@phdthesis{ZavalaGongora2005,
  author    = {Zavala G{\´o}ngora, Ricardo},
  title     = {Isolierung, Charakterisierung und Funktionsanalyse von TGF-Beta-Signaltransduktionskomponenten des Fuchsbandwurms Echinococcus multilocularis},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-17755},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2005},
  abstract  = {Die molekularen Mechanismen der Wirt-Parasit-Interaktion bei der durch den Zestoden Echinococcus multilocularis ausgel{\"o}sten Erkrankung der alveol{\"a}ren Echinokokkose sind bislang ungekl{\"a}rt. Zudem liegen keine Daten {\"u}ber Entwicklungs- und Differenzierungsmechanismen dieses Parasiten vor, die f{\"u}r die Entwicklung neuer Antiparasitika genutzt werden k{\"o}nnten. Ein bei der Evolution der Metazoen bereits fr{\"u}hzeitig entstandener Signaltransduktionsmechanismus zur Steuerung von Entwicklungsvorg{\"a}ngen ist das TGF\&\#946;/BMP-System, das aus strukturell verwandten Zytokinen der TGF\&\#946; (transforming growth factor \&\#946;) bzw. BMP (bone morphogenetic protein)-Familie, oberfl{\"a}chenst{\"a}ndigen Rezeptoren der TGF\&\#946;-Rezeptorfamilie (Typ I und Typ II) und intrazellul{\"a}ren Signaltransduktoren der Smad-Familie besteht. Außer an Entwicklungsvorg{\"a}ngen tierischer Organismen k{\"o}nnte diesem System eine wichtige Rolle bei der Wirt-Helminth-Kommunikation w{\"a}hrend Infektionsprozessen zukommen, wie in vorherigen Studien am Nematoden Brugia malayi und am Trematoden Schistosoma mansoni gezeigt werden konnte. Erste, wichtige Schritte zur Charakterisierung von TGF\&\#946; und BMP-Signalsystemen in Zestoden wurden in der vorliegenden Arbeit getan. Aufbauend auf einem vorherigen Bericht zu einem Transmembranrezeptor (EmRSK1) und einem Smad-Homologen (EmSmadA) aus Echinococcus multilocularis wurde die Liste der TGF\&\#946;/BMP Signaltransduktionsfaktoren in E. multilocularis in dieser Arbeit deutlich erweitert und erstmals umfangreiche funktionelle Studien durchgef{\"u}hrt. Die hier charakterisierten Faktoren umfassen zwei weitere Serin/Threonin-Kinasen der TGF\&\#946;/BMP-Rezeptorfamilie (EmRSK2, EmRSK3) sowie intrazellul{\"a}re Transduktoren der R-Smad-Subfamilie (EmSmadB, EmSmadC) und ein Homologes zur MAP-kinase-kinase-kinase TAK1 (TGF\&\#946; activated kinase 1), genannt EmTAK1. Zudem konnte erstmals f{\"u}r einen parasit{\"a}ren Helminthen ein Zytokin der BMP-Subfamilie, EmBMP, auf molekularer Ebene charakterisiert werden. Strukturelle und funktionelle Untersuchungen legen nahe, dass E. multilocularis sowohl ein TGF\&\#946; wie auch ein BMP-Signalsystem exprimiert. Ersteres wird sehr wahrscheinlich durch die Kinase EmRSK2 und den Smad-Faktor EmSmadC gebildet, letzteres durch EmRSK1 und EmSmadB. EmSmadA nimmt eine Sonderstellung ein, da es sowohl durch TGF\&\#946;- wie auch durch BMP-Rezeptoren aktiviert werden kann. Die genaue Rolle von EmRSK1 und EmTAK1 w{\"a}re durch weitere Untersuchungen zu kl{\"a}ren. Signifikante funktionelle Homologien zwischen den TGF\&\#946;/BMP-Signalsystemen des Parasiten und S{\"a}ugern konnten nachgewiesen werden, die