@phdthesis{Makgotlho2014,
  author    = {Makgotlho, Phuti Edward},
  title     = {Molecular characterization of the staphylococcal two component system sae and its role in the regulation of the adhesin Eap under SDS stress stimulation},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-149403},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {The Staphylococcus aureus two component system (TCS) sae governs expression of numerous virulence factors, including Eap (extracellular adherence protein), which in turn among other functions also mediates invasion of host cells. The sae TCS is encoded by the saePQRS operon, with saeS coding for the sensor histidine kinase (SaeS) and saeR encoding the response regulator (SaeR). The saeRS system is preceded by two additional open reading frames (ORFs), saeP and saeQ, which are predicted to encode a lipoprotein (SaeP) and a membrane protein (SaeQ), respectively. Earlier, we have shown that SDS-containing subinhibitory concentrations of biocides (Perform®) and SDS alone activate sae transcription and increase cellular invasiveness in S. aureus strain Newman. The effect is associated with an amino acid exchange in the N-terminus of SaeS (L18P), specific to strain Newman. In this work, the role of whether the two additional genes, saePQ coding for the accessory proteins SaeP and SaeQ, respectively, are involved in SDS-mediated saeRS was investigated. It could demonstrated that the lack of the SaeP protein resulted in an increased saeRS transcription without SDS stress in both SaeSL/P variants, while the SDS effect was less pronounced on sae and eap expression compared to the Newman wildtype, suggesting that the SaeP protein represses the sae system. Also, SDS-mediated inductions of sae and eap transcription along with enhanced invasion were found to be dependent on presence of the SaeSP variant in Newman wildtype. On the other hand, the study also shows that the saePQ region of the sae operon is required for fully functional two-component system saeRS under normal growth conditions, but it is not involved in SDS-mediated activation of the saeS signaling and sae-target class I gene, eap. In the second approach, the study investigates whether SDS-induced sae expression and host cell invasion is common among S. aureus strains not carrying the (L18P) point mutation. To demonstrate this strain Newman, its isogenic saeS mutants, and various S. aureus isolates were analysed for sae, eap expression and cellular invasiveness. Among the strains tested, SDS exposure resulted only in an increase of sae transcription, Eap production and cellular invasiveness in strain Newman wild type and MRSA strain ST239-635/93R, the latter without an increase in Eap. Interestingly, the epidemic community-associated MRSA strain, USA300 LAC showed a biphasic response in sae transcription at different growth stages, which, however, was not accompanied by increased invasiveness. All other clinical isolates investigated displayed a decrease of the parameters tested. While in strain Newman the SDS effect was due to the saeSP allele, this was not the case in strain ST239-635/93R and the biphasic USA300 strains. Also, increased invasiveness of ST239-635/93R was found to be independent of Eap production. Furthermore, to investigate the global effect of SDS on sae target gene expression, strain Newman wild-type and Newman ∆sae were treated with SDS and analyzed for their transcription profiles of sae target genes using microarray assays. We could show that subinhibitory concentrations of SDS upregulate and downregulate gene expression of several signaling pathways involved in biosynthetic, metabolic pathways as well as virulence, host cell adherence, stress reponse and many hypothetical proteins. In summary, the study sheds light on the role of the upstream region saePQ in SDS-mediated saeRS and eap expression during S. aureus SDS stress. Most importantly, the study also shows that subinhibitory SDS concentrations have pronounced strain-dependent effects on sae transcription and subsequent host cell invasion in S. aureus, with the latter likely to be mediated in some strains by other factors than the known invasin Eap and FnBP proteins. Moreover, there seems to exist more than the saeSP-mediated mechanism for SDS-induced sae transcription in clinical S. aureus isolates. These results help to further understand and clarify virulence and pathogenesis mechanisms and their regulation in S. aureus.},
  subject      = {Staphylococcus aureus},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Koch2014,
  author    = {Koch, Miriam},
