@article{BreitenbachLorenzDandekar2019,
  author    = {Breitenbach, Tim and Lorenz, Kristina and Dandekar, Thomas},
  title     = {How to steer and control ERK and the ERK signaling cascade exemplified by looking at cardiac insufficiency},
  series = {International Journal of Molecular Sciences},
  volume    = {20},
  journal   = {International Journal of Molecular Sciences},
  number    = {9},
  issn      = {1422-0067},
  doi       = {10.3390/ijms20092179},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-285164},
  year      = {2019},
  abstract  = {Mathematical optimization framework allows the identification of certain nodes within a signaling network. In this work, we analyzed the complex extracellular-signal-regulated kinase 1 and 2 (ERK1/2) cascade in cardiomyocytes using the framework to find efficient adjustment screws for this cascade that is important for cardiomyocyte survival and maladaptive heart muscle growth. We modeled optimal pharmacological intervention points that are beneficial for the heart, but avoid the occurrence of a maladaptive ERK1/2 modification, the autophosphorylation of ERK at threonine 188 (ERK\(^{Thr188}\) phosphorylation), which causes cardiac hypertrophy. For this purpose, a network of a cardiomyocyte that was fitted to experimental data was equipped with external stimuli that model the pharmacological intervention points. Specifically, two situations were considered. In the first one, the cardiomyocyte was driven to a desired expression level with different treatment strategies. These strategies were quantified with respect to beneficial effects and maleficent side effects and then which one is the best treatment strategy was evaluated. In the second situation, it was shown how to model constitutively activated pathways and how to identify drug targets to obtain a desired activity level that is associated with a healthy state and in contrast to the maleficent expression pattern caused by the constitutively activated pathway. An implementation of the algorithms used for the calculations is also presented in this paper, which simplifies the application of the presented framework for drug targeting, optimal drug combinations and the systematic and automatic search for pharmacological intervention points. The codes were designed such that they can be combined with any mathematical model given by ordinary differential equations.},
  language  = {en}
}
@article{JochmannElkenaniMohamedetal.2019,
  author    = {Jochmann, Svenja and Elkenani, Manar and Mohamed, Belal A. and Buchholz, Eric and Lbik, Dawid and Binder, Lutz and Lorenz, Kristina and Shah, Ajay M. and Hasenfuß, Gerd and Toischer, Karl and Schnelle, Moritz},
  title     = {Assessing the role of extracellular signal-regulated kinases 1 and 2 in volume overload-induced cardiac remodelling},
  series = {ESC Heart Failure},
  volume    = {6},
  journal   = {ESC Heart Failure},
  number    = {5},
  doi       = {10.1002/ehf2.12497},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-212735},
  pages     = {1015 -- 1026},
  year      = {2019},
  abstract  = {Aims Volume overload (VO) and pressure overload (PO) induce differential cardiac remodelling responses including distinct signalling pathways. Extracellular signal-regulated kinases 1 and 2 (ERK1/2), key signalling components in the mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathways, modulate cardiac remodelling during pressure overload (PO). This study aimed to assess their role in VO-induced cardiac remodelling as this was unknown. Methods and results Aortocaval fistula (Shunt) surgery was performed in mice to induce cardiac VO. Two weeks of Shunt caused a significant reduction of cardiac ERK1/2 activation in wild type (WT) mice as indicated by decreased phosphorylation of the TEY (Thr-Glu-Tyr) motif (-28\% as compared with Sham controls, P < 0.05). Phosphorylation of other MAPKs was unaffected. For further assessment, transgenic mice with cardiomyocyte-specific ERK2 overexpression (ERK2tg) were studied. At baseline, cardiac ERK1/2 phosphorylation in ERK2tg mice remained unchanged compared with WT littermates, and no overt cardiac phenotype was observed; however, cardiac expression of the atrial