sich u.a. darin {\"a}ußern, dass die Echinococcus Smad-Proteine durch entsprechende Rezeptoren des Menschen aktiviert werden k{\"o}nnen. Dar{\"u}ber hinaus konnten jedoch auch einige deutliche Unterschiede zwischen den Systemen aus Parasit und Wirt nachgewiesen werden, die sich als Angriffspunkte zur Entwicklung von Chemotherapeutika eignen k{\"o}nnten. So fehlt den Smad-Faktoren EmSmadA und EmSmadC eine MH1-Dom{\"a}ne, die sonst unter allen R-Smads hoch konserviert ist. Zudem sind einige bislang noch nie beschriebene, strukturelle Besonderheiten der Echinococcus TGF\&\#946;/BMP-Rezeptoren zu verzeichnen. Auch die Regulation dieser Faktoren und die Kreuz-Interaktion mit weiteren intrazellul{\"a}ren Signalwegen (z.B. der MAP Kinase Kaskade) scheint in E. multilocularis anders zu verlaufen als bislang f{\"u}r Vertebraten, Insekten oder Nematoden beschrieben. Schließlich konnte, als sehr wichtiger Befund, auch nachgewiesen werden dass mindestens ein Rezeptor des Parasiten, EmRSK1, mit einem Zytokin des Wirts (BMP2) in vitro funktionell interagiert. Da BMP2 in Zellkultursystemen, die das Wachstum des Parasiten am befallenen Wirtsorgan nachstellen, einen deutlichen Effekt auf E. multilocularis aus{\"u}bt, k{\"o}nnte die hier beschriebene EmRSK1/BMP2 - Interaktion von entscheidender Bedeutung f{\"u}r die Wirt-Parasit-Interaktion bei der alveol{\"a}ren Echinokokkose sein.},
  subject      = {Fuchsbandwurm},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Janke2005,
  author    = {Janke, Carsten Theodor Wilhelm},
  title     = {Knochenneubildung durch induktive Implantate der TGF-Beta-Familie : eine tierexperimentelle Studie zum Synergismus von BMP-2-Mutanten und TGF-Beta bei der heterotopen Osteoinduktion},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-16393},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2005},
  abstract  = {Die osteoinduktive Wirkung von „Bone morphogenetic protein 2" (BMP-2) und der regulative Einfluss des Faktors „Transforming growth factor beta 1" auf das physiologische Remodelling des Knochens sind durch zahlreiche In-vitro- und In-vivo-Untersuchungen belegt. Die gentechnische Modifikation der N-terminalen Aminos{\"a}uresequenz von rekombinantem, im bakteriellen System (E. coli) exprimiertem BMP-2 (rh-BMP-2) f{\"u}hrt zu rh-BMP-2-Varianten mit verst{\"a}rktem (T3 und T4) bzw. nicht mehr messbarem (EH-BMP) Bindungsverm{\"o}gen zur extrazellul{\"a}ren Matrix und ver{\"a}ndert somit die Retentionszeit dieser Morphogene im Gewebe. In der vorliegenden Arbeit sollte die osteoinduktive Potenz der genannten BMP-Varianten (T3, T4, EH-BMP) mit der ihres Wildtyps rh-BMP-2 verglichen werden. Zudem war zu untersuchen, ob ein Zusammenhang zwischen applizierter Wirkstoffmenge und dem Ausmaß der induzierten Osteogenese vorliegt, und zu zeigen, dass dieser durch gemeinsame Applikation der verwendeten Morphogene mit dem nicht osteoinduktiven Wachstumsfaktor rh-TGF-ß-1 zu steigern ist. Hierzu wurden zylinderf{\"o}rmige (L{\"a}nge l=10mm, Durchmesser {\O}=5mm), bovine EXKK-Tr{\"a}ger (extrahiertes, xenogenes Knochen-Kollagen) mit