  title     = {Role of Coagulation Factor XII in Atherosclerosis},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-97850},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {Atherosclerosis is considered a chronic inflammatory disease of the arterial vessel wall which is not only modulated by innate and adaptive immune responses but also by factors of the blood coagulation system. In general hypercoagulability seems to increase the development and progression of experimental atherosclerosis in mice on an atherogenic background. In addition, the great majority of coagulation proteins including coagulation factor XII (FXII) have been detected in early and advanced human atherosclerotic lesions supporting the cross-link between the coagulation system and atherosclerosis. Moreover, FXII has been detected in close proximity to macrophages, foam cells and smooth muscle cells in these lesions and has been demonstrated to be functionally active in human plaques. Although these data indicate that factor XII may play a role in atherogenesis a direct contribution of FXII to atherogenesis has not been addressed experimentally to date. Furthermore, clinical studies examining the function of FXII in vascular disease have yielded conflicting results. Hence, in order to investigate the function of coagulation factor XII in atherosclerosis apolipoprotein E and FXII-deficient (F12\(^{-/-}\) apoE\(^{-/-}\)) mice were employed. Compared to F12\(^{+/+}\)apoE\(^{-/-}\) controls, atherosclerotic lesion formation was reduced in F12\(^{-/-}\)apoE\(^{-/-}\) mice, associated with diminished systemic T-cell activation and Th1-cell polarization after 12 weeks of high fat diet. Moreover, a significant decrease in plasma levels of complement factor C5a was evidenced in F12\(^{-/-}\)apoE\(^{-/-}\) mice. Interestingly, C5a increased the production of interleukin-12 (IL-12) in dendritic cells (DCs) and enhanced their capacity to trigger antigen-specific interferon-gamma (IFNγ) production in OTII CD4\(^+\) T cells in vitro. Importantly, a reduction in frequencies of IL-12 expressing splenic DCs from atherosclerotic F12\(^{-/-}\)apoE\(^{-/-}\) versus F12\(^{+/+}\)apoE\(^{-/-}\) mice was observed in vivo, accompanied by a diminished splenic Il12 transcript expression and significantly reduced IL-12 serum levels. Consequently, these data reveal FXII to play an important role in atherosclerotic lesion formation and to promote DC-induced and systemic IL 12 expression as well as pro-inflammatory T-cell responses likely at least in part via the activation of the complement system.},
  subject      = {Gerinnungsfaktor XII},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Schneckenburger2014,
  author    = {Schneckenburger, Manuel},
  title     = {Was bedeutet eine {\"A}nderung der Kontrastmittelaufnahme in niedrig malignen Gliomen bei Kindern?},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-145403},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {Bei niedriggradigen Gliomen WHO I° und II° ist das Kontrastmittelverhalten variabel und nicht mit der Prognose assoziiert. Andererseits wurde bei spontanen Regressionen von niedriggradigen Gliomen bei Patienten sowohl mit als auch ohne eine Neurofibromatose Typ I eine Abnahme der Kontrastmittelaufnahme berichtet. Vielleicht deswegen verleitet eine Zunahme des Enhancements oder ein neu aufgetretenes Enhancement nicht selten zur Diagnose einer Tumorprogression. Es stellt sich also die Frage, ob eine Kontrastmittelaufnahme bei LGGs mit einer Gr{\"o}ßenzunahme somit einem Tumorprogress assoziiert ist. Es l{\"a}sst sich eine {\"u}berdurchschnittliche Assoziation einer {\"A}nderung der Kontrastmittelaufnahme mit dem Wachstumsverhalten bei LGGs nachweisen. Allerdings ist das Maß f{\"u}r eine Progression oder Regression weiterhin die Gr{\"o}ßen{\"a}nderung des Tumors. Auch eine neue Kontrastmittelaufnahme innerhalb eines Tumors hat keine Bedeutung f{\"u}r das aktuelle Staging. Sie findet sich zwar h{\"a}ufiger bei Wachstum aber auch bei regredienten Tumoren.},
  subject      = {Gliom},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Mathes2014,
  author    = {Mathes, Denise Sandra},
  title     = {Die Rolle von T-Lymphozyten im myokardialen Reperfusionsschaden},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-110802},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {Der Myokardinfarkt (MI) geh{\"o}rt nach wie vor zu den f{\"u}hrenden Todesursachen weltweit. Eine Minimierung der Infarktgr{\"o}ße, die durch die Dauer der Isch{\"a}mie bestimmt wird, ist wesentlich f{\"u}r das {\"U}berleben und die Lebensqualit{\"a}t des Myokardinfarkt-Patienten. Die Reperfusion stellt aktuell eine zentrale klinische Intervention dar, um den myokardialen Schaden einzugrenzen. Dennoch f{\"u}hrt die Reperfusion per se zu zus{\"a}tzlichem Schaden am Herzen. Somit ist die Erforschung neuer Strategien zur Minimierung des myokardialen Reperfusionsschadens international von Interesse. Die Pathophysiologie des myokardialen Reperfusionsschadens ist vielschichtig und einige Komponenten sind auch heute in ihrer Wirkweise noch nicht vollst{\"a}ndig mechanistisch verstanden. Die vorliegende Arbeit untersucht die Rolle von CD4+ T-Zellen und insbesondere deren Subpopulation der regulatorischen T-Zellen im myokardialen Reperfusionsschaden und stellt neue, auf T-Zellen abzielende, Therapien in Erg{\"a}nzung zur myokardialen Reperfusion vor. Zun{\"a}chst wurde eine Infiltration von T-Zellen in das Myokard nach Isch{\"a}mie-Reperfusion (I/ R) untersucht. Nach der Isch{\"a}mie-Reperfusion wurden infiltrierende CD4+ T-Zellen als quantitativ f{\"u}hrend und aktiviert identifiziert und erwiesen sich in der