@phdthesis{Heisig2011,
  author    = {Heisig, Julia},
  title     = {Identifizierung neuer Zielgene der Hey bHLH Transkriptionsfaktoren},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-65053},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {Der Notch Signalweg spielt w{\"a}hrend der Embryonalentwicklung eine zentrale Rolle in der Spezifizierung des Zellschicksales, der Proliferation und der Kommunikation benachbarter Zellen. Die Hey bHLH Transkriptionsfaktoren sind Zielgene des Notch-Signalweges und besitzen wichtige Funktionen in der kardiovaskul{\"a}ren Entwicklung. Hey2 Knockout (KO) M{\"a}use und Hey1/HeyL Doppelknockout-M{\"a}use (DKO) sind gekennzeichnet durch eine fehlerhafte Ausbildung der Herzscheidewand und der Herzklappen und durch eine unzureichende Differenzierung w{\"a}hrend der Blutgef{\"a}ßentwicklung. Ziel dieser Arbeit war es, neue Zielgene der Hey Proteine zu finden, um ihre Funktion in der Organentwicklung und die Auspr{\"a}gung der Hey KO Maus-Ph{\"a}notypen besser verstehen zu k{\"o}nnen. Dazu wurde als Methode eine Kombination aus Microarray-Analyse und Chromatinimmunpr{\"a}zipitation (ChIP) gew{\"a}hlt, um gleichzeitig einen {\"U}berblick {\"u}ber die regulierten Zielgene und der direkt gebundenen Promotoren zu gewinnen. Als Zellkulturmodell wurden HEK293-Zellen genutzt, die doxyzyklin-induzierbar Flag-markiertes Hey1, bzw. Hey2 Protein {\"u}berexprimieren. Eine Microarray-Analyse nach {\"U}berexpression von Hey1, bzw. Hey2 ergab insgesamt ca. 100 bis zu 5-fach herunterregulierte Zielgene und nur f{\"u}r Hey2 15 Gene, die st{\"a}rker als 2-fach hochreguliert waren. Eine ChIP mit αFlag-Antik{\"o}rper zeigte eine direkte DNA-Bindung von Hey1, bzw. Hey2, im proximalen Promotorbereich von 4 herunterregulierten Zielgenen (HEY1, BMP2, KLF10 und FOXC1). Ist jedoch die DNA-bindende basische Dom{\"a}ne des Hey1-Proteins deletiert, bzw. durch Aminos{\"a}ureaustausche (3 Arginine zu 3 Lysine) vermutlich nicht mehr DNA-bindend, kann eine Herunterregulation der Zielgene nach {\"U}berexpression der Hey1-Mutanten nicht mehr festgestellt werden. Ebenso kann eine Bindung der Hey1-Mutanten an die ausgew{\"a}hlten Promotoren von HEY1, BMP2, KLF10 oder FOXC1 mit ChIP nicht mehr nachgewiesen werden. Dies deutet darauf hin, dass die basische Dom{\"a}ne essentiell f{\"u}r die DNA-Bindung und f{\"u}r die Funktion der Hey Proteine ist. Mit ChIP-PET und anschließender Hochdurchsatz-Sequenzierung wurde ein genomweiter Screen der Hey1- und der Hey2-Bindungsstellen in HEK293-Zellen durchgef{\"u}hrt. F{\"u}r Hey1 wurden 1453 Zielgene, f{\"u}r Hey2 4288 Zielgene bestimmt, wobei 1147 Gene gemeinsame Zielgene von Hey1 und Hey2 waren. Obwohl die Bindungsstellen in 5'- und 3'-Richtung von kodierenden Sequenzen und auch in Exons und Introns lokalisiert waren, waren 55 \%, bzw. 49 \% aller Bindungsstellen f{\"u}r Hey1, bzw. Hey2 im proximalen Promotorbereich von -0,5 kb und im ersten Exon lokalisiert. Eine in silico Analyse des Bindemotivs deutete auf eine repetitive GC-haltige Sequenz hin, die vermutlich in CpG Inseln lokalisiert ist. Diese Ergebnisse weisen auf eine direkte Regulation der Transkriptionsmaschinerie durch die Hey Proteine hin. Ein Vergleich der Zielgene aus den Microarray-Analysen mit den ChIP-PET Daten zeigte einen hohen Anteil an herunterregulierten Genen mit Bindestellen, die direkt von