@phdthesis{Dusik2015,
  author    = {Dusik, Verena},
  title     = {Immunhistochemische und funktionelle Charakterisierung der Mitogen-aktivierten Proteinkinase p38 in der inneren Uhr von Drosophila melanogaster},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-124636},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Circadianes und Stress-System sind zwei physiologische Systeme, die dem Organismus helfen sich an Ver{\"a}nderungen ihrer Umwelt anzupassen. W{\"a}hrend letzteres spontane und schnelle Antworten auf akute, unvorhersehbare Umweltreize liefert, sagt das circadiane System t{\"a}glich wiederkehrende Ereignisse vorher and bereitet den Organismus so vorzeitig auf diese nahende Umweltver{\"a}nderung vor. Dennoch, trotz dieser unterschiedlichen Reaktionsmechanismen agieren beide Systeme nicht komplett autonom. Studien der vergangen Jahre belegen vielmehr eine Interaktion beider Systeme. So postulieren sie zum einem Unterschiede in der Stressantwort in Abh{\"a}ngigkeit von der Tageszeit zu der der Reiz auftritt und weisen zugleich auf eine Zunahme von gest{\"o}rten biologischen Tagesrhythmen, wie zum Beispiel Schlafst{\"o}rungen, in Folge von unkontrollierten oder exzessiven Stress hin. Ebenso liefern k{\"u}rzlich durchgef{\"u}hrte Studien an Vertebraten und Pilzen Hinweise, dass mit p38, eine Stress-aktivierte Kinase, an der Signalweiterleitung zur inneren Uhr beteiligt ist (Hayashi et al., 2003), sogar durch dieses endogene Zeitmesssystem reguliert wird (Vitalini et al., 2007; Lamb et al., 2011) und deuten damit erstmals eine m{\"o}gliche Verbindung zwischen Stress-induzierten und regul{\"a}ren rhythmischen Anpassungen des Organismus an Umweltver{\"a}nderungen an. Molekulare und zellul{\"a}re Mechanismen dieser Verkn{\"u}pfung sind bisher noch nicht bekannt. W{\"a}hrend die Rolle von p38 MAPK bei der Stress- und Immunantwort in Drosophila melanogaster gut charakterisiert ist, wurden Expression und Funktion von p38 in der inneren Uhr hingegen bislang nicht untersucht. Die hier vorliegende Arbeit hatte daher zum Ziel mittels immunhistochemischer, verhaltensphysiologischer und molekularer Methoden eine m{\"o}gliche Rolle der Stress-aktivierten Kinase im circadianen System der Fliege aufzudecken. Antik{\"o}rperf{\"a}rbungen sowie Studien mit Reporterlinien zeigen deutliche F{\"a}rbesignale in den s-LNv, l-LNv und DN1a und erbringen erstmals einen Nachweis f{\"u}r p38 Expression in den Uhrneuronen der Fliege. Ebenso scheint die Aktivit{\"a}t von p38 MAPK in den DN1a uhrgesteuert zu sein. So liegt p38 vermehrt in seiner aktiven Form in der Dunkelphase vor und zeigt, neben seiner circadian regulierten Aktivierung, zus{\"a}tzlich auch eine Inaktivierung durch Licht. 15-Minuten-Lichtpulse in der subjektiven Nacht f{\"u}hren zu einer signifikanten Reduktion von aktivierter, phosphorylierter p38 MAPK in den DN1a von Canton S Wildtypfliegen im Vergleich zu Fliegen ohne Lichtpuls-Behandlung. Aufzeichnungen der Lokomotoraktivit{\"a}t offenbaren zus{\"a}tzlich die Notwendigkeit von p38 MAPK f{\"u}r wildtypisches Timing der Abendaktivit{\"a}t sowie zum Erhalt von 24-Stunden-Verhaltensrhythmen unter konstanten Dauerdunkel-Bedindungen. So zeigen Fliegen mit reduzierten p38 Level in Uhrneuronen einen verz{\"o}gerten Beginn der Abendaktivit{\"a}t und stark verl{\"a}ngerte Freilaufperioden. In {\"U}bereinstimmung mit Effekten auf das Laufverhalten scheint dar{\"u}ber hinaus die Expression einer dominant-negativen Form von p38b in Drosophila's wichtigsten Uhrneuronen eine versp{\"a}tete nukle{\"a}re Translokation von Period zur Folge zu haben. Westernblots legen zus{\"a}tzlich einen Einfluss von p38 auf den Phosphorylierungsgrad von Period nahe und liefern damit einen m{\"o}gliche Erkl{\"a}rung f{\"u}r den versp{\"a}teten Kerneintritt des Uhrproteins. Abschließende St{\"u}tzung der Westernblotergebnisse bringen in vitro Kinasenassays und deuten auf p38 als eine potentielle „Uhrkinase" hin, welche auch in vivo Period an Serin 661 sowie weiteren potentiellen Phosphorylierungsstellen phosphorylieren k{\"o}nnte. Zusammengenommen deuten die Ergebnisse der hier vorliegenden Arbeit eindeutig auf eine bedeutende Rolle von p38, neben dessen Funkion im Stress-System, auch im circadianen System der Fliege hin und offenbaren damit die M{\"o}glichkeit, dass p38 als Schnittstelle zwischen beider Systeme fungiert.},
  subject      = {Taufliege},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Stoll2015,
  author    = {Stoll, Georg},
  title     = {Identification of the mRNA-associated TOP3β- TDRD3-FMRP (TTF) -complex and its implication for neurological disorders},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-111440},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {The propagation of the genetic information into proteins is mediated by messenger- RNA (mRNA) intermediates. In eukaryotes mRNAs are synthesized by RNA- Polymerase II and subjected to translation after various processing steps. Earlier it was suspected that the regulation of gene expression occurs primarily on the level of transcription. In the meantime it became evident that the contribution of post- transcriptional events is at least equally important. Apart from non-coding RNAs and metabolites, this process is in particular controlled by RNA-binding proteins, which assemble on mRNAs in various combinations to establish the so-called "mRNP- code". In this thesis a so far unknown component of the mRNP-code was identified and characterized. It constitutes a hetero-trimeric complex composed of the Tudor domain-containing protein 3 (TDRD3), the fragile X mental retardation protein (FMRP) and the Topoisomerase III beta (TOP3β) and was termed TTF (TOP3β-TDRD3-FMRP) -complex according to its composition. The presented results also demonstrate that all components of the TTF-complex shuttle between the nucleus and