@article{ElHajjDittrichBoecketal.2016,
  author    = {El Hajj, Nady and Dittrich, Marcus and B{\"o}ck, Julia and Kraus, Theo F. J. and Nanda, Indrajit and M{\"u}ller, Tobias and Seidmann, Larissa and Tralau, Tim and Galetzka, Danuta and Schneider, Eberhard and Haaf, Thomas},
  title     = {Epigenetic dysregulation in the developing Down syndrome cortex},
  series = {Epigenetics},
  volume    = {11},
  journal   = {Epigenetics},
  number    = {8},
  doi       = {10.1080/15592294.2016.1192736},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-191239},
  pages     = {563-578},
  year      = {2016},
  abstract  = {Using Illumina 450K arrays, 1.85\% of all analyzed CpG sites were significantly hypermethylated and 0.31\% hypomethylated in fetal Down syndrome (DS) cortex throughout the genome. The methylation changes on chromosome 21 appeared to be balanced between hypo- and hyper-methylation, whereas, consistent with prior reports, all other chromosomes showed 3-11times more hyper- than hypo-methylated sites. Reduced NRSF/REST expression due to upregulation of DYRK1A (on chromosome 21q22.13) and methylation of REST binding sites during early developmental stages may contribute to this genome-wide excess of hypermethylated sites. Upregulation of DNMT3L (on chromosome 21q22.4) could lead to de novo methylation in neuroprogenitors, which then persists in the fetal DS brain where DNMT3A and DNMT3B become downregulated. The vast majority of differentially methylated promoters and genes was hypermethylated in DS and located outside chromosome 21, including the protocadherin gamma (PCDHG) cluster on chromosome 5q31, which is crucial for neural circuit formation in the developing brain. Bisulfite pyrosequencing and targeted RNA sequencing showed that several genes of PCDHG subfamilies A and B are hypermethylated and transcriptionally downregulated in fetal DS cortex. Decreased PCDHG expression is expected to reduce dendrite arborization and growth in cortical neurons. Since constitutive hypermethylation of PCDHG and other genes affects multiple tissues, including blood, it may provide useful biomarkers for DS brain development and pharmacologic targets for therapeutic interventions.},
  language  = {en}
}
@article{SchneiderDittrichBoecketal.2016,
  author    = {Schneider, Eberhard and Dittrich, Marcus and B{\"o}ck, Julia and Nanda, Indrajit and M{\"u}ller, Tobias and Seidmann, Larissa and Tralau, Tim and Galetzka, Danuta and El Hajj, Nady and Haaf, Thomas},
  title     = {CpG sites with continuously increasing or decreasing methylation from early to late human fetal brain development},
  series = {Gene},
  volume    = {592},
  journal   = {Gene},
  number    = {1},
  doi       = {10.1016/j.gene.2016.07.058},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-186936},
  pages     = {110-118},
  year      = {2016},
  abstract  = {Normal human brain development is dependent on highly dynamic epigenetic processes for spatial and temporal gene regulation. Recent work identified wide-spread changes in DNA methylation during fetal brain development. We profiled CpG methylation in frontal cortex of 27 fetuses from gestational weeks 12-42, using Illumina 450K methylation arrays. Sites showing genome-wide significant correlation with gestational age were compared to a publicly available data set from gestational weeks 3-26. Altogether, we identified 2016 matching developmentally regulated differentially methylated positions (m-dDMPs): 1767 m-dDMPs were hypermethylated and 1149 hypomethylated during fetal development. M-dDMPs are underrepresented in CpG islands and gene promoters, and enriched in gene bodies. They appear to cluster in certain chromosome regions. M-dDMPs are significantly enriched in autism-associated genes and CpGs. Our results promote the idea that reduced methylation dynamics during fetal brain development may predispose to autism. In addition, m-dDMPs are enriched in genes with human-specific brain expression patterns and/or histone modifications. Collectively, we defined a subset of dDMPs exhibiting constant methylation changes from early to late pregnancy. The same epigenetic mechanisms involving methylation changes in cis-regulatory regions may have been adopted for human brain evolution and ontogeny.},
