@phdthesis{OlivaresBaerwald2020,
  author    = {Olivares-Baerwald, Silvana},
  title     = {Die Rolle von Calcineurin im Nukleus von Kardiomyozyten und ein innovativer Inhibitor als neuer therapeutischer Ansatz bei kardialer Hypertrophie},
  doi       = {10.25972/OPUS-20808},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-208080},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2020},
  abstract  = {Die Calcineurin/NFAT-Signalkaskade spielt eine wichtige Rolle bei der Entwicklung einer kardialen Hypertrophie. Im Zytoplasma von Kardiomyozyten wird die Phosphatase Calcineurin nach Stimulierung der Zellen, z. B. durch Dehnungsreize, Angiotensin II (Ang II) oder Endothelin I (ET-1), und einen daraus folgenden intrazellul{\"a}ren Ca2+-Strom aktiviert. Dies f{\"u}hrt zur Dephosphorylierung von NFAT und zu dessen nukle{\"a}rer Translokation. In fr{\"u}heren Arbeiten von Ritter et al. wurden sowohl eine nukle{\"a}re Lokalisationssequenz (NLS) als auch eine nukle{\"a}re Exportsequenz (NES) innerhalb von Calcineurin identifiziert, die den Transport von Calcineurin zwischen dem Zytoplasma und dem Nukleus erm{\"o}glichen. Basierend auf diesen Ergebnissen wurde das Import Blocking Peptid (IBP) entwickelt. Dieses Peptid entspricht der NLS von Calcineurin und blockiert die Calcineurin-Bindungsstellen des Shuttleproteins (Karyopherins) Importin β1. So wird die Translokation von Calcineurin in den Nukleus unterbunden und die Signalkaskade zur Aktivierung von Hypertrophie-Genen in Kardiomyozyten unterbrochen. Dabei blieb die Phosphatase-Aktivit{\"a}t von Calcineurin unbeeinflusst. Eines der Ziele dieser Arbeit war, IBP weiter zu optimieren und den „proof of principle" auch in vivo zu f{\"u}hren. Hierf{\"u}r wurden u. a. ein geeignetes L{\"o}sungsmittel bestimmt (biokompatibel und an die Peptidcharakteristika angepasst), die Peptidstruktur modifiziert (Erh{\"o}hung der Spezifit{\"a}t/Wirksamkeit) und die erforderliche Dosis weiter eingegrenzt (Belastungs- und Kostenreduktion). Unter Verwendung einer TAMRA-markierten Wirkstoffvariante konnten der Weg des Peptids in M{\"a}usen nachverfolgt und die Ausscheidung quantifiziert werden. Aufbauend auf den Ergebnissen von Burkard et al., die die Entstehung einer konstitutiv-aktiven und nukle{\"a}ren Calcineurin-Isoform nach proteolytischer Spaltung durch Calpain nachwiesen, wurde die Rolle von Calcineurin im Zellkern genauer untersucht. Außerdem sollte die Frage beantwortet werden, wie ({\"u}ber Calcineurin?) die Herzmuskelzelle zwischen Calciumschwankungen im Zuge der Exzitations-Kontraktions-Kopplung (ECC) und vergleichsweise schwachen Calciumsignalen zur Transkriptionsteuerung unterscheidet. Mit Hilfe von nukle{\"a}ren Calcineurin-Mutanten, die einen Defekt in der Ca2+-Bindung aufwiesen, konnte die Bedeutung von Calcineurin als Calciumsensor f{\"u}r die NFAT-abh{\"a}ngige Transkription nachgewiesen werden. Im Mausmodell waren unter Hypertrophie-Bedingungen die Ca2+-Transienten in der nukle{\"a}ren Mikrodom{\"a}ne signifikant st{\"a}rker als im Zytosol, wodurch die Hypothese, dass die Aktivierung der Calcineurin/NFAT-Signalkaskade unabh{\"a}ngig von zytosolischem Ca2+ erfolgt, gest{\"u}tzt wird. Messungen von nukle{\"a}ren und zytosolischen Ca2+-Transienten in IP3-Sponge-M{\"a}usen zeigten im Vergleich zu Wildtyp-M{\"a}usen keine Erh{\"o}hung des Ca2+-Spiegels w{\"a}hrend