the cytoplasm, but are predominantly located in the latter compartment under steady state conditions. Apart from that, an association of the TTF-complex with fully processed mRNAs, not yet engaged in productive translation, was detected. Hence, the TTF-complex is a component of „early" mRNPs. The defined recruitment of the TTF-complex to these mRNPs is not based on binding to distinct mRNA sequence-elements in cis, but rather on an interaction with the so-called exon junction complex (EJC), which is loaded onto the mRNA during the process of pre-mRNA splicing. In this context TDRD3 functions as an adapter, linking EJC, FMRP and TOP3β on the mRNP. Moreover, preliminary results suggest that epigenetic marks within gene promoter regions predetermine the transfer of the TTF-complex onto its target mRNAs. Besides, the observation that TOP3β is able to catalytically convert RNA-substrates disclosed potential activities of the TTF-complex in mRNA metabolism. In combination with the already known functions of FMRP, this finding primarily suggests that the TTF-complex controls the translation of bound mRNAs. In addition to its role in mRNA metabolism, the TTF-complex is interesting from a human genetics perspective as well. It was demonstrated in collaboration with researchers from Finland and the US that apart from FMRP, which was previously linked to neurocognitive diseases, also TOP3β is associated with neurodevelopmental disorders. Understanding the function of the TTF-complex in mRNA metabolism might hence provide important insight into the etiology of these diseases.},
  subject      = {Messenger-RNS},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Grosz2015,
  author    = {Grosz, Magdalena Urszula},
  title     = {Identification of phagosomal escape relevant factors in Staphylococcus aureus infection},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-121981},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Staphylococcus aureus is a facultative Gram-positive human pathogen which can cause different severe infections. Staphylococci are phagocytosed by professional and non-professional phagocytes; they are strongly cytotoxic against eukaryotic cells and have been proposed to play a role in immune evasion by spreading within migrating phagocytes. This study investigated the post invasive events upon S. aureus infection. Strains which are able to escape the phagosome were identified and the responsible toxins were determined. Thereby innovative insights into host pathogen interaction were obtained. A novel class of small amphipathic peptides with strong surfactant-like properties, the phenol soluble modulins, particularly PSMα as well as the leukocidin LukAB, are involved in phagosomal escape of the clinical S. aureus strains LAC, MW2 and 6850 in non-professional and professional phagocytes. Whereas, PSMβ, δ-toxin, α-toxin, β-toxin or phosphatidyl inositol-dependent phospholipase C did not affect phagosomal escape. By blocking the bacterial DNA-dependent RNA polymerase with rifampicin phagosomal escape is determined to start approximately 2.5 hours post infection. Phagosomal escape further was required for intracellular replication of S. aureus. Strains which are not able to escape cannot replicate in the acidic vacuole, whereas, the host cytoplasm offers a rich milieu for bacterial replication. Additionally, phagosomal escape, with intracellular bacterial replication induces the subsequent host cell death. This could be confirmed by an infection assay including S. aureus knockout mutants in psmα or lukAB which were significantly less cytotoxic, compared with those infected with escape-positive wild type strains. Further, this study showed that phagosomal escape is not only mediated by bacterial toxins. Since, the phagocyte-specific cognate receptors for both escape relevant toxins, FPR2 (PSMα receptor) and CD11b (LukAB receptor) are produced in epithelial and endothelial cells only after infection with S. aureus in a calcium dependent fashion. The knockdown of both receptors using siRNA prevents S. aureus to escape the phagosome. Furthermore, blocking intracellular calcium release with the inositol trisphosphate receptor (IP3R) inhibitor 2-APB prohibits upregulation of fpr2 and cd11b and subsequently phagosomal escape of S. aureus. To conclude, the current study clarifies that phagosomal escape and host cell death are interplay of both, bacterial toxins and host cell factors. Staphylococcus aureus ist ein fakultativ Gram-positives Humanpathogen, dass verschiedene schwerwiegende Infektionen verursachen kann. Staphylokokken werden von professionellen und nicht-professionellen Phagozyten (Fresszellen) zu gleich aufgenommen. Desweitern sind sie stark zytotoxisch f{\"u}r eukaryotische Zellen. Außerdem wird vermutet, dass sie sich mittels migrierender Phagozyten dem angeborenen Immunsystem entziehen k{\"o}nnen. In dieser Studie werden die post-invasiven Ereignisse w{\"a}hrend einer Staphylokokken Infektion untersucht. Im Detail wurden St{\"a}mme identifiziert die aus den Phagosomen entkommen k{\"o}nnen und die daf{\"u}r verantwortlichen Toxine. Im Zuge dessen wurden neue Erkenntnisse der Interaktion zwischen Bakterien und Wirtszellen gewonnen. Eine neue Klasse von kleinen amphiphatischen Peptiden mit starken grenzfl{\"a}chenaktiven Eigenschaften (Surfactant), die sogenannten Phenol soluble modulins (PSMs) im Besonderen PSMα sowie das Leukozidin LukAB, sind am phagosomalen Ausbruch der klinisch relevanten S. aureus St{\"a}mmen LAC, MW2 und 6850 in nicht professionellen und professionellen Phagozyten involviert. Hingegen, sind PSMβ, δ-toxin, α-toxin, β-toxin oder Phosphatidylinositol abh{\"a}ngige Phospholipase C nicht am phagosomalen Ausbruch beteiligt. Durch die Hemmung der bakteriellen DNA-abh{\"a}ngigen RNA Polymerase mit Rifampicin wurde der Zeitpunkt f{\"u}r