Infarktgr{\"o}ßenbestimmung als relevante Mediatoren des Reperfusionsschadens. CD25+Foxp3+ regulatorische T-Zellen (Treg) stellen eine Subpopulation von CD4+ T-Zellen mit immunsuppressiven Eigenschaften dar, die schnell und niederschwellig aktiviert werden k{\"o}nnen und kommen somit als zum Reperfusionsschaden beitragend in Frage. Mit Hilfe des DEREG (DEpletion of REGulatory T cells) -Mausmodells wurde gezeigt, dass regulatorische T-Zellen zum myokardialen Reperfusionsschaden beitragen; Treg-depletierte DEREG-M{\"a}use waren vor dem Reperfusionsschaden gesch{\"u}tzt und zeigten kleinere Infarktgr{\"o}ßen als die Kontrolltiere. Zudem wurde mittels Transferexperimenten gezeigt, dass f{\"u}r den Treg-vermittelten Reperfusionsschaden die Anwesenheit von CD25- konventionellen T-Zellen (Tconv) erforderlich ist. Regulatorische T-Zellen stellen also einen in der vorliegenden Arbeit identifizierten potentiellen Angriffspunkt zur Reduktion des myokardialen Reperfusionsschadens dar. Anhand von T-Zell-Rezeptor transgenen OT-II M{\"a}usen und MHC (Major Histocompatibility Complex) Klasse II Knockout (KO) Tieren wurde gezeigt, dass Autoantigenerkennung im myokardialen Reperfusionsschaden eine Rolle spielt. Zur vollen T-Zell-Aktivierung notwendig ist neben dem MHC Klasse II-Signalweg und Kostimulatoren auch das Molek{\"u}le CD154 (CD40L). Die Gabe eines inhibitorischen anti-CD154-Antik{\"o}rpers reduzierte die Infarktgr{\"o}ße in Wildtyp-Tieren sigifikant. Der myokardiale Reperfusionsschaden kann neben Zellen der adaptiven Immunit{\"a}t auch durch Neutrophile Granulozyten, Pl{\"a}ttchen oder Inflammation des Endothels verst{\"a}rkt werden. Knockout M{\"a}use mit einer Defizienz an CD4+ T-Zellen verf{\"u}gten {\"u}ber eine verbesserte Mikroperfusion. Mechanistisch war nach 24h Reperfusion die absolute Zellzahl an Neutrophilen Granulozyten im CD4 KO im Vergleich zu Wildtyp-M{\"a}usen unver{\"a}ndert; in Endothelzellen war die Regulation bestimmter Gene (VEGFα, TIMP-1 und Eng) nach I/ R im CD4 KO jedoch ver{\"a}ndert. Zusammengefasst zeigt die vorliegende Arbeit eine zentrale Rolle der Antigen-Erkennung durch den T-Zell-Rezeptor zur Aktivierung von CD4+ T-Zellen im myokardialen Reperfusionsschaden. In Anwesenheit von CD4+Foxp3+ T-Zellen ist der Reperfusionsschaden erh{\"o}ht. Somit k{\"o}nnen CD4+Foxp3+ T-Zellen potentiell als Ziel f{\"u}r neuartige Therapien des Myokardinfarkts genutzt werden.},
  subject      = {Reperfusion},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Paul2014,
  author    = {Paul, Mila Marie},
  title     = {Vesikelverkehr in Aktiven Zonen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-110791},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {Aktive Zonen (AZs) sind hoch spezialisierte, subzellul{\"a}re Kompartimente von Neuronen, die der synaptischen {\"U}bertragung dienen. Sie enthalten Ger{\"u}stproteine wie RIM (Rab3 interacting molecule) sowie elektronendichte Projektionen bestehend aus Bruchpilot bei Drosophila melanogaster oder Bassoon im S{\"a}uger, welche Schl{\"u}sselkomponenten des Vesikelverkehrs darstellen. Bei der Fliege sind Anzahl und Verteilung von Bruchpilot-Molek{\"u}len in AZs relevant f{\"u}r die funktionelle Differenzierung. Ihre Anordnung wird im Abstand von weniger als einem Mikrometer innerhalb einer pr{\"a}synaptischen Endigung reguliert. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden elektrophysiologische Ableitungen und konfokale sowie h{\"o}chstaufl{\"o}sende, immunhistochemische Bildgebung mit dem dSTORM (direct Stochastic Optical Reconstruction Microscopy) Verfahren an larvalen, neuromuskul{\"a}ren Synapsen von Drosophila durchgef{\"u}hrt. Dabei wurde das genetische Potenzial des Modellorganismus genutzt, um relevante Proteinfunktionen und -interaktionen zu analysieren. RIM als zentrale Komponente Aktiver Zonen ist relevant f{\"u}r synaptische Plastizit{\"a}t. Eine als CORD7 (cone-rod dystrophy type 7) bezeichnete Punktmutation (Arginin zu Histidin) innerhalb der 310 Helix der C2A-Dom{\"a}ne von RIM wurde mit erh{\"o}hten kognitiven F{\"a}higkeiten einer Patientengruppe in Verbindung gebracht. Weil die Drosophila C2A-Dom{\"a}ne eine hohe Homologie zur S{\"a}ugerdom{\"a}ne aufweist, konnte der Einfluss dieser Mutation auf Struktur und Funktion von Synapsen untersucht werden. Es zeigte sich, dass der Aminos{\"a}ureaustausch der CORD7-Position und des benachbarten Arginin-Restes die synaptische Organisation und Transmission beeinflussen. In einer Reihe weiterer Experimente wurde das Zusammenspiel von Bruchpilot und Synaptotagmin, dem Calciumsensor der evozierten Transmitterfreisetzung, analysiert. W{\"a}hrend AZs ohne Bruchpilot auch ohne Synaptotagmin funktionieren, f{\"u}hrt dessen Reduktion zu einer Umverteilung von Bruchpilot-Molek{\"u}len innerhalb von AZs und zu dramatischen {\"A}nderungen in ihrer Anzahl. Abschließend wurde so ein Beitrag zum Verst{\"a}ndnis der molekularen Organisation synaptischer Informationsverarbeitung und Plastizit{\"a}t geleistet, wobei zu kl{\"a}ren bleibt, wie die zuverl{\"a}ssige Speicherung von Informationen an AZs erreicht werden kann.},