natriuretic peptide was increased on messenger RNA (3.6-fold, P < 0.05) and protein level (3.1-fold, P < 0.05). Following Shunt, left ventricular dilation and hypertrophy were similar in ERK2tg mice and WT littermates. Left ventricular function was maintained, and changes in gene expression indicated reactivation of the foetal gene program in both genotypes. No differences in cardiac fibrosis and kinase activation was found amongst all experimental groups, whereas apoptosis was similarly increased through Shunt in ERK2tg and WT mice. Conclusions VO-induced eccentric hypertrophy is associated with reduced cardiac ERK1/2 activation in vivo. Cardiomyocyte-specific overexpression of ERK2, however, does not alter cardiac remodelling during VO. Future studies need to define the pathophysiological relevance of decreased ERK1/2 signalling during VO.},
  language  = {en}
}
@article{TanBabakVenkatesanetal.2019,
  author    = {Tan, Aaron and Babak, Maria V. and Venkatesan, Gopalakrishnan and Lim, Clarissa and Klotz, Karl-Norbert and Herr, Deron Raymond and Cheong, Siew Lee and Federico, Stephanie and Spalluto, Giampiero and Ong, Wei-Yi and Chen, Yu Zong and Loo, Jason Siau Ee and Pastorin, Giorgia},
  title     = {Design, Synthesis and Evaluation of New Indolylpyrimidylpiperazines for Gastrointestinal Cancer Therapy},
  series = {Molecules},
  volume    = {24},
  journal   = {Molecules},
  number    = {20},
  issn      = {1420-3049},
  doi       = {10.3390/molecules24203661},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-193271},
  pages     = {3661},
  year      = {2019},
  abstract  = {Human A3 adenosine receptor hA3AR has been implicated in gastrointestinal cancer, where its cellular expression has been found increased, thus suggesting its potential as a molecular target for novel anticancer compounds. Observation made in our previous work indicated the importance of the carbonyl group of amide in the indolylpyrimidylpiperazine (IPP) for its human A2A adenosine receptor (hA2AAR) subtype binding selectivity over the other AR subtypes. Taking this observation into account, we structurally modified an indolylpyrimidylpiperazine (IPP) scaffold, 1 (a non-selective adenosine receptors' ligand) into a modified IPP (mIPP) scaffold by switching the position of the carbonyl group, resulting in the formation of both ketone and tertiary amine groups in the new scaffold. Results showed that such modification diminished the A2A activity and instead conferred hA3AR agonistic activity. Among the new mIPP derivatives (3-6), compound 4 showed potential as a hA3AR partial agonist, with an Emax of 30\% and EC50 of 2.89 ± 0.55 μM. In the cytotoxicity assays, compound 4 also exhibited higher cytotoxicity against both colorectal and liver cancer cells as compared to normal cells. Overall, this new series of compounds provide a promising starting point for further development of potent and selective hA3AR partial agonists for the treatment of gastrointestinal cancers.},
  language  = {en}
}
@article{FathyFawzyHintzscheetal.2019,
  author    = {Fathy, Moustafa and Fawzy, Michael Atef and Hintzsche, Henning and Nikaido, Toshio and Dandekar, Thomas and Othman, Eman M.},
  title     = {Eugenol exerts apoptotic effect and modulates the sensitivity of HeLa cells to cisplatin and radiation},
  series = {Molecules},
  volume    = {24},
  journal   = {Molecules},
  number    = {21},
  issn      = {1420-3049},
  doi       = {10.3390/molecules24213979},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-193227},
  pages     = {3979},
  year      = {2019},
  abstract  = {Eugenol is a phytochemical present in different plant products, e.g., clove oil. Traditionally, it is used against a number of different disorders and it was suggested to have anticancer activity. In this study, the activity of eugenol was evaluated in a human cervical cancer (HeLa) cell line and cell proliferation was examined after treatment with various concentrations of eugenol and different treatment durations. Cytotoxicity was tested using lactate dehydrogenase (LDH) enzyme leakage. In order to assess eugenol's potential to act synergistically with chemotherapy and radiotherapy, cell survival was calculated after