den Ausbruch auf etwa 2,5 Stunden nach der Infektion eingegrenzt. Der phagosomale Ausbruch ist weiterhin f{\"u}r die intrazellul{\"a}re Replikation von S. aureus notwendig. W{\"a}hrend St{\"a}mme, die nicht ausbrechen k{\"o}nnen in der anges{\"a}uerten Vakuole nicht replizieren k{\"o}nnen, bietet das Zytoplasma ein reichhaltiges Milieu f{\"u}r die Vermehrung. Zudem wird der Pathogen induzierte Zelltod erst nach dem phagosomalen Ausbruch und mit anschließender Vermehrung erm{\"o}glicht. Nachgewiesen wurde dies mittels psmα und lukAB defizienten Mutanten welche signifikant weniger zytotoxisch waren als der Wildtyp Stamm. Diese Studie zeigt dar{\"u}ber hinaus, dass der phagosomale Ausbruch nicht nur durch bakterielle Toxine vermittelt wird. Sondern, dass die Phagozyten-spezifischen Rezeptoren f{\"u}r beide relevanten Toxine, FPR2 (PSMα Rezeptor) und CD11b (LukAB Rezeptor), in Epithel- und Endothelzellen nach Infektion mit S. aureus calciumabh{\"a}ngig produziert werden und f{\"u}r den Ausbruch notwendig sind. Der knockdown beider Rezeptoren mittels siRNA verhindert den Ausbruch. Wird der intrazellul{\"a}re Calciumstrom mittels des Inositoltrisphosphat Rezeptor (IP3R) Inhibitor 2-APB blockiert k{\"o}nnen die Gene fpr2 und cd11b nicht hochreguliert werden und der Ausbruch wird ebenfalls verhindert. Folglich zeigt diese Studie, dass der phagosomale Ausbruch und Pathogen induzierte Zelltod sowohl durch bakterielle Toxine als auch Wirtsfaktoren vermittelt wird.},
  subject      = {Phagosom},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Winkler2015,
  author    = {Winkler, Ann-Cathrin Nicole},
  title     = {Identification of human host cell factors involved in \(Staphylococcus\) \(aureus\) 6850 infection},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-114300},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Staphylococcus aureus is both a human commensal and a pathogen. 20\%-30\% of all individuals are permanently or occasionally carriers of S. aureus without any symptoms. In contrast to this, S. aureus can cause life-threatening diseases e.g. endocarditis, osteomyelitis or sepsis. Here, the increase in antibiotic resistances makes it more and more difficult to treat these infections and hence the number of fatalities rises constantly. Since the pharmaceutical industry has no fundamentally new antibiotics in their pipeline, it is essential to better understand the interplay between S. aureus and the human host cell in order to find new, innovative treatment options. In this study, a RNA interference based whole genome pool screen was performed to identify human proteins, which play a role during S. aureus infections. Since 1,600 invasion and 2,271 cell death linked factors were enriched at least 2 fold, the big challenge was to filter out the important ones. Here, a STRING pathway analysis proved to be the best option. Subsequently, the identified hits were validated with the help of inhibitors and a second, individualised small interfering RNA-based screen. In the course of this work two important steps were identified, that are critical for host cell death: the first is bacterial invasion, the second phagosomal escape. The second step is obligatory for intracellular bacterial replication and subsequent host cell death. Invasion in turn is determining for all following events. Accordingly, the effect of the identified factors towards these two crucial steps was determined. Under screening conditions, escape was indirectly measured via intracellular replication. Three inhibitors (JNKII, Methyl-beta-cyclodeytrin, 9-Phenantrol) could be identified for the invasion process. In addition, siRNAs targeted against 16 different genes (including CAPN2, CAPN4 and PIK3CG), could significantly reduce bacterial invasion. Seven siRNAs (FPR2, CAPN4, JUN, LYN, HRAS, AKT1, ITGAM) were able to inhibit intracellular replication significantly. Further studies showed that the IP3 receptor inhibitor 2-APB, the calpain inhibitor calpeptin and the proteasome inhibitor MG-132 are able to prevent phagosomal escape and as a consequence intracellular replication and host cell death. In this context the role of calpains, calcium, the proteasome and the mitochondrial membrane potential was further investigated in cell culture. Here, an antagonistic behaviour of calpain 1 and 2 during bacterial invasion was observed. Intracellular calcium signalling plays a major role, since its inhibition protects host cells from death. Beside this, the loss of mitochondrial membrane potential is characteristic for S. aureus infection but not responsible for host cell death. The reduction of membrane potential can be significantly diminished by the inhibition of the mitochondrial Na+/Ca2+ exchanger. All together, this work shows that human host cells massively contribute to different steps in S. aureus infection rather than being simply killed by bacterial pore-forming toxins. Various individual host cell factors were identified, which contribute either to invasion or to phagosomal escape and therefore to S. aureus induced cytotoxicity. Finally, several inhibitors of S. aureus infection were identified. One of them, 2-APB, was already tested in a sepsis mouse model and reduced bacterial load of kidneys. Thus, this study shows valuable evidence for novel treatment options against S. aureus infections, based on the manipulation of host cell signalling cascades.},
  subject      = {Staphylococcus aureus},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Fliesser2015,
  author    = {Fließer, Mirjam},