  language  = {en}
}
@article{HaertleMaierhoferBoecketal.2017,
  author    = {Haertle, Larissa and Maierhofer, Anna and B{\"o}ck, Julia and Lehnen, Harald and B{\"o}ttcher, Yvonne and Bl{\"u}her, Matthias and Schorsch, Martin and Potabattula, Ramya and El Hajj, Nady and Appenzeller, Silke and Haaf, Thomas},
  title     = {Hypermethylation of the non-imprinted maternal MEG3 and paternal MEST alleles is highly variable among normal individuals},
  series = {PLoS ONE},
  volume    = {12},
  journal   = {PLoS ONE},
  number    = {8},
  doi       = {10.1371/journal.pone.0184030},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-170433},
  pages     = {e0184030},
  year      = {2017},
  abstract  = {Imprinted genes show parent-specific activity (functional haploidy), which makes them particularly vulnerable to epigenetic dysregulation. Here we studied the methylation profiles of oppositely imprinted genes at single DNA molecule resolution by two independent parental allele-specific deep bisulfite sequencing (DBS) techniques. Using Roche (GSJunior) next generation sequencing technology, we analyzed the maternally imprinted MEST promoter and the paternally imprinted MEG3 intergenic (IG) differentially methylated region (DMR) in fetal cord blood, adult blood, and visceral adipose tissue. Epimutations were defined as paternal or maternal alleles with >50\% aberrantly (de)methylated CpG sites, showing the wrong methylation imprint. The epimutation rates (range 2-66\%) of the paternal MEST and the maternal MEG3 IG DMR allele, which should be completely unmethylated, were significantly higher than those (0-15\%) of the maternal MEST and paternal MEG3 alleles, which are expected to be fully methylated. This hypermethylation of the non-imprinted allele (HNA) was independent of parental origin. Very low epimutation rates in sperm suggest that HNA occurred after fertilization. DBS with Illumina (MiSeq) technology confirmed HNA for the MEST promoter and the MEG3 IG DMR, and to a lesser extent, for the paternally imprinted secondary MEG3 promoter and the maternally imprinted PEG3 promoter. HNA leads to biallelic methylation of imprinted genes in a considerable proportion of normal body cells (somatic mosaicism) and is highly variable between individuals. We propose that during development and differentiation maintenance of differential methylation at most imprinting control regions may become to some extent redundant. The accumulation of stochastic and environmentally-induced methylation errors on the non-imprinted allele may increase epigenetic diversity between cells and individuals.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Boeck2018,
  author    = {B{\"o}ck, Julia},
  title     = {Differenzielle Methylierungsanalysen mittels verschiedener Next-Generation Sequencing-basierter Techniken: Die Bedeutung von differenziell methylierten Regionen in der menschlichen Hirnevolution und bei der Krebsentstehung},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-164220},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2018},