  subject      = {Aktive Zonen},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Knobloch2014,
  author    = {Knobloch, Gunnar},
  title     = {Biochemical and structural characterization of chronophin},
  doi       = {10.25972/OPUS-11008},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-110088},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {The haloacid dehalogenase (HAD) family of phosphatases is an ancient, ubiquitous group of enzymes, and their emerging role in human health and disease make them attractive targets for detailed analyses. This thesis comprises the biochemical and structural characterization of chronophin, an HAD-type phosphatase, which has been shown to act on Ser3-phosphorylated cofiln-1, a key regulator of actin dynamics, and on the Ser/Thr-phosphorylated steroid receptor co-activator 3 (SRC-3). Besides being a specific phosphoprotein phosphatase, chronophin also acts on the small molecule pyridoxal 5'-phosphate (PLP, vitamin B6), implying that chronophin serves as a regulator of a variety important physiological pathways. The analysis of chronophin was performed on different levels, ranging from intrinsic regulatory mechanisms, such as the allosteric regulation via dimerization or the characterization of specificity determinants, to modes of extrinsic modulation, including the association with putative interacting proteins or the generation of chronophin-specific inhibitors. The association of the previously identified putative chronophin interactors calcium- and integrinbinding protein 1 (CIB1) and calmodulin was investigated using recombinantly expressed and purified proteins. These studies revealed that the interaction of chronophin with CIB1 or calmodulin is mutually exclusive and regulated by calcium. Neither CIB1 nor calmodulin had an effect on the in vitro chronophin phosphatase activity towards PLP or phospho-cofilin-1, but might regulate other functions of this important phosphatase. The role of chronophin dimerization was studied by generating a constitutively monomeric variant, which showed reduced PLP hydrolyzing activity. X-ray crystallographic studies revealed that dimerization is essential for the positioning of the substrate specificity loop in chronophin, unraveling a previously unknown mechanism of allosteric regulation through a homophilic interaction. This mechanism potentially applies to other enzymes of the C2a subfamily of HAD-type phosphatases, as all structurally characterized members show a conserved mode of dimerization. The general determinants of substrate specificity in the C2a subfamily of HAD phosphatases were investigated by performing domain swapping experiments with chronophin and its paralog AUM and subsequent biochemical analyses of the hybrid proteins. The X-ray crystallographic structure determination of the chronophin catalytic domain equipped with the AUM capping domain revealed the first partial structure of AUM. This structural information was then used in subsequent studies that analyzed the divergent substrate specificities of AUM and chronophin in an evolutionary context. Finally, a set of four chronophin inhibitors were generated based on the structure of PLP and characterized biochemically, showing moderate inhibitory effects with IC50-values in the micromolar range. These compounds nevertheless constitute valuable tools for future in vitro experiments, such as studies concerning the structure-function relationship of chronophin as a PLP phosphatase. In addition, the crystal structure of one inhibitor bound to chronophin could be solved. These results provide the basis for the further development of competitive chronophin inhibitors with increased specificity and potency.},
  subject      = {Phosphatasen},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Schaefer2014,
  author    = {Sch{\"a}fer, Christin Marliese},
  title     = {Approaching antimicrobial resistance - Structural and functional characterization of the fungal transcription factor Mrr1 from Candida albicans and the bacterial ß-ketoacyl-CoA thiolase FadA5 from Mycobacterium tuberculosis},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-108400},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {The number of fungal infections is rising in Germany and worldwide. These infections are mainly caused by the opportunistic fungal pathogen C. albicans, which especially harms immunocompromised people. With increasing numbers of fungal infections, more frequent and longer lasting treatments are necessary and lead to an increase of drug resistances, for example against the clinically applied therapeutic fluconazole. Drug resistance in C. albicans can be mediated by the Multidrug resistance pump 1 (Mdr1), a membrane transporter belonging to the major facilitator family. However, Mdr1-mediated fluconazole drug resistance is caused by the pump's regulator, the transcription factor Mrr1 (Multidrug resistance regulator 1). It was shown that Mrr1 is hyperactive without stimulation or further activation in resistant strains which is due to so called gain of function mutations in the MRR1 gene. To understand the mechanism that lays behind this constitutive activity of