  title     = {Hypoxia and hypoxia-inducible factor 1α modulate the immune response of human dendritic cells against Aspergillus fumigatus},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-121392},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {The mold Aspergillus fumigatus causes life-threatening infections in immunocompromised patients. Over the past decade new findings in research have improved our understanding of A. fumigatus-host interactions. One of them was the detection of localized areas of tissue hypoxia in the lungs of mice infected with A. fumigatus. The transcription factor hypoxia-inducible factor 1α (HIF 1α) is known as the central regulator of cellular responses to hypoxia. Under normoxia, this constitutively expressed protein is degraded by oxygen-dependent mechanisms in most mammalian cell types. Interaction with pathogens can induce HIF 1α stabilization under normoxic conditions in innate immune cells. Bacterial infection models revealed that hypoxic microenvironments and signaling via HIF 1α modulate functions of host immune cells. Moreover, it was recently described that in murine phagocytes, HIF 1α expression is essential to overcome an A. fumigatus infection. However, the influence of hypoxia and the role of HIF 1α signaling for anti-A. fumigatus immunity is still poorly understood, especially regarding dendritic cells (DCs), which are important regulators of anti-fungal immunity. In this study, the functional relevance of hypoxia and HIF 1α signaling in the response of human DCs against A. fumigatus has been investigated. Hypoxia attenuated the pro-inflammatory response of DCs against A. fumigatus during the initial infection as shown by genome-wide microarray expression analyses and cytokine quantification. The up-regulation of maturation-associated molecules on DCs stimulated with A. fumigatus under hypoxia was reduced; however, these DCs possessed an enhanced capacity to stimulate T cells. This study thereby revealed divergent influence of hypoxia on anti-A. fumigatus DC functions that included both, inhibiting and enhancing effects. HIF-1α was stabilized in DCs following stimulation with A. fumigatus under normoxic and hypoxic conditions. This stabilization was partially dependent on Dectin-1, the major receptor for A. fumigatus on human DCs. Using siRNA-based HIF 1α silencing combined with gene expression microarrays, a modulatory effect of HIF-1α on the anti-fungal immune response of human DCs was identified. Specifically, the transcriptomes of HIF-1α silenced DCs indicated that HIF-1α enhanced DC metabolism and cytokine release in response to A. fumigatus under normoxic and hypoxic conditions. This was confirmed by further down-stream analyses that included quantification of glycolytic activity and cytokine profiling of DCs. By that, this study demonstrated functional relevance of HIF 1α expression in DCs responding to A. fumigatus. The data give novel insight into the cellular functions of HIF 1α in human DCs that include regulation of the anti-fungal immune response under normoxia and hypoxia. The comprehensive transcriptome datasets in combination with the down-stream protein analyses from this study will promote further investigations to further characterize the complex interplay between hypoxia, activation of Dectin-1 and HIF-1α signaling in host responses against A. fumigatus.},
  subject      = {Immunologie},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Konrad2015,
  author    = {Konrad, Tillmann},
  title     = {Governance of Protected Areas in West Africa - The case of the W-Arly-Pendjari (WAP) Complex in Benin and Burkina Faso},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-115331},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Protected areas are the central strategy for preserving biodiversity in the face of overexploitation and global change. To ensure their long-term survival, however, these areas may not be regarded as last havens of wilderness, but as complex social-ecological systems. Modern approaches of protected area (PA) management support this view by balancing conservation and development issues in a sustainable way and adapted to the local context. However, success of these strategies in achieving their aims so far remains limited. This study therefore aimed at analysing processes and outcomes of PA co-management approaches implemented in a large transfrontier conservation area in West Africa. The W-Arly-Pendjari (WAP) complex spans over more than 30.000 square km in Benin, Burkina Faso and Niger and is composed of approximately 20 subunits. Due to national legal and administrative variety as well as a high diversity of local (project) implementation approaches, the general setting resembled a quasi-experimental design facilitating comparative studies. A mix of quantitative (e.g. survey of 549 households) and qualitative (e.g. expert interviews, literature review) methods was used to evaluate the institutional and organisational differences of PA management approaches implemented in the different parts of WAP belonging to Benin and Burkina Faso. I included an analysis of contextual factors (e.g. land-cover-change) and ecological data, but concentrated on the role of local resource users within the co-management arrangements and the effectiveness of governance regimes to deliver positive socio-economic outputs. Exploring the question whether promotion of development in PA surroundings indeed stipulates conservation success (and vice versa) remained challenging: the lack of sound ecological data, a general mismatch of spatial scale in existing data sets, as well as the high complexity of realities on the ground made me refrain from using simplified proxy indicators and (statistical) modelling approaches. I found that the Sudano-Sahelian context is a very difficult one for the implementation of effective participation approaches in the short-term. Political, demographic, socio-economic as well as ecological factors generated a very dynamic situation characterized by limited financial and natural resources as well as weak institutional and organisational settings. Arenas of