  abstract  = {Die Evolution der Primaten zeigt eine Verbindung zwischen der zunehmenden Komplexit{\"a}t des sozialen Verhaltens und der Vergr{\"o}ßerung des humanen Gehirns, insbesondere des pr{\"a}frontalen Cortex. Deshalb stellt der pr{\"a}frontale Cortex bez{\"u}glich der Evolution des Menschen eine der interessantesten Strukturen im humanen Gehirn dar. Es wird angenommen, dass nicht allein die Gr{\"o}ße, sondern auch die Funktion, vor allem das Zusammenspiel von Neuronen und nicht-neuronalen Zellen, wie z.B. Gliazellen, zur Differenzierung des menschlichen Gehirns von dem rezenter Primaten gef{\"u}hrt hat. Daraus l{\"a}sst sich schließen, dass die Gehirnfunktionen {\"u}ber eine ausgeglichene und gut aufeinander abgestimmte transkriptionelle Landschaft kontrolliert werden, die durch ein zugrundeliegendes genetisches und epigentisches R{\"u}ckgrat organisiert ist. In dieser Studie wurden das Methylierungsprofil neuronaler und nicht-neuronaler Zellen des pr{\"a}frontalen Cortex (Brodmann-Areal 10) von drei Menschen und drei Schimpansen miteinander verglichen. Die intra- und interspezifischen differenziell methylierten Regionen (DMRs) waren in bestimmten genomischen Regionen angereichert. Intraspezifische Methylierungsunterschiede zwischen neuronalen und nicht-neuronalen Zellen konnten dreimal h{\"a}ufiger beobachtet werden als interspezifische Unterschiede in den einzelnen Zelltypen. Rund 90\% der humanen intraspezifischen DMRs wiesen eine Hypomethylierung in den neuronalen Zellen im Vergleich zu den nicht-neuronalen Zellen auf. In den intraspezifischen DMRs (Mensch und Schimpanse) waren Gene angereichert, die mit verschiedenen neuropsychiatrischen Erkrankungen assoziiert sind. Der Vergleich zwischen Menschen und Schimpanse in den neuronalen und nicht-neuronalen Zelltypen zeigte eine Anreicherung von Genen mit human-spezifischer Histonsignatur. In den nicht-neuronalen Zellen konnten mehr interspezifische DMRs (n=666) detektiert werden als in den neuronalen Zellen (n=96). Ungef{\"a}hr 95\% der nicht-neuronalen interspezifischen DMRs waren im Menschen, im Vergleich zum Schimpansen, hypermethyliert. Daraus ergibt sich der Eindruck, dass mehrere hundert der nicht-neuronalen Gene w{\"a}hrend der humanen Gehirnevolution einer Methylierungswelle unterlagen. Dies f{\"u}hrt zu der Annahme, dass der Einfluss dieser Ver{\"a}nderungen in den nicht-neuronalen Zellen auf die Verg{\"o}ßerung des menschlichen Gehirns bisher stark untersch{\"a}tzt wurde. Die bekannteste genetische Ursache f{\"u}r erblichen Brust- und Eierstockkrebs sind Mutationen in den Tumorsuppressorgenen (TSG) BRCA1 und BRCA2. Dennoch k{\"o}nnen nur rund 20-25\% der famili{\"a}ren Brustkrebserkrankungen {\"u}ber Keimbahnmutationen in BRCA1/BRCA2 erkl{\"a}rt werden, besonders bei Frauen, deren Erkrankung vor dem vierzigsten Lebensjahr auftritt. Epigenetische Ver{\"a}nderungen, die zu einer aberranten Genexpression f{\"u}hren, spielen ebenfalls eine wichtige Rolle bei der Karzinogenese und der Entwicklung einer Brustkrebserkrankung. Es ist bekannt, dass TSG nicht nur durch den Verlust der Heterozygotie (engl. loss of heterozygosity, LOH) oder homozygote Deletionen, sondern auch durch transkriptionelle Stilllegung via DNA-Methylierung inaktiviert werden k{\"o}nnen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde {\"u}berpr{\"u}ft, welchen Einfluss aberrante Methylierungsmuster im Promotorbereich von TSG auf die Brustkrebskarzinogenese und die Expression der Gene haben. F{\"u}r die Quantifizierung der Epimutationen wurden die Promotorbereiche von acht TSG (BRCA1, BRCA2, RAD51C, ATM, PTEN, TP53, MLH1, RB1) und des estrogene receptor (ESR1) Gens, welches eine Rolle in der Tumorprogression spielt, mittels Deep Bisulfite Amplicon Sequencing (DBAS) analysiert. Es wurden Blutproben von zwei unabh{\"a}ngigen BRCA1/BRCA2-mutationsnegativen Brustkrebs (BC)-Patientenkohorten, sowie von zwei unabh{\"a}ngigen alters-gematchten, gesunden Kontrollkohorten untersucht. BC-Kohorte 1 beinhaltet early-onset (EO) BC-Patientinnen. Kohorte 2 enth{\"a}lt BC-Patientinnen mit einem Risiko von >95\% eine heterozygote Mutation in BRCA1/BRCA2 (high-risk, HR) zu tragen. Allele mit >50\% methylierten CpGs