eugenol treatment in combination with cisplatin and X-rays. To elucidate its mechanism of action, caspase-3 activity was analyzed and the expression of various genes and proteins was checked by RT-PCR and western blot analyses. Eugenol clearly decreased the proliferation rate and increased LDH release in a concentration- and time-dependent manner. It showed synergistic effects with cisplatin and X-rays. Eugenol increased caspase-3 activity and the expression of Bax, cytochrome c (Cyt-c), caspase-3, and caspase-9 and decreased the expression of B-cell lymphoma (Bcl)-2, cyclooxygenase-2 (Cox-2), and interleukin-1 beta (IL-1β) indicating that eugenol mainly induced cell death by apoptosis. In conclusion, eugenol showed antiproliferative and cytotoxic effects via apoptosis and also synergism with cisplatin and ionizing radiation in the human cervical cancer cell line.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Zundler2019,
  author    = {Zundler, Matthias},
  title     = {Einfluss der Phosphoglykolat-Phosphatase auf den Metabolismus von Signal-, Membran- und Speicherlipiden in murinen Embryonen und Lymphozyten},
  doi       = {10.25972/OPUS-16844},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-168442},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {Die Phosphoglykolat-Phosphatase PGP (fr{\"u}her auch als AUM bezeichnet) wurde in unserem Labor als Mitglied der HAD-Typ-Phosphatasen identifiziert. Die genetische Inaktivierung des Enzyms im gesamten Mausorganismus f{\"u}hrt ab E8.5 zu einer Wachstumsverz{\"o}gerung muriner Embryonen und bis E12.5 schließlich zu deren Tod. Im Gegensatz dazu sind M{\"a}use mit einer PGP-Inaktivierung in h{\"a}matopoetischen Zellen und im Endothel lebensf{\"a}hig und ph{\"a}notypisch unauff{\"a}llig. Neue Erkenntnisse schreiben dem Enzym neben einer Aktivit{\"a}t gegen{\"u}ber Phosphoglykolat auch Aktivit{\"a}ten gegen{\"u}ber Glycerin-3-phosphat (G3P), P-Erythronat und P-Lactat zu. Da diese Phosphatase-Aktivit{\"a}ten Auswirkungen auf den Lipidstoffwechsel nahelegen, wurde in der vorliegenden Arbeit mittels massenspektrometrischer Methoden der Einfluss der Phosphoglykolat-Phosphatase auf den Metabolismus von Signal-, Membran- und Speicherlipiden in murinen Embryonen und Lymphozyten untersucht. Nach Inaktivierung der PGP im gesamten Organismus wurden in E8.5-Embryonen erh{\"o}hte Diacylglycerin (DG)-, Triacylglycerin (TG)- und Sphingomyelin (SM)-Spiegel gemessen, w{\"a}hrend niedrigere Phosphatidylcholin (PC)-Level vorlagen. In PGP-inaktivierten Lymphozyten waren G3P-, DG-, TG-, PC- und SM-Level nicht ver{\"a}ndert. Daf{\"u}r kam es zu signifikanten Erh{\"o}hungen der Phosphatidylglycerol (PG*)- und Cardiolipin (CL)-Spiegel. Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass die PGP in unterschiedlichen Geweben differenzielle Effekte auf die Spiegel verschiedener Lipide hat. Dies deckt neue Funktionen der PGP f{\"u}r die Regulation des Lipidmetabolismus auf. Die vorliegende Arbeit stellt somit die Grundlage f{\"u}r weitere Untersuchungen {\"u}ber die genauen Ursachen und Folgen dieser Regulation dar und l{\"a}sst auf eine wichtige Rolle der PGP als metabolische Phosphatase im Organismus schließen.},
  subject      = {Phosphoglykolatphosphatase},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Link2019,
  author    = {Link, Samuel},
  title     = {Aldosteron-vermittelte oxidative Nierensch{\"a}digung - Einfluss der antioxidativen Abwehr},
  doi       = {10.25972/OPUS-18603},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-186037},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {Patienten mit erh{\"o}hten Aldosteronspiegeln zeigen eine gesteigerte Inzidenz f{\"u}r Malignome, insbesondere von Nierenzellkarzinomen. Das Ziel dieser Arbeit war es, die Aldosteron-vermittelte oxidative Nierensch{\"a}digung n{\"a}her zu analysieren sowie die auf Zellebene gezeigte Beeinflussung der antioxidativen Schutzmechanismen im lebenden Organismus nachzuweisen und m{\"o}gliche therapeutische Ansatzpunkte zu identifizieren. Dazu wurde ein Interventions-versuch {\"u}ber 28 Tage durchgef{\"u}hrt. Neben einer Aldosterongabe wurden folgende Interventionen verwendet: Spironolacton zur Blockade des Mineralkortikoid-