interaction were often marked rather by a high degree of distrust and competition than by cooperation among actors. Amid all rhetoric, participation in most cases was hence limited to the transfer of (sparse) information, regulated resource access and financial funds. Options for participation of local resource users in decision-making arenas were generally scarce. Underlying processes were dominated by opacity and often low accountability of actors on all levels. Negative, but also positive affection of local residents by PA existence and management hence was high. Governance regimes of the complex performed very differently with regard to their ability of effectively empowering local village participatory bodies (vpb), generating and distributing benefits to individuals and village communities as well as providing mechanisms of conflict resolution. People around Pendjari enjoyed a relative wealth of high value benefits, while negative impacts caused by human-wildlife conflicts were widespread around the complex. Autochthonous farmers usually were better integrated in incentive schemes than were newcomers or herders. While there was functional separation of actors' roles in all parts of WAP, these roles differed significantly between blocks. Existence and functioning of village participatory bodies ameliorated the situation for local resource users fundamentally, as they acted as cut-points between different networks (governmental hierarchies, private concessionaires and local resource users). Vpbs in the Pendjari region proved to be most advanced in their capacity to push resource users' claims in action arenas on the micro-level. Via their union, these associations also managed to impact arenas on the meso- and the macro scale. Project interventions often had catalyst functions to empower local resource users and their vbps. However, they also contributed to social imbalance and intra-organisational competition. My results represent a snapshot of an ongoing process to establish effective co-governance regimes in the WAP-area. Though I identified a large scope of shortcomings, there were also very promising initiatives underway. This work is therefore meant to foster future research and further positive development by giving guidance scholars and decision-makers form the local to the global level alike.},
  subject      = {Gesch{\"u}tzte Natur},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Fischer2015,
  author    = {Fischer, Robin},
  title     = {Generating useful tools for future studies in the center of the circadian clock - defined knockout mutants for PERIOD and TIMELESS},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-119141},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {To unravel the role of single genes underlying certain biological processes, scientists often use amorphic or hypomorphic alleles. In the past, such mutants were often created by chance. Enormous approaches with many animals and massive screening effort for striking phenotypes were necessary to find a needle in the haystack. Therefore at the beginning chemical mutagens or radiation were used to induce mutations in the genome. Later P-element insertions and inaccurate jump-outs enabled the advantage of potential larger deletions or inversions. The mutations were characterized and subsequently kept in smaller populations in the laboratories. Thus additional mutations with unknown background effects could accumulate. The precision of the knockout through homologous recombination and the additional advantage of being able to generate many useful rescue constructs that can be easily reintegrated into the target locus made us trying an ends-out targeting procedure of the two core clock genes period and timeless in Drosophila melanogaster. Instead of the endogenous region, a small fragment of approximately 100 base pairs remains including an attP-site that can be used as integration site for in vitro created rescue constructs. After a successful ends-out targeting procedure, the locus will be restored with e.g. flies expressing the endogenous gene under the native promoter at the original locus coupled to a fluorescence tag or expressing luciferase. We also linked this project to other research interests of our work group, like the epigenetic related ADAR-editing project of the Timeless protein, a promising newly discovered feature of time point specific timeless mRNA modification after transcription with yet unexplored consequences. The editing position within the Timeless protein is likewise interesting and not only noticed for the first time. This will render new insights into the otherwise not-satisfying investigation and quest for functional important sequences of the Timeless protein, which anyway shows less homology to other yet characterized proteins. Last but not least, we bothered with the question of the role of Shaggy on the circadian clock. The impact of an overexpression or downregulation of Shaggy on the pace of the clock is obvious and often described. The influence of Shaggy on Period and Timeless was also shown, but for the latter it is still controversially discussed. Some are talking of a Cryptochrome stabilization effect and rhythmic animals in constant light due to Shaggy overexpression, others show a decrease of Cryptochrome levels under these conditions. Also the constant light rhythmicity of the flies, as it was published, could not be repeated so far. We were able to expose the conditions behind the Cryptochrome stabilization and discuss possibilities for the phenomenon of rhythmicity under constant light due to Shaggy overexpression.},
  subject      = {Biologische Uhr},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Endt2015,
  author    = {Endt, Daniela},