Hey gebunden waren. W{\"a}hrend 60 \% der herunterregulierten Hey2 Zielgene in der ChIP-PET Analyse eine direkte DNA-Bindung zeigen, weisen nur 20 \% der hochregulierten Gene Bindestellen f{\"u}r Hey2 auf. Dies spricht f{\"u}r eine {\"u}berwiegende Repressorfunktion der Hey Proteine. Um zu {\"u}berpr{\"u}fen, inwieweit die Hey Proteine zelltypspezifisch verschiedene Zielgene regulieren, wurden embryonale Stammzellen (ES-Zellen) generiert, die ebenfalls doxyzyklin-induzierbar Hey1, bzw. Hey2 {\"u}berexprimieren. Diese ES-Zellen konnten effektiv zu Kardiomyozyten differenziert werden, so dass auch in diesen Zellen eine Hey {\"U}berexpression induziert und somit eine Genexpressionsanalyse durchgef{\"u}hrt werden konnte. Microarray Analysen der ES-Zellen und Kardiomyozyten ergaben mehr hoch- als herunterregulierte Gene im Vergleich zu HEK293-Zellen. Die {\"U}berlappung an gemeinsam regulierten Zielgenen in HEK293, ES-Zellen und Kardiomyozyten war sehr gering. Nur zwei Hey2-Zielgene wurden gleichzeitig in HEK293 und ES-Zellen st{\"a}rker als 2-fach reguliert (Hes1, Zic2). Diese geringe {\"U}berlappung deutet auf ein enges zelltypspezifische Regulationspotential hin. Eine Genontologie-Analyse aller Zielgene zeigte Interaktionen der Hey Proteine mit verschiedenen Signalwegen (z.B. TGFβ-, Id- oder Wnt-Signalweg), die alle unersetzlich in fr{\"u}hen Entwicklungsprozessen sind. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Hey Proteine zelltypspezifisch die Expression von Genen aus verschiedenen Signalwegen beeinflussen und modulieren k{\"o}nnen. Weiterhin er{\"o}ffnen diese Daten neue M{\"o}glichkeiten f{\"u}r zuk{\"u}nftige Forschung, um die Rolle der Hey Proteine in der fr{\"u}hen Organentwicklung genauer ergr{\"u}nden.},
  subject      = {Gen notch},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Muehlfelder2011,
  author    = {M{\"u}hlfelder, Melanie},
  title     = {Protektive kardiovaskul{\"a}re Effekte weiblicher Sexualsteroide - Estrogenrezeptoren reduzieren den Aldosteron-induzierten oxidativen Stress in glatten Gef{\"a}ßmuskelzellen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-64943},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {Reaktive Sauerstoffspezies (ROS, engl. reactive oxygen species) sind hochreaktive Biomolek{\"u}le, die in geringen Konzentrationen ubiquit{\"a}r als Produkte des normalen zellul{\"a}ren Metabolismus entstehen. Zum Schutz vor irreversiblen oxidativen Sch{\"a}digungen durch diese Molek{\"u}le, besitzt der Organismus antioxidative Enzyme und nicht-enzymatische Antioxidantien, die ROS neutralisieren. Eine pathophysiologische Zunahme der Generierung und Freisetzung von ROS und/oder verminderte zellul{\"a}re Abwehrmechanismen gegen diese k{\"o}nnen, in Folge einer gest{\"o}rten Redox-Hom{\"o}ostase, zur Ausbildung des sog. „oxidativen Stresses" f{\"u}hren, der unter anderem mit einer Reihe kardiovaskul{\"a}rer Erkrankungen assoziiert ist. Das Steroidhormon Aldosteron (ALDO), das der Gruppe der Mineralocorticoide angeh{\"o}rt, besitzt f{\"u}r den Wasser- und Elektrolythaushalt eine essentielle Bedeutung. Als Agonist bindet ALDO an Mineralocorticoidrezeptoren (MR) in der Niere und im Kolon und stimuliert unter physiologischen Bedingungen {\"u}ber die Aktivierung des MR die renale R{\"u}ckresorption von Natriumionen und Wasser. Epidemiologische Studien sowie