der Diastole, was auf eine Rolle von Inositoltrisphosphat (IP3) in der Signalkaskade deutet. Außerdem zeigten isolierte Zellkerne ventrikul{\"a}rer adulter Kardiomyozyten eine erh{\"o}hte Expression des IP3-Rezeptors 2 (IP3R2) nach Ang II-Stimulierung. Diese gesteigerte Expression war abh{\"a}ngig von der Calcineurin/NFAT-Kaskade und bestand sogar 3 Wochen nach Entfernung des Ang II-Stimulus fort. Zusammenfassend l{\"a}sst sich sagen, dass nukle{\"a}res Calcineurin als ein Ca2+-Sensor agiert, dass die lokale Ca2+-Freisetzung im Kern {\"u}ber IP3-Rezeptoren detektiert wird und dass dies im Zusammenspiel mit NFAT die Transkription von Hypertrophiegenen initiiert.},
  subject      = {kardiale Hypertrophie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Becher2006,
  author    = {Becher, Jan},
  title     = {Untersuchung des Calcineurin Signalweges bei der Myokardhypertrophie},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-21889},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Die Myokardhypertrophie ist eine Anpassungsreaktion des Herzens auf verschiedene pathologische Stimuli wie der arteriellen Hypertonie, Herzklappen-Vitien, Myokardinfarkt, endokrine Stoffwechselst{\"o}rungen sowie Mutationen von Genen kontraktiler Proteine. Die Antwort der Herzmuskelzelle auf einen hypertrophen Reiz ist gekennzeichnet durch ein verst{\"a}rktes Zellwachstum ohne Zellteilung und auf molekularer Ebene durch die Induktion fetaler kardialer Gene kontraktiler Proteine. Auch wenn {\"u}ber den klinischen Aspekt der Myokardhypertrophie bereits ein umfangreiches Wissen vorliegt, wurden Details {\"u}ber die bei der Hypertrophie ablaufenden intrazellul{\"a}ren Signalwege erst in den letzten Jahren entdeckt. Der Calcineurin/NFAT Signalweg ist bei der Entstehung der Herzhypertrophie von großer Bedeutung. Die Aktivierung der Ca²+-Calmodulin-abh{\"a}ngigen Phosphatase Calcineurin f{\"u}hrt zur einer Dephosphorylierung des Transkriptionsfaktors NFAT. Dies erlaubt die nukle{\"a}re Translokation, was zur einer Induktion von Genen f{\"u}hrt, welche an der Entstehung der Myokardhypertrophie beteiligt sind. Nach dem heutigen Verst{\"a}ndnis ben{\"o}tigt die Aktivierung des Calcineurin/NFAT-Signalweges die Bindung von Calmodulin sowie dauerhaft erh{\"o}hte Ca²+-Spiegel. Die Folge der Calcineurinaktivierung ist eine strukturelle Ver{\"a}nderung mit einem Shift der C-terminalen Autoinhibitorischen Dom{\"a}ne, so dass das aktive Phosphatase-Zentrum freigegeben wird. In dieser Arbeit untersuchen wir einen Mechanismus der gezielten proteolytischen Abspaltung der Autoinhibitorischen Dom{\"a}ne, welcher ebenfalls zu einer Enzymaktivierung f{\"u}hrt. Die Stimulation von Ratten-Kardiomyozyten mit Angiotensin II f{\"u}hrte zu einer Erh{\"o}hung der Calpain-Aktivit{\"a}t, was eine proteolytische Abspaltung der autoinhibitorischen Dom{\"a}ne von Calcineurin bedingte. Durch die Blockierung von Calpain konnte die Proteolyse verhindert werden. Die Calcineurin-Aktivit{\"a}t war nach Angiotensin II-Stimulation erh{\"o}ht (310±29\%) und bleib auch nach Wegnahme des Stimulus auf erh{\"o}htem Niveau (214±17\%). Wurde dem Medium w{\"a}hrend der Stimulation Calpain-Inhibitor hinzu gegeben, kam es nach Wegnahme des Angiotensin II-Stimulus zu einem deutlichen Absinken (110±19\%) der Calcineurin-Aktivit{\"a}t. An Hand von immunhistochemischen F{\"a}rbungen und von Transfektionsversuchen mit einem GFP-fusionierten Calcineurin konnte gezeigt werden, dass die Angiotensin II-Stimulation eine nukle{\"a}re Translokation von Calcineurin bewirkt. Die Calpain-Blockierung und somit die Unterdr{\"u}ckung des Calpain vermittelten Verdaus von Calcineurin erlaubt es diesem, den Zellkern wieder zu verlassen. Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse dieser Arbeit, dass die Angiotensin II-Stimulation der Kardiomyozyten zu einer Erh{\"o}hung der Calpain-Aktivit{\"a}t f{\"u}hrt. Diese wiederum bedingt eine proteolytische Abspaltung der Autoinhibitorischen Dom{\"a}ne von Calcineurin. Die Folge ist eine erh{\"o}hte Calcineurin-Aktivit{\"a}t, was eine nukle{\"a}re Translokation von Calcineurin ausl{\"o}st. Nach dem Verlust der Autoinhibitorischen Dom{\"a}ne ist Calcineurin dauerhaft aktiv und nukle{\"a}r lokalisiert, sogar nach Wegnahme des Hypertrophie-ausl{\"o}senden Stimulus.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Bader2005,
  author    = {Bader, Teresa Anna},
  title     = {Funktionelle Analysen virulenzrelevanter und essentieller Gene in Candida albicans},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-12894},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2005},
  abstract  = {Die Bedeutung von Mykosen hat wegen der wachsenden Zahl immunsupprimierter Patienten in den letzten Jahren immer mehr zugenommen. Diese erkranken h{\"a}ufig an oberfl{\"a}chlichen sowie lebensbedrohlichen systemischen Infektionen mit dem opportunistisch humanpathogenen Hefepilz Candida albicans, da der Keim, der oftmals als harmloser Kommensale auf den Schleimh{\"a}uten im Gastrointestinaltrakt gesunder Menschen vorkommt, vom geschw{\"a}chten Immunsystem nicht mehr in Schach gehalten werden kann. In dieser Arbeit sollten bestimmte Gene von C. albicans, die in anderen Organismen als essentiell f{\"u}r deren Lebensf{\"a}higkeit bzw. Virulenz beschrieben wurden, als potentielle Zielstrukturen f{\"u}r die Entwicklung neuer Antimykotika charakterisiert werden. Das CMP1-Gen kodiert f{\"u}r die katalytische Untereinheit der konservierten Calcium/Calmodulin-abh{\"a}ngigen Phosphatase Calcineurin, die in der B{\"a}ckerhefe Saccharomyces cerevisiae und in anderen Organismen verschiedene physiologische Prozesse reguliert und essentiell f{\"u}r die Virulenz des pathogenen Hefepilzes Cryptococcus neoformans ist. Um die Bedeutung von Calcineurin f{\"u}r das {\"U}berleben und die Virulenz von C. albicans zu untersuchen, wurden homozygote cmp1 knock-out-Mutanten sowohl in einem auxotrophen C. albicans-Laborstamm als auch, mit Hilfe eines neuen dominanten Selektionsmarkers, in einem prototrophen Wildstamm hergestellt. Die Mutanten erwiesen sich als hypersensitiv gegen{\"u}ber Natrium, Calcium, Mangan und Lithium sowie gegen{\"u}ber alkalischem pH-Wert. Dar{\"u}ber hinaus konnten die mutierten Zellen Membranstreß, der durch SDS- oder Fluconazol-Zugabe verursacht wurde, nicht tolerieren und waren unter diesen Bedingungen stark in ihrem Wachstum gehemmt. Andere wichtige Virulenzeigenschaften wie die Toleranz gegen{\"u}ber Wirts-K{\"o}rpertemperatur und die F{\"a}higkeit zur Hyphenbildung zeigten sich durch die CMP1-Deletion in vitro nicht beeintr{\"a}chtigt. Dennoch machte die Anwendung eines murinen Modells einer systemischen Candidose in vivo deutlich, daß die Mutanten sehr stark in ihrer Virulenz attenuiert waren. Der Virulenzdefekt war vermutlich zumindest zum Teil dadurch bedingt, daß die Calcineurin-defizienten Zellen im Gegensatz zum Wildtyp in humanem Serum nicht wachsen konnten und deshalb m{\"o}glicherweise schlechter {\"u}ber die Blutbahn disseminieren konnten. Außer Calcineurin wurden in Kooperation mit einem Industriepartner drei weitere Gene, YML127, YPR143, und YML93, die in S. cerevisiae als essentiell beschrieben wurden und die keine signifikanten Homologien zu Vertebraten-Genen aufwiesen, in der C. albicans-Genomsequenz identifiziert und auf ihre Eignung als potentielle Targets hin untersucht. Die Funktion dieser Gene war zu Beginn dieser Arbeit unbekannt; vor kurzem wurde jedoch gezeigt, daß sie in S. cerevisiae eine Rolle beim Chromatin-Remodeling bzw. bei der rRNA-Prozessierung haben. Nachdem sich alle Gene auch in C. albicans als essentiell herausgestellt hatten, wurden konditional letale Mutanten hergestellt, in denen die Gene durch induzierbare Deletion mit Hilfe der site-spezifischen Rekombinase FLP aus dem Genom entfernt wurden. Dadurch wurde eine Population von Nullmutanten erhalten, in denen der terminale Ph{\"a}notyp der Gendeletion analysiert werden konnte. Die funktionelle Analyse des YML127 (RSC9) Gens wies darauf hin, daß es in C. albicans eine {\"a}hnliche Funktion hat wie in der B{\"a}ckerhefe, in der das Rsc9-Protein ein Bestandteil des RSC-Protein-Komplexes ist, der die Struktur des Chromatins in Abh{\"a}ngigkeit von Zellzyklus und Umweltbedingungen umorganisiert und damit die Aktivit{\"a}t von Genen steuert. Mit Hilfe eines HA-Epitop markierten YML127-Gens konnte das Genprodukt im Zellkern von C. albicans lokalisiert werden. Die C. albicans yml127-Nullmutanten produzierten verl{\"a}ngerte, mehrfach knospende Zellen, was einen Verlust der Koordination zwischen Mitose und Zytokinese vermuten ließ. Die beiden Gene YPR143 und YML93 (UTP14) scheinen wie ihre homologen Vertreter in S. cerevisiae an der Prozessierung der ribosomalen RNA beteiligt zu sein. Heterozygote Mutanten wiesen eine Haploinsuffizienz auf, die sich in einer erh{\"o}hten Suszeptibilit{\"a}t gegen{\"u}ber Hemmstoffen der rRNA-Synthese und der Ribosomenaktivit{\"a}t zeigte, und in den induzierten Nullmutanten akkumulierten Vorstufen der reifen rRNAs. In beiden F{\"a}llen f{\"u}hrte die Gendeletion zu Anomalien im Zellzyklus; die ypr143-Mutanten wiesen eine vergr{\"o}ßerte unf{\"o}rmige Zellmorphologie auf, und die yml93-Mutanten bildeten große, rundliche Zellen. Die Ergebnisse dieser Arbeit erlauben nicht nur wichtige Einblicke in die Funktion der untersuchten Gene in essentiellen zellul{\"a}ren Prozessen, sondern zeigen auch deren Bedeutung f{\"u}r die Virulenz bzw. f{\"u}r das {\"U}berleben des humanpathogenen Hefepilzes C. albicans. Die entsprechenden Genprodukte sollten sich deshalb prinzipiell als Angriffspunkte f{\"u}r die Entwicklung neuer antimykotischer Medikamente eignen.},
  subject      = {Candida albicans},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Hack2005,
  author    = {Hack, Susanne},
  title     = {Calcineurin bei humaner Herzhypertrophie},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-17992},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2005},
  abstract  = {Calcineurin bei humaner Herzhypertrophie},
  language  = {de}
}