  title     = {Fanconi An{\"a}mie : Entwicklung von h{\"a}matopoetischen Mosaiken sowie funktionelle Studien von FANCO (RAD51C) und FANCN (PALB2)},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-127836},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Zur Wahrung der Genomstabilit{\"a}t entwickelten sich verschiedene Reparaturmechanismen, deren Defekte zu diversen Erkrankungen f{\"u}hren. Der 1927 erstmals beschriebenen Fanconi An{\"a}mie (FA) (Fanconi 1927) liegt eine fehlerhafte Reparatur der DNA-Doppelstrang-Quervernetzung zugrunde. Als Ursache wurden Defekte innerhalb des FA/BRCA-Weges lokalisiert, welche zur Chromosomeninstabilit{\"a}t f{\"u}hren. Das Krankheitsbild der autosomal rezessiven oder X-chromosomalen Erkrankung wird meist von kongenitalen Fehlbildungen, progressivem Knochenmarkversagen sowie bereits im jugendlichen Alter erh{\"o}hten Tumor-raten und An{\"a}mien gepr{\"a}gt. Bisher wurden Defekte in 19 verschiedenen Genen als urs{\"a}chlich f{\"u}r diese Erkrankung diskutiert. Anhand des betroffenen Gens k{\"o}nnen nur begrenzt R{\"u}ckschl{\"u}sse auf die Auspr{\"a}-gung des Ph{\"a}notyps geschlossen werden, vielmehr scheinen die Art der Mutation und deren Position im Gen mit der Schwere der Erkrankung zu korrelieren. Im Laufe der Zeit wurden immer mehr Patienten mit mild ausgepr{\"a}gtem Erkrankungsbild beobachtet. Eine m{\"o}gliche Erkl{\"a}rung hierf{\"u}r liefern milde Mutationen, eine weitere das Vorhandensein von Mosaiken blutbildender Zellen. Zu letzterem f{\"u}hrt die Reversion einer der beiden Mutationen. Diese Art der „nat{\"u}rlichen Gentherapie" wurde bei 10-30\% der FA-Patienten beobachtet. Um die Entwicklung von Reversionen besser zu verstehen, erfolgte im Rahmen dieser Arbeit die Untersuchung verschiedener Zelllinien von 5 Patienten im Alter von 11 (Pat. 5) bis 33 (Pat. 4) Jahren. Die FA-A-Patienten 1 und 2 wurden bereits von Gross et al. 2002 als Mosaikpatienten beschrieben. F{\"u}r die weiteren Patienten f{\"u}hrten unterschiedliche Aspekte, wie normale Blutwerte, MMC-tolerante lympho-blastoide Zelllinien und gDNA-Analysen des Blutes zum Mosaikverdacht. N{\"a}here Analysen best{\"a}tigten f{\"u}r die FA-D2-Patienten (Pat. 4, 5) ebenfalls das Vorliegen einer Reversion in den Blutzellen. Allen Patienten gemein war die Reversion in Form einer R{\"u}ckmutation (Pat. 1: c.971T>G, Pat. 2: c.856 C>T, Pat. 4: c.3467-2A>G, Pat. 5: c.3707G>A), welche meist in einem oder in der N{\"a}he eines Mutationsmotives vorlag. Zur Einsch{\"a}tzung des Mosaikstatus in den Patientenblutzellen wurden, neben der meist mehrj{\"a}hrigen Be-obachtung der Blutwerte (Thrombo-, Mono-, Granulo-, Lymphozyten, H{\"a}moglobin), gDNA-, Chromoso-menbruch- und Zellzyklusanalysen durchgef{\"u}hrt. Chromosomenbruchanalysen von Metaphasen der T-Lymphozyten der Patienten 4 und 5 zeigten nach MMC-Behandlung die mosaik-typische bimodale Vertei-lung der Chromosomenbruchraten. Die nur moderat erh{\"o}hten Bruchraten in Metaphasen des Patienten 1 sprachen f{\"u}r eine starke Reversion. Zur besseren Absch{\"a}tzung des Mosaikstatus wurden Zellzyklusanaly-sen an Mischungsreihen aus FA- und nicht FA- Blut durchgef{\"u}hrt. Die Detektionsgrenze f{\"u}r FA-Mosaike lag bei einem Anteil von 30\% Zellen mit spontanem/MMC-induziertem G2-Phasen-Arrest. In Anlehnung an Mischungskurven wurden f{\"u}r die vier Patienten Reversionen von 0\% (Pat. 4) bis 90-95\% (Pat. 2) ange-nommen. Die gDNA-Analyse MACS-sortierter T-/B-Lympho-, Mono- und Granulozyten sowie von Fib-roblasten und lymphoblastoiden Zelllinien erm{\"o}glichte einen detaillierten Einblick in die Mosaikstatus auf molekularer Ebene. Wir fanden bei allen Patienten einen unterschiedlich stark ausgepr{\"a}gten Mosaikstatus ihrer Blutzellreihen. Tendenziell scheinen die Reversionsgrade mit der Zell-Lebensdauer korrelieren, hier-bei zeigen kurzlebige Zellen (Mono-, Granulo-, B-Lymphozyten) h{\"o}here Reversionsgrade als langlebige T-Lymphozyten. Das Auftreten von gleichen Reversionen in allen Zelllinien l{\"a}sst eine Reversion in einer gemeinsamen Vorl{\"a}uferzelle vermuten. Als Besonderheit fanden wir, unseren Erachtens erstmalig, eine komplette Reversion einer Knochenmark-Fibroblastenzelllinie (Pat. 1). H{\"a}ufig in Kultur stattfindende Re-versionen in lymphoblastoiden Zelllinien beobachteten wir f{\"u}r alle vier Patienten. Die Mosaikentstehung im Patientenblut konnte mit allen Methoden best{\"a}tigt werden. Jede Methode wies Vor- und Nachteile auf. Zur Absch{\"a}tzung der Mosaikstatus empfiehlt sich deshalb eine Kombination der Methoden. Ein weiteres Projekt besch{\"a}ftigte sich mit Interaktionen des FANCO (RAD51C) innerhalb der RAD51 Paraloge (RAD51B, -C, -D, XRCC2, XRCC3) und mit RAD51. Die Analysen erfolgten im Mammalian Two- und Three-Hybrid (M2H/M3H) System. Die Untersuchungen best{\"a}tigten die meisten der bisher detektierten Interaktionen, welche zur Ausbildung des RAD51C-XRCC3 Komplexes und des, aus den Subkomplexen RAD51B-RAD51C (BC) und RAD51D-XRCC2 (DX2) bestehenden, BCDX2-Komplex f{\"u}hren. Die M3H-Analysen weisen auf eine wichtige Rolle des RAD51B-Proteins bei der Auspr{\"a}gung dieses Komplexes hin. Es scheint die Ausbildung der RAD51C-RAD51D-Interaktion erst zu erm{\"o}glichen und zus{\"a}tzlich, anders als bisher beobachtet, auch mit XRCC2 zu interagieren. Diese Interaktion wiederum wird durch die Anwesenheit von RAD51D stark gef{\"o}rdert. Unsere M2H-/M3H-Beobachtungen weisen darauf hin, dass die Ausbildung der Subkomplexe f{\"u}r die Entstehung des BDCX2-Komplexes wichtig ist und dieser vermutlich als Ringstruktur vorliegt. Zus{\"a}tzlich fanden wir Hinweise auf m{\"o}gliche Wechselwir-kungen zwischen den BCDX2- und den XRCC3-Komplexproteinen. Aufgrund der Beteiligung der Protei-ne an der Doppelstrangl{\"a}sionsreparatur wurde die Auswirkung von MMC-induzierten DNA-Sch{\"a}den un-tersucht. Diese f{\"u}hrten innerhalb der Subkomplexe zu gegens{\"a}tzlichen {\"A}nderungen der