werden als funktionell relevante Epimutationen erachtet, da bekannt ist, dass TSG {\"u}ber eine Methylierung im Promotorbereich transkriptionell stillgelegt werden. Im Vergleich zu ESR1 ({\O} Methylierung, 3\%), welches die Methylierungslevel eines durchschnittlichen Promotors wiederspiegelt, zeigten die TSG sehr geringe durchschnittliche Methylierungswerte von weniger als 1\%. Zudem waren die durchschnittlichen Epimutationsraten (EMR; <0,0001-0,1\%) der TSG sehr gering. Mit der Ausnahme von BRCA1, welches eine erh{\"o}hte EMR in der BC-Kohorte verglichen zu den Kontrollen (0,31\% gegen 0,06\%) zeigte, gab es keine signifikanten Gruppenunterschiede zwischen BC-Patientinnen und Kontrollen. Eine von 36 HR BC-Patientinnen zeigte im Vergleich zu den restlichen Proben eine stark erh{\"o}hte EMR von 14,7\% in BRCA1. Rund ein Drittel (15/44) der EO BC-Patientinnen wiesen eine erh{\"o}hte Rate an Einzel-CpG Fehlern in mehreren TSG auf. Die nachfolgenden Expressionsanalysen ergaben eine erniedrigte Expression vieler TSG je analysierter Patientin. Diese Ergebnisse f{\"u}hren zu der Annahme, dass epigenetische Ver{\"a}nderungen in normalen K{\"o}rperzellen als ein m{\"o}glicher Indikator f{\"u}r einen gest{\"o}rten Mechanismus, der f{\"u}r die Aufrechterhaltung des unmethylierten Status und der daraus resultierenden normalen Genexpression zust{\"a}ndig ist, angesehen werden k{\"o}nnen. Dies kann mit einem erh{\"o}hten BC-Risiko assoziiert werden.},
  subject      = {Epigenetik},
  language  = {de}
}
@article{LekszasNandaVonaetal.2019,
  author    = {Lekszas, Caroline and Nanda, Indrajit and Vona, Barbara and B{\"o}ck, Julia and Ashrafzadeh, Farah and Donyadideh, Nahid and Ebrahimzadeh, Farnoosh and Ahangari, Najmeh and Maroofian, Reza and Karimiani, Ehsan Ghayoor and Haaf, Thomas},
  title     = {Unbalanced segregation of a paternal t(9;11)(p24.3;p15.4) translocation causing familial Beckwith-Wiedemann syndrome: a case report},
  series = {BMC Medical Genomics},
  volume    = {12},
  journal   = {BMC Medical Genomics},
  doi       = {10.1186/s12920-019-0539-y},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-200422},
  pages     = {83},
  year      = {2019},
  abstract  = {Background The vast majority of cases with Beckwith-Wiedemann syndrome (BWS) are caused by a molecular defect in the imprinted chromosome region 11p15.5. The underlying mechanisms include epimutations, uniparental disomy, copy number variations, and structural rearrangements. In addition, maternal loss-of-function mutations in CDKN1C are found. Despite growing knowledge on BWS pathogenesis, up to 20\% of patients with BWS phenotype remain without molecular diagnosis. Case presentation Herein, we report an Iranian family with two females affected with BWS in different generations. Bisulfite pyrosequencing revealed hypermethylation of the H19/IGF2: intergenic differentially methylated region (IG DMR), also known as imprinting center 1 (IC1) and hypomethylation of the KCNQ1OT1: transcriptional start site (TSS) DMR (IC2). Array CGH demonstrated an 8 Mb duplication on chromosome 11p15.5p15.4 (205,827-8,150,933) and a 1 Mb deletion on chromosome 9p24.3 (209,020-1,288,114). Chromosome painting revealed that this duplication-deficiency in both patients is due to unbalanced segregation of a paternal reciprocal t(9;11)(p24.3;p15.4) translocation. Conclusions This is the first report of a paternally inherited unbalanced translocation between the chromosome 9 and 11 short arms underlying familial BWS. Copy number variations involving the 11p15.5 region are detected by the consensus diagnostic algorithm. However, in complex cases which do not only affect the BWS region itself, characterization of submicroscopic chromosome rearrangements can assist to estimate the recurrence risk and possible phenotypic outcomes.},
  language  = {en}
}