den genannten BMPs, TGF-ß-1 und Kombinationen dieser Wachstumsfaktoren best{\"u}ckt und f{\"u}r 28 Tage in die Oberschenkelmuskulatur von 50 Sprague-Dawley-Ratten implantiert. Jedes Tier erhielt eine mit 2µg bzw. 4µg des jeweiligen BMPs dotierte Probe und einen zus{\"a}tzlich, entsprechend dem Massenverh{\"a}ltnis von 20:1 mit 100ng, bzw. 200ng rh-TGF-ß-1 beladenen Tr{\"a}ger auf der kontralateralen Seite. Als Kontrolle wurden unbehandelte bzw. nur mit rh-TGF-ß-1 (10µg und 20µg) dotierte EXKK-Zylinder eingebracht. Durch am 5., 11., 17., 23. und 28. Tag post OP durchgef{\"u}hrte R{\"o}ntgenkontrollen konnten Beginn, Verlauf und Geschwindigkeit der ablaufenden Osteoinduktionsprozesse bewertet werden. Mittels zwei- und dreidimensionaler radiologischer Methoden, labortechnischer und histologischer Auswertungsschritte wurden zudem die in den am 28. Tag post OP explantierten Zylindern vorhandenen Knochenformationen auf ihre Menge, ihre Dichte, ihren Kalziumgehalt und ihre histologische Qualit{\"a}t hin untersucht. Durch R{\"o}ntgen der histologischen Schnitte wurde ein direkter Vergleich histologischer Strukturen mit ihrer r{\"o}ntgenologischen Darstellung m{\"o}glich. F{\"u}r die undotierten EXKK-Tr{\"a}ger und die nur mit rh-TGF-ß-1 rekonstituierten Proben ergab sich weder nach r{\"o}ntgenologischer noch nach histologischer Auswertung ein Anhalt auf osteoinduktive Aktivit{\"a}t. Alle außer den mit EH-BMP dotierten Proben zeigten schon ab dem 11. Tag post OP signifikante Knochenneubildungen. BMP-2 und T4 f{\"u}hrten, gefolgt von T3, insgesamt zur schnellsten und mengen-, kalzium- und dichtem{\"a}ßig am st{\"a}rksten ausfallenden Osteoneogenese. Bei Verwendung von 4µg Morphogen und Zusatz von rh-TGF-ß-1 erreichten rh-BMP-2 und T4 bereits am 23. Tag post OP die auch zu Versuchsende ermittelten Werte. Die Variante EH-BMP lieferte deutlich weniger Knochen und relativ unkonstante Ergebnisse. Die Erh{\"o}hung der implantierten Proteinmenge auf 4µg und der Zusatz von rh-TGF-ß-1 f{\"u}hrten im Mittel in allen Auswertungen zur Steigerung von Menge, Dichte, Kalziumgehalt und Bildungsgeschwindigkeit des induzierten Knochens. Die osteoinduktive Ausbeute von BMP-Varianten mit verbesserter Matrixbindung und verl{\"a}ngerter Retentionszeit im Lagergewebe ist f{\"u}r klinische Belange einer einfachen Dosissteigerung der BMP-Wildtypen vorzuziehen. Die Varianten f{\"u}hren fr{\"u}her und bei Verwendung geringerer Morphogenmengen zu einer dem Wildtyp {\"a}quivalenten Knochenneubildung. Auch die mitogenen Effekte von rhTGF-ß-1 auf das durch die BMPs determinierte Gewebe haben potenzierend wirkenden Einfluss auf osteoinduktive Effekte. Das Vorhandensein weiterer, an der Regulation des Knochenmetabolismus beteiligter Faktoren deutet auf noch verborgenes therapeutisches Potential hin.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Mai2005,
  author    = {Mai, Nikola},
  title     = {Expression und Isolierung des BMP-bindenden Proteins Ep45},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-15311},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2005},
  abstract  = {Die BMPs (Bone morphogenetic proteins) sind Zytokine, die in fast allen Tieren exprimiert werden und zur TGF-\&\#946; Superfamilie geh{\"o}ren. Sie spielen eine wichtige Rolle in der Knochenentwicklung, unter anderem auf Grund ihrer F{\"a}higkeit, die Neubildung von Knochen auszul{\"o}sen. Eine weitere Aufgabe der BMPs liegt in der Beeinflussung der Embryogenese. Hier tragen sie zur Differenzierung der einzelnen Keimbl{\"a}tter bei und werden w{\"a}hrend der Organogenese in vielen Organanlagen exprimiert. Ep45, ein Protein aus Xenopus laevis, geh{\"o}rt zur Familie der Serinproteaseinhibitoren und ist ein extrazellul{\"a}rer Ligand von BMP4, ohne jedoch dessen Rezeptorbindung bzw. dessen Aktivit{\"a}t zu beeinflussen. Ep45, auch bekannt unter dem Namen pNiXa, wird in der Embryogenese von Xenopus laevis wirksam: Es induziert die Reifung von Oozyten, kann im weiteren Verlauf in verschiedenen Organanlagen nachgewiesen werden und wird in Zusammenhang gebracht mit Teratogenit{\"a}t, die durch Ni2+ hervorgerufen wird. Um auf die aufwendige Isolierung von Ep45 aus Xenopus-Oozyten bzw. -Embryonen verzichten zu k{\"o}nnen, sollte in dieser Arbeit eine Methode zur rekombinanten Expression und Isolierung von aktivem Ep45 entwickelt werden. Zun{\"a}chst wurde die Expression von Ep45 in E. coli als l{\"o}sliches Einzelprotein mit dem Vektor pET25b(+) angestrebt. Da sich jedoch zeigte, dass das Protein zum Großteil als unsl{\"o}sliche Aggregate in Form von inclusion bodies vorlag, wurden diese pr{\"a}pariert, denaturiert und eine Isolierung von Ep45 durch verschiedene Chromatographie-Verfahren (Kationenaustauschers{\"a}ule, Gelchromatographie) unternommen. Durch die nachfolgenden Renaturierungsversuche konnte jedoch kein aktives Protein gewonnen werden. Zum Nachweis von aktivem Ep45 dienten ein Enzymassay, der auf der Serinproteaseinhibitor-Funktion von Ep45 beruht, sowie ein Bindungsassay. Dieser weist den Ep45-Chymotrypsin-Komplex nach, der bei der Inhibition von Chymotrypsin durch Ep45 entsteht. Als alternatives Expressionssystem kam deshalb das pMal™-Fusionsprotein-System zur Anwendung. Dazu wurde Ep45 an MBP gekoppelt, so dass eine Aufreinigung mittels Chromatographie an einer Amyloses{\"a}ule m{\"o}glich werden sollte. Nach Spaltung durch Faktor Xa sollten die beiden Proteine durch Chromatographie voneinander getrennt werden, so dass schließlich Ep45 als reines aktives Protein vorliegt. Trotz des Einsatzes diverser Chromatographie-Verfahren (Ionentauschers{\"a}ule, hydrophobe S{\"a}ule, Nickels{\"a}ule) gelang keine Isolierung von Ep45. Da in E. coli zwar eine Expression jedoch keine Aufreinigung von aktivem Ep45 gelang, wurde ein Expressionssystem unter Verwendung von Sf9-Zellen (Insektenzellen) eingesetzt. Nach Herstellung des Plasmids pIZT/V5-xEp45 wurden Versuche zur transienten Expression von Ep45 in Sf9-Zellen mittels des InsectSelect™ Systems durchgef{\"u}hrt, die bis zum Abschluss meiner praktischen Arbeit nicht zum Erfolg f{\"u}hrten, aber innerhalb der Arbeitsgruppe weiter bearbeitet werden.},
  language  = {de}
}