Mrr1, the transcription factor should be structurally and functionally (in vitro) characterized which could provide a basis for successful drug development to target Mdr1-mediated drug resistance caused by Mrr1. Therefore, the entire 1108 amino acid protein was successfully expressed in Escherichia coli. However, further purification was compromised as the protein tended to form aggregates, unsuitable for crystallization trials or further characterization experiments. Expression trials in the eukaryote Pichia pastoris neither yielded full length nor truncated Mrr1 protein. In order to overcome the aggregation problem, a shortened variant, missing the N-terminal 249 amino acids named Mrr1 '250', was successfully expressed in E. coli and could be purified without aggregation. Similar to the wild type Mrr1 '250', selected gain of function variants were successfully cloned, expressed and purified with varying yields and with varying purity. The Mrr1 `250' construct contains most of the described regulatory domains of Mrr1. It was used for crystallization and an initial comparative analysis between the wild type protein and the variants. The proposed dimeric form of the transcription factor, necessary for DNA binding, could be verified for both, the wild type and the mutant proteins. Secondary structure analysis by circular dichroism measurements revealed no significant differences in the overall fold of the wild type and variant proteins. In vitro, the gain of function variants seem to be less stable compared to the wild type protein, as they were more prone to degradation. Whether this observation holds true for the full length protein's stability in vitro and in vivo remains to be determined. The crystallization experiments, performed with the Mrr1 '250' constructs, led to few small needle shaped or cubic crystals, which did not diffract very well and were hardly reproducible. Therefore no structural information of the transcription factor could be gained so far. Infections with M. tuberculosis, the causative agent of tuberculosis, are the leading cause of mortality among bacterial diseases. Especially long treatment times, an increasing number of resistant strains and the prevalence of for decades persisting bacteria create the necessity for new drugs against this disease. The cholesterol import and metabolism pathways were discovered as promising new targets and interestingly they seem to play an important role for the chronic stage of the tuberculosis infection and for persisting bacteria. In this thesis, the 3-ketoacyl-CoA thiolase FadA5 from M. tuberculosis was characterized and the potential for specifically targeting this enzyme was investigated. FadA5 catalyzes the last step of the β-oxidation reaction in the side-chain degradation pathway of cholesterol. We solved the three dimensional structure of this enzyme by X-ray crystallography and obtained two different apo structures and three structures in complex with acetyl-CoA, CoA and a hydrolyzed steroid-CoA, which is the natural product of FadA5. Analysis of the FadA5 apo structures revealed a typical thiolase fold as it is common for biosynthetic and degradative enzymes of this class for one of the structures. The second apo structure showed deviations from the typical thiolase fold. All obtained structures show the enzyme as a dimer, which is consistent with the observed dimer formation in solution. Thus the dimer is likely to be the catalytically active form of the enzyme. Besides the characteristic structural fold, the catalytic triad, comprising two cysteines and one histidine, as well as the typical coenzyme A binding site of enzymes belonging to the thiolase class could be identified. The two obtained apo structures differed significantly from each other. One apo structure is in agreement with the characteristic thiolase fold and the well-known dimer interface could be identified in our structure. The same characteristics were observed in all complex structures. In contrast, the second apo structure followed the thiolase fold only partially. One subdomain, spanning 30 amino acids, was in a different orientation. This reorientation was caused by the formation of two disulfide bonds, including the active site cysteines, which rendered the enzyme inactive. The disulfide bonds together with the resulting domain swap still permitted dimer formation, yet with a significantly shifted dimer interface. The comparison of the apo structures together with the preliminary activity analysis performed by our collaborator suggest, that FadA5 can be inactivated by oxidation and reactivated by reduction. If this redox switch is of biological importance requires further evaluation, however, this would be the first reported example of a bacterial thiolase employing redox regulation. Our obtained complex structures represent different stages of the thiolase reaction cycle. In some complex structures, FadA5 was found to be acetylated at the catalytic cysteine and it was in complex with acetyl-CoA or CoA. These structures, together with the FadA5 structure in complex with a hydrolyzed steroid-CoA, revealed important insights into enzyme dynamics upon ligand binding and release. The steroid-bound structure is as yet a unique example of a thiolase enzyme interacting with a complex ligand. The characterized enzyme was used as platform for modeling studies and for comparison with human thiolases. These studies permitted initial conclusions regarding the specific targetability of FadA5 as a drug target against M. tuberculosis infection, taking the closely related human enzymes into account. Additional analyses led to the proposal of a specific lead compound based on the steroid and ligand interactions within the active site of FadA5.},