in vitro und in vivo Untersuchungen konnten einen kausalen Zusammenhang zwischen erh{\"o}hten ALDO-Serumwerten und/oder einer disproportional erh{\"o}hten MR-Aktivierung und einer gesteigerten ROS-Generierung im Herz-Kreislaufsystem belegen. Im Gegensatz zu ALDO besitzt das Sexualsteroid 17β-Estradiol (E2) protektive kardiovaskul{\"a}re Effekte. E2 fungiert {\"u}ber zwei intrazellul{\"a}re Estrogenrezeptor (ER)-Subtypen, ERα und ERβ, die nach ligandabh{\"a}ngiger Aktivierung als nukle{\"a}re Transkriptionsfaktoren die Expression spezifischer Zielgene regulieren. Neben ER-vermittelten vasodilatatorischen und antiinflammatorischen Wirkungen innerhalb der Blutgef{\"a}ße und des Myokards besitzt E2 unter anderem auch antioxidative Eigenschaften und das Potential die zellul{\"a}re Redox-Hom{\"o}ostase g{\"u}nstig zu beeinflussen. Auf Grund dieser Befunde wurde die Hypothese aufgestellt, dass E2 {\"u}ber einen ER-vermittelten Mechanismus dem ALDO-induzierten oxidativen Stress in glatten Gef{\"a}ßmuskelzellen der Ratte (PRSMC, f{\"u}r engl. primary rat smooth muscle cells) entgegenwirkt. Zus{\"a}tzlich sollte durch die Supplementation des ERα-spezifischen Agonisten 16α-LE2 und des ERβ-spezifischen Agonisten 8β-VE2 zu ALDO-behandelten Zellen untersucht werden, ob die beiden ER-Subtypen redundante, spezifische oder gegens{\"a}tzliche Effekte bez{\"u}glich der aufgestellten Hypothese, besitzen. Durch F{\"a}rbungen hormonbehandelter PRSMC mit dem ROS-sensitiven Fluoreszenzfarbstoff Dihydroethidium (DHE) und anschließender Quantifizierung der DHE-Fluoreszenzintensit{\"a}t konnte best{\"a}tigt werden, dass der ALDO-induzierte oxidative Stress durch die Kosupplementation von E2, 16α-LE2 und 8β-VE2 {\"u}ber einen ERα- und ERβ-vermittelten Mechanismus signifikant reduziert werden kann. Des Weiteren konnte im Verlauf dieser Arbeit belegt werden, dass die intrazellul{\"a}re Konzentration des Reduktions{\"a}quivalents Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid-Phosphat in seiner reduzierten Form (NADPH) in ALDO+E2-, ALDO+16α-LE2- und ALDO+8β-VE2-behandelten PRSMC im Vergleich zu nur mit ALDO-behandelten Zellen signifikant erh{\"o}ht ist. Ferner konnte in {\"U}bereinstimmung mit diesen Ergebnissen gezeigt werden, dass die Kosupplementation von NADPH zu ALDO-behandelten Zellen, die DHE Oxidation in diesen Zellen signifikant unterbindet. Mittels Western Blot Analysen und Enzymaktivit{\"a}tsassays hormonbehandelter PRSMC ließ sich schließlich nachweisen, dass ALDO die Enzymaktivit{\"a}t und Proteinexpression des NADPH generierenden Enzyms Glukose-6-phosphat Dehydrogenase (G6PDH) supprimiert. Weiter konnte innerhalb dieser Arbeit erstmalig best{\"a}tigt werden, dass E2 die Suppression der G6PDH-Aktivit{\"a}t durch ALDO unterbindet und die Enzymaktivit{\"a}t dieses Proteins wieder auf den basalen Wert anhebt. Zusammenfassend konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass E2 der ALDO-induzierten lokalen ROS-Generierung in PRSMC ER-vermittelt entgegenwirkt. Der zugrunde liegende Mechanismus dieses Effekts basiert auf einer Aufrechterhaltung der G6PDH-Enzymaktivit{\"a}t, wodurch die Bioverf{\"u}gbarkeit des Reduktions{\"a}quivalents NADPH, das eine Schl{\"u}sselrolle im zellul{\"a}ren antioxidativen System spielt, gew{\"a}hrleistet wird.},
  subject      = {Kardiovaskul{\"a}res System},
  language  = {de}
}