly other neurodegenerative disorders in which disturbances in cellular Ca2+ homeostasis are considered a major pathophysiological component.},
  subject      = {Calcium-bindende Proteine},
  language  = {en}
}