  subject      = {Multidrug-Resistenz},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Horn2014,
  author    = {Horn, Anne},
  title     = {Die Wirkung von Dopamin und Faktoren der dopaminergen Neurotransmission auf HIV-Infektion und Immunaktivierung: Fokus auf Dopamin-assoziierte Gene},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-107639},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {HIV verursacht eine progressive Zerst{\"o}rung des Immunsystems und f{\"u}hrt zus{\"a}tzlich durch Ver{\"a}nderungen im ZNS zu neurokognitiven St{\"o}rungen (HIV-associated neurocognitive disorders, HAND). Die HIV-Infektion geht mit einer Dysfunktion von dopaminergen Signalwegen einher, die sich unter anderem in einer erh{\"o}hten Dopamin-Verf{\"u}gbarkeit im Liquor von Therapie-naiven HIV-Patienten {\"a}ußert. Der Grund f{\"u}r die Dysregulation der dopaminergen Signalwege in HIV-Patienten ist nicht gekl{\"a}rt. Aufgrund dessen war das Hauptziel dieser Arbeit die Identifizierung des pathogenetischen Mechanismus, der zu einer erh{\"o}hten Dopamin-Konzentration im Liquor von HIV-Patienten f{\"u}hrt. Die prim{\"a}re Hypothese war, dass die erh{\"o}hte Dopamin-Verf{\"u}gbarkeit nicht durch das Virus selbst, sondern vielmehr durch die genetische Konstitution der HIV-Patienten hervorgerufen wird. Deshalb wurden Polymorphismen untersucht, die die dopaminerge Neurotransmission beeinflussen. Es wurde vermutet, dass a) verschiedene Genotypen dieser Polymorphismen in nicht-infizierten und HIV-infizierten Personen mit anderen H{\"a}ufigkeiten auftreten, b) verschiedene Genotypen mit ver{\"a}nderten Dopamin-Verf{\"u}gbarkeiten assoziiert sind, c) unterschiedliche Genotypen Auswirkungen auf Marker der Progression der HIV-Infektion haben und d) verschiedene Genotypen die Immunaktivierung beeinflussen. Dazu wurden in 190 HIV-infizierten und nicht-infizierten Teilnehmern unterschiedlicher Ethnien die Polymorphismen BDNF Val66Met, COMT Val108/158Met, DAT 3'-UTR VNTR, DRD2 TaqIα, DRD3 Ser9Gly und DRD4 VNRT mit PCR, ggf. Restriktionsverdau und Agarose-Gelelektrophorese analysiert und die Expression des Dopamin-Transporters mit real time PCR bestimmt. Dar{\"u}ber hinaus wurden zur weiteren klinischen Charakterisierung die Immunmarker MCP-1, sCD14, suPAR und RANTES mit ELISA analysiert, da eine Erh{\"o}hung dieser Parameter mit einer beschleunigten HIV-Progression assoziiert ist. Die Bestimmung der T-Zell-Aktivierung (CD3/CD8/CD38/HLA-DR) wurde mit einer durchflusszytometrischen Analyse durchgef{\"u}hrt. In dieser Arbeit haben wir gezeigt, dass HIV-Patienten hochsignifikant h{\"a}ufiger homozygot f{\"u}r das 10-repeat Allel des Dopamin-Transporter-Polymorphismus sind als nicht-infizierte Personen (57,1 \% bzw. 26,8 \%, p = 0,001, OR = 3,93, 95 \% CI 1,72 - 8,96, direkte logistische Regression). HIV-Patienten und nicht-infizierte Personen mit diesem Genotyp weisen eine signifikant h{\"o}here Dopamin-Verf{\"u}gbarkeit im Liquor auf als Personen mit dem 9/10-Genotyp (p = 0,03) und eine signifikant geringere Expression des Dopamin-Transporters auf PBMCs (p = 0,05). Der DAT 10/10-Genotyp ist im Gegensatz zu anderen Genotypen in HIV-Patienten jedoch weder mit unterschiedlichen CD4+-Zellzahlen und Viruslasten noch mit einer ver{\"a}nderten H{\"a}ufigkeit von HAND verbunden. Zus{\"a}tzlich weisen deutsche und s{\"u}dafrikanische nicht-infizierte und HIV-infizierte Personen mit dem DAT 10/10-Genotyp eine signifikant h{\"o}here MCP-1-Konzentration im Plasma auf als Personen mit anderen DAT-Genotypen (p = 0,0076). Keiner der Immunmarker ist mit der Dopamin-Verf{\"u}gbarkeit assoziiert. Dennoch ist die Immunaktivierung in s{\"u}dafrikanischen HIV-Patienten im Vergleich zu nicht-infizierten S{\"u}dafrikanern signifikant erh{\"o}ht: HIV-Patienten zeigen im Vergleich zu nicht-infizierten Personen eine st{\"a}rkere T-Zell-Aktivierung (p = 0,0001), eine erh{\"o}hte Plasma-Konzentration von MCP-1 (p = 0,0014), eine gesteigerte sCD14-Konzentration (p = 0,0004) und eine vermehrte suPAR-Konzentration im Plasma (p = 0,006). In der vorliegenden Arbeit konnte kein Nachweis erbracht werden, dass die erh{\"o}hte Immunaktivierung in den s{\"u}dafrikanischen HIV-Patienten durch die Koinfektion mit Echinoccocus oder durch genetische Polymorphismen bei Chemokinen hervorgerufen wird. Eine chronisch erh{\"o}hte Immunaktivierung stellt eine treibende Kraft f{\"u}r die Virusreplikation dar und kann letztendlich zu einer Ersch{\"o}pfung des Immunsystems f{\"u}hren. Der 10/10-Genotyp des DAT VNTR k{\"o}nnte einen Risiko-Faktor f{\"u}r die HIV-Infektion darstellen, da dieser eine erh{\"o}hte Dopamin-Verf{\"u}gbarkeit nach sich zieht. Dopamin aktiviert HIV in chronisch infizierten T-Lymphoblasten und f{\"u}hrt zudem zu einer erh{\"o}hten Expression und Sezernierung von TNF-α, das wiederum die Expression von HIV induziert. Diese Ergebnisse untermauern den Zusammenhang von Dopamin und HIV. Es ist jedoch nicht v{\"o}llig gekl{\"a}rt, ob die erh{\"o}hte Dopamin-Konzentration ausschließlich durch den Genotyp hervorgerufen oder auch durch die HIV-Infektion beg{\"u}nstigt wird.},
  subject      = {Dopamin},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schwarze2014,
  author    = {Schwarze, Simone},
  title     = {Untersuchung von Faltungs- und Funktionsdynamik isolierter Proteindom{\"a}nen mittels Fluoreszenzl{\"o}schung},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-107080},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {Proteine bestehen aus einer spezifischen Sequenz verschiedener Aminos{\"a}uren, die ihre charakteristische Funktion bestimmt. Die große Variabilit{\"a}t an Aminos{\"a}uresequenzen erm{\"o}glichte die Evolution einer nahezu unbegrenzten Anzahl an Proteinen. Meistens nehmen diese Schl{\"u}sselpositionen ein, von robusten Baustoffen bis hin zu molekularen Maschinen. Daher kann eine Fehlfunktion gravierende Auswirkungen auf das Leben haben, z.B. Krankheiten wie Alzheimer oder Epilepsi. Um die Funktionen und Fehlfunktionen zu verstehen, ist eine umfassende Kenntnis der Proteinfaltung, der Protein-Protein Assoziation, sowie den Dynamiken innerhalb von Proteinen erforderlich. Diese Vorg{\"a}nge wurden in dieser Arbeit an drei isolierten Proteindom{\"a}nen durch die Anwendung der Fluoreszenzl{\"o}schmechanismen der H-Dimerbildung und des photoinduzierten Elektronentransfers untersucht. Der entfaltete Zustand der Bindungsdom{\"a}ne BBL, das Teil des 2-oxo-acid Dehydrogenasekomplexes ist, wurde unter physiologischen Bedingungen mit Zirkulardichroismus (CD) und einer Kombination aus photoinduziertem Elektronentransfer und Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie analysiert. Beide Methoden zeigten {\"u}bereinstimmend anhand von 20 in BBL einzeln eingef{\"u}gten konservativen Punktmutationen, dass Seitenketteninteraktionen keine Auswirkungen auf die Sekund{\"a}rstruktur des denaturierten Zustandes, den Ausgangspunkt der Faltung, haben. Mit Hilfe der Dekonvolation der CD-Spektren wurde zudem gezeigt, dass die Reststruktur im denaturierten Zustand der helikalen Proteindom{\"a}ne von β-Str{\"a}ngen und β-Kehren dominiert wird, die eine entscheidende Funktion bei der Faltung in den nativen Zustand haben k{\"o}nnten. Die N-terminale Dom{\"a}ne (NTD), der f{\"u}r die Materialforschung hochinteressanten Spinnen-seidenfaser, ist f{\"u}r die Polymerisation des Spinnenseidenfadens auf den pH-Wechsel von pH 7 auf pH 6 hin verantwortlich. Dieser f{\"u}r die Proteinfunktion wichtige Prozess wurde durch die Einbringung eines extrinsischen Fluoreszenzschalters, basierend auf der H-Dimerbildung, mit der Stopped-Flow-Technik untersucht. Es wurde gezeigt, dass die NTDs 104 mit einer Rate von 3 x 10^8 M-1 s-1 assoziieren und somit nahezu das Geschwindigkeitslimit der Protein-Protein Assoziation erreicht wird. Zwei geladenen Seitenketten, der D39 und D40, kommt eine entscheidende Funktion in dem Prozess zu, da eine Mutation dieser die Assoziation verhindert. Des Weiteren wurde gezeigt, dass sich die NTD auf eine Erh{\"o}hung der Ionenst{\"a}rke entgegengesetzt zu anderen Proteinen verh{\"a}lt: die Dissoziation wird beschleunigt, die Assoziation nicht beeinflusst. Gleiches Verhalten wurde auf den einzelnen Austausch der {\"u}brigen protonierbaren Aminos{\"a}ureseitenketten hin beobachtet, ausgenommen die Mutation der E119, welche die Dissoziation verlangsamt. Daher scheint der makromolekulare Dipol, der auf Grund der Ladungsverteilung in der NTD entsteht, die Assoziation maßgeblich zu beeinflussen. Glutamatrezeptoren sind an der schnellen synaptischen Signalweiterleitung im Nervensys-tem von Vertebraten beteiligt. Die Konformationen der Ligandenbindungsdom{\"a}ne (LBD) haben dabei entscheidende Auswirkungen auf die Funktion des Gesamtrezeptors. Diese wurden mit einer Kombination aus photoinduziertem Elektronentransfer und Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie untersucht. Mit dieser Methode wurde ein dynamisches Bild der gebundenen sowie ungebundenen Form der AMPA-spezifischen Glutamatrezeptor 2-LBD gezeigt. Es wurde zudem gezeigt, dass sich die Dynamiken in Abh{\"a}ngigkeit der Bindung von den Agonisten Glutamat und AMPA, dem partiellen Agonisten Kainate oder Cyclothiazid (CTZ), welches eine Dimerisierung der LBDs bewirkt, unterschiedlich ver{\"a}ndern. Dies k{\"o}nnte eine Auswirkung auf die Funktion der Rezeptoren haben. Die Anwendung der Fluoreszenzl{\"o}schmechanismen der H-Dimerbildung und des photoinduzierten Elektronentransfers in dieser Arbeit hat gezeigt, dass diese die M{\"o}glichkeit bieten, unterschiedlichste Fragestellungen zu beantworten und so Einblicke in dynamische Funktionsweisen von Proteinen er{\"o}ffnen. Kombiniert mit etablierten Fluoreszenzmethoden ist es so m{\"o}glich quantitativ Kinetiken auf unterschiedlichen Zeitskalen zu untersuchen.},