Interaktionsinten-sit{\"a}t. W{\"a}hrend die Substanz im DX2-Komplex zum Sinken der Interaktionsst{\"a}rke f{\"u}hrte, erh{\"o}hte sich diese im BC-Komplex. Die in der Literatur beschriebene und charakterisierte RAD51C-FANCN-Interation war im M2H-Test nicht darstellbar. M{\"o}glicherweise w{\"u}rde diese jedoch durch die Anwesenheit eines drit-ten Proteins gef{\"o}rdert werden. Zus{\"a}tzlich wurde ein RAD51C-Protein, welches die Patientenmutation R258H enthielt, {\"u}berpr{\"u}ft. Es zeigte nur in der M3H-Analyse, mit pMRAD51D und nativem RAD51B, nach Behandlung mit MMC eine reduzierte Interaktionsst{\"a}rke im Vergleich zum Wildtyp. Dies unter-streicht einmal mehr die als hypomorph beschriebene Mutation des Proteins. Das dritte Projekt, die angestrebte Strukturaufkl{\"a}rung des RAD51C-Proteins erwies sich als schwierig. Eine f{\"u}r eine Kristallisation ausreichende Proteinmenge konnte, weder im E. coli-System noch in Insektenzellen oder in Co-Expression mit seinem Interaktionspartner XRCC3, isoliert und aufgereinigt werden. Elektro-phoretische Mobility Shift Assays des CX3-Proteinkomplexes mit DNA-Strukturen (ssDNA, Open Fork, 3'-/ 5'-{\"U}berhang-Struktur), zeigten eine Bevorzugung des 3'-{\"U}berhang-DNA-Substrates. Diese Art der Analyse k{\"o}nnte in weiterf{\"u}hrenden Analysen zur Absch{\"a}tzung der Auswirkung von Patientenmutationen herangezogen werden. bb},
  subject      = {Fanconi An{\"a}mie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Kuhtz2015,
  author    = {Kuhtz, Juliane},
  title     = {Epimutationen humaner Keimzellen und Infertilit{\"a}t},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-108248},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Infertilit{\"a}t stellt in unserer heutigen Gesellschaft ein zunehmendes Problem dar. Bei der Suche nach den der Infertilit{\"a}t zugrunde liegenden Ursachen ger{\"a}t immer mehr die Epigenetik in den Fokus. Epigenetische Prozesse sind nicht nur in die Embryo-nalentwicklung und Wachstumsprozesse des Kindes involviert, sondern auch in korrekte Funktionsweisen von Gameten. St{\"o}rungen k{\"o}nnen die Fertilit{\"a}t beeintr{\"a}ch-tigen. Eine besondere Rolle spielen gepr{\"a}gte Gene, die auf einem ihrer Allele, je nach parentaler Herkunft, ein Imprint in Form von DNA-Methylierung tragen. Fehl-regulationen solcher gepr{\"a}gter Gene k{\"o}nnen zu Imprinting-Erkrankungen f{\"u}hren. Seit Einf{\"u}hrung der In-vitro-Fertilisation (IVF) wurden verschiedene assistierte Re-produktionstechniken (ART) entwickelt, um infertilen Paaren zu helfen. Die Sicher-heit dieser Techniken ist nicht abschließend gekl{\"a}rt. Immer wieder wird von nach ART-Behandlung geh{\"a}uft auftretenden Imprinting-Erkrankungen berichtet. Diese Erkrankungen stehen jedoch eher in Zusammenhang mit der zugrunde liegenden Infertilit{\"a}t, als mit ART selbst. Dennoch ist es notwendig zu untersuchen inwieweit sich ART eventuell auf den Gesundheitszustand dieser Kinder auswirken k{\"o}nnte. In der hier vorgelegten Arbeit wurde der Zusammenhang von Epigenetik, Infertilit{\"a}t und ART von verschiedenen Standpunkten aus beleuchtet. In humanen Spermien wurde die DNA-Methylierung verschiedener gepr{\"a}gter Gene hinsichtlich Epimutationen untersucht. ICSI (intracytoplasmatic sperm injection) und IMSI (intracytoplasmic morphologically selected sperm injection) sind verschiedene Techniken zur Selektion von Spermien f{\"u}r eine ART-Behandlung. Hier wurde un-tersucht, ob IMSI epigenetisch bessere Spermien selektiert als die konventionelle ICSI-Methode. Außerdem ist bekannt, dass in Spermienk{\"o}pfen fertiler und infertiler M{\"a}nner Vakuolen vorkommen k{\"o}nnen, deren epigenetische Bedeutung jedoch un-bekannt ist. Ob diese Vakuolen in Zusammenhang mit Epimutationen stehen k{\"o}nn-ten, wurde ebenfalls {\"u}berpr{\"u}ft. Dazu wurde bisulfitkonvertierte DNA weniger Sper-mien (11 je Probe) mithilfe der Limiting Dilution (LD)-Technik und Pyrosequenzie-rung analysiert. Insgesamt standen 880 Spermien f{\"u}r diese Untersuchung zur Ver-f{\"u}gung. Es konnte kein Unterschied zwischen IMSI- und ICSI-selektierten Spermien gefunden werden. Vorhandene Vakuolen im Spermienkopf beeintr{\"a}chtigten nicht die DNA-Methylierung der Gene hGTL2, hLIT1 und hPEG3. Ein weiteres Projekt befasste sich mit der Frage, inwieweit die Technik der In-vitro-Maturation (IVM) DNA-Methylierung in humanen Oocyten beeinflussen k{\"o}nnte. Bisulfitkonvertierte DNA einzelner humaner Oocyten wurde mit LD und Pyrose-quenzierung analysiert. Verglichen wurden IVM und in vivo gereifte Oocyten. Hier-f{\"u}r standen 139 Oocyten zur Verf{\"u}gung, wovon 90 mittels IVM und 49 in vivo gereift waren. Untersucht wurden vier gepr{\"a}gte Gene (hGTL2, hLIT1, hPEG3 und hSNRPN) und drei nicht gepr{\"a}gte Gene (hDNMT3Lo, hNANOG und hOCT4). Es konnten keine IVM-bedingten Epimutationen gefunden werden. Im dritten Projekt wurde untersucht, ob sich die DNA-Methylierung normaler Sper-mien von Spermien aus Oligozoospermie-Asthenozoospermie-Teratozoospermie (OAT)-Syndrom-Patienten unterscheidet. Eine weitere Frage war, ob Epimutationen einen Einfluss auf den ART-Ausgang haben. Untersucht wurden 54 Spermienpro-ben von Paaren in ART-Behandlung. Zur Untersuchung der DNA-Methylierungsmuster der gepr{\"a}gten Gene hGTL2 und hPEG3 sowie der beiden nicht gepr{\"a}gten Pluripotenzgene hNANOG und hOCT4 wurde die Methode Deep Bisulfite Sequencing (DBS) verwendet. Dies ist eine Next Generation Sequencing (NGS)-Technik, angewandt an bisulfitkonvertierter DNA. Diese Technik erm{\"o}glicht es mehrere Proben sowie Gene gleichzeitig zu analysieren. Es zeigte sich, dass OAT-Spermien, die zu einer Lebendgeburt gef{\"u}hrt hatten, sich epigenetisch nicht von normalen Spermien unterschieden. Besonders viele Epimutationen konnten hingegen in OAT-Spermien gefunden werden, die zu keiner Schwangerschaft ge-f{\"u}hrt hatten. Zwischen Spermien die zu einer Lebendgeburt oder keiner Schwan-gerschaft gef{\"u}hrt hatten, zeigten sich Unterschiede in der H{\"a}ufigkeit von hGTL2-Epimutationen. {\"U}ber die H{\"a}ufigkeit von Epimutationen konnte eine pr{\"a}diktive Aus-sage zum ART-Ausgang getroffen werden. Zusammenfassend konnte in dieser Arbeit festgestellt werden, dass sich eine H{\"a}u-fung von Epimutationen darauf auswirkt, ob eine Schwangerschaft erreicht werden kann oder nicht. Diese Epimutationen liegen bereits im parentalen Genom vor. Sie werden nicht durch ART verursacht. Allerdings muss man Techniken finden, mit denen man Gameten mit m{\"o}glichst wenig Epimutationen selektiert, um eine {\"U}ber-tragung solcher auf das Kind zu verhindern.},
  subject      = {Epigenetik},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Simann2015,
  author    = {Simann, Meike},
  title     = {Aufkl{\"a}rung der Effekte von Fibroblasten-Wachstumsfaktor 1 und 2 auf die Adipogenese und Osteogenese von prim{\"a}ren humanen Knochenmark-Stroma-Zellen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-119322},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Regulating and reverting the adipo-osteogenic lineage decision of trabecular human bone marrow stromal cells (hBMSCs) represents a promising approach for osteoporosis therapy and prevention. Fibroblast growth factor 1 (FGF1) and its subfamily member FGF2 were scored as lead candidates to exercise control over lineage switching processes (conversion) in favor of osteogenesis previously. However, their impact on differentiation events is controversially discussed in literature. Hence, the present study aimed to investigate the effects of these FGFs on the adipogenic and osteogenic differentiation and conversion of primary hBMSCs. Moreover, involved downstream signaling mechanisms should be elucidated and, finally, the results should be evaluated with regard to the possible therapeutic approach. This study clearly revealed that culture in the presence of FGF1 strongly prevented the adipogenic differentiation of hBMSCs as well as the adipogenic conversion of pre-differentiated osteoblastic cells. Lipid droplet formation was completely inhibited by a concentration of 25 ng/µL. Meanwhile, the expression of genetic markers for adipogenic initiation, peroxisome proliferator-activated receptor gamma 2 (PPARg2) and CCAAT/enhancer binding protein alpha (C/EBPa), as well as subsequent adipocyte maturation, fatty acid binding protein 4 (FABP4) and lipoprotein lipase (LPL), were significantly downregulated. Yet, the genetic markers of osteogenic commitment and differentiation were not upregulated during adipogenic differentiation and conversion under FGF supplementation, not supporting an event of osteogenic lineage switching. Moreover, when examining the effects on the osteogenic differentiation of hBMSCs and the osteogenic conversion of pre-differentiated adipocytic cells, culture in the presence of FGF1 markedly decreased extracellular matrix (ECM) mineralization. Additionally, the gene expression of the osteogenic marker alkaline phosphatase (ALP) was significantly reduced and ALP enzyme activity was decreased. Furthermore, genetic markers of osteogenic commitment, like the master regulator runt-related transcription factor 2 (RUNX2) and bone morphogenetic protein 4 (BMP4), as well as markers of osteogenic differentiation and ECM formation, like collagen 1 A1 (COL1A1) and integrin-binding sialoprotein (IBSP), were downregulated. In contrast, genes known to inhibit ECM mineralization, like ANKH inorganic pyrophosphate transport regulator (ANKH) and osteopontin (OPN), were upregulated. ANKH inhibition revealed that its transcriptional elevation was not crucial for the reduced matrix mineralization, perhaps due to decreased expression of ectonucleotide pyrophosphatase/phosphodiesterase 1 (ENPP1) that likely annulled ANKH upregulation. Like FGF1, also the culture in the presence of FGF2 displayed a marked anti-adipogenic and anti-osteogenic effect. The FGF receptor 1 (FGFR1) was found to be crucial for mediating the described FGF effects in adipogenic and osteogenic differentiation and conversion. Yet, adipogenic conversion displayed a lower involvement of the FGFR1. For adipogenic differentiation and osteogenic differentiation/conversion, downstream signal transduction involved the extracellular signal-regulated kinases 1 and 2 (ERK1/2) and the mitogen-activated protein kinase (MAPK)/ERK kinases 1 and 2 (MEK1/2), probably via the phosphorylation of FGFR docking protein FGFR substrate 2a (FRS2a) and its effector Ras/MAPK. The c-Jun N-terminal kinase (JNK), p38-MAPK, and protein kinase C (PKC) were not crucial for the signal transduction, yet were in part responsible for the rate of adipogenic and/or osteogenic differentiation itself, in line with current literature. Taken together, to the best of our knowledge, our study was the first to describe the strong impact of FGF1 and FGF2 on both the adipogenic and osteogenic differentiation and conversion processes of primary hBMSCs in parallel. It clearly revealed that although both FGFs were not able to promote the differentiation and lineage switching towards the osteogenic fate, they strongly prevented adipogenic differentiation and lineage switching, which seem to be elevated during osteoporosis. Our findings indicate that FGF1 and FGF2 entrapped hBMSCs in a pre-committed state. In conclusion, these agents could be applied to potently prevent unwanted adipogenesis in vitro. Moreover, our results might aid in unraveling a pharmacological control point to eliminate the increased adipogenic differentiation and conversion as potential cause of adipose tissue accumulation and decreased osteoblastogenesis in bone marrow during aging and especially in osteoporosis.},
  subject      = {Mesenchymzelle},
  language  = {en}
}