  subject      = {Protein-Protein-Wechselwirkung},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Kottmair2014,
  author    = {Kottmair, Mathias},
  title     = {Bambi - Charakterisierung eines inhibitorischen BMP-Pseudorezeptors},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-103530},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {Die TGF-β-Proteinfamilie umfasst eine Vielzahl von zumeist homodimeren sezernierten Liganden in h{\"o}heren Tieren, die viele Vorg{\"a}nge und Entwicklungen im Embryo wie im adulten Lebewesen {\"u}ber absolute oder graduelle Einflussnahme steuern. Die Signalweiterleitung ins Zytoplasma und den Nukleus erfolgt {\"u}ber promisk paarig rekrutierte Typ-I- und Typ-II-Rezeptoren, ehe vorwiegend rezeptorabh{\"a}ngig verschiedene SMAD-Proteine von Typ-I-Kinasen der Rezeptoren aktiviert werden, in den Kern translozieren und die Transkription induzieren. Zu jedem Zeitpunkt dieser Signalweiterleitung kann mittels verschiedener endogener Inhibitoren regulatorisch eingegriffen werden. Dem bisher einzig bekannten membranst{\"a}ndigen Pseudorezeptor Bambi (BMP and Activine membrane bound inhibitor) wurde in vorangegangenen Arbeiten inhibitorisches Potential gegen{\"u}ber dem BMP- und Activin-vermittelten Signalweg {\"u}ber Bindung an distinkte ligandenadressierte Rezeptoren zugeschrieben, wobei die genaue Wirkweise bislang noch vollkommen unklar war. In der vorliegenden Arbeit wurde initial ein Homologiemodell der extrazellul{\"a}ren Dom{\"a}ne von hBambi anhand der gel{\"o}sten Kristallstruktur der extrazellul{\"a}ren Dom{\"a}ne von BR1A im gebundenen Zustand (PDB-ID: 1REW) erstellt. Anhand dieses Modells wurde eine Arbeitshypothese entwickelt und es gelang in der Folge, biologisch aktives rekombinantes Protein zum einen aus transfizierten Insektenzellen sowie aus der Renaturierung aus bakteriellen Einschlussk{\"o}rpern in hinreichender Menge herzustellen und chromatographisch aufzureinigen. Nach einer vergleichenden Qualit{\"a}tskontrolle beider Exprimate wurden mittels CD-Spektroskopie und analytischer Gelfiltration der Anteil der Sekund{\"a}rstrukturelemente sowie der Oligomerisierungsgrad erfolgreich bestimmt. In SPR-Bindestudien wurde der Beweis erbracht, dass hBambi-ECD Affinit{\"a}t zu ann{\"a}hernd allen getesteten Liganden der BMP-/GDF-Gruppe, die den SMAD-1/-5-/-8-Signalweg aktivieren, zeigt. Bekannte Typ-I- und Typ-II-Bindungsmutanten von BMP-2 wurden ebenfalls von hBambi-ECD quasi wildtypisch gebunden. Verschiedene Rezeptorektodom{\"a}nen sowie ActivinA wurden, wie bisher in der Literatur f{\"a}lschlich angenommen wurde, hingegen nicht gebunden. Die propagierte Homooligomerisierung von Bambi wird {\"u}berdies nicht {\"u}ber die extrazellul{\"a}re Dom{\"a}ne vermittelt. Eingesetzt in Stimulationsversuche mit BMP-responsiven Zellen wurde eine konzentrationsabh{\"a}ngige inhibierende Wirkung von freier hBambi-ECD auf die BMP-2-vermittelte Signalweiterleitung mit unterschiedlichen Nachweismethoden ermittelt, welche die Ergebnisse aus den SPR-Versuchen erfolgreich best{\"a}tigten. In einem weiteren Teil dieser Arbeit wurden verschiedene chim{\"a}re Konstrukte aus f{\"u}r Bambi- und BR1A-Dom{\"a}nen kodierenden Sequenzen kloniert, in HEK Ad293-Zellen zusammen mit BMP- und Activin-responsiven Reportergenkonstrukten transient transfiziert und Stimulationsversuche mit BMP-2 und ActivinA durchgef{\"u}hrt. Wildtypisches Bambi zeigte hierbei ein ambivalentes Verhalten in Bezug auf die Regulation des BMP-2-Signals: geringe Mengen wirken agonistisch, h{\"o}here Mengen antagonistisch auf die Ausbildung des Reporters. Im Fall von ActivinA zeigte sich hingegen kein antagonistischer Einfluss von Bambi. In den Experimenten mit chim{\"a}ren Varianten erfolgte durch die erhaltenen Daten die Eingrenzung der Bindestelle von hBambi-ECD an BMP-2 auf den Bereich der Typ-I-Bindestelle. Ein direkter Einfluss der intrazellul{\"a}ren Dom{\"a}ne auf den BMP-2-Signalweg wurde ausgeschlossen. Weiterhin konnte gerade in Versuchen mit einem Antik{\"o}rper gegen BR1A-ECD eine weitere Eigenheit der Bindung von Bambi an den Liganden offenbart werden: so bildet das Konstrukt aus hBambi-ECD und der intrazellul{\"a}ren BR1A-Dom{\"a}ne mit zugeh{\"o}riger GS-Box und Typ-I-Kinase einen korrekt in den signalaktiven heterohexameren Komplex rekrutierten funktionellen Typ-I-Rezeptor. Mit den in dieser Arbeit erzielten Ergebnissen, n{\"a}mlich der gelungenen Erstellung eines Herstellungsprotokolls der ECD, deren erfolgreich identifizierten Bindepartnern sowie der Charakterisierung der Bindung an BMP-2 ist der Grundstein f{\"u}r die Strukturaufkl{\"a}rung von hBambi-ECD gelegt, welche weitere Klarheit in die Funktionalit{\"a}t dieses Modulators der BMP-/GDF-vermittelten Signalweiterleitung bringen wird. Ebenso sind erste das Verst{\"a}ndnis der ICD aufkl{\"a}rende Ergebnisse erzielt worden, die das Fundament f{\"u}r weitere Experimente und darauf folgende Kenntnisgewinne darstellen werden.},
  subject      = {Knochen-Morphogenese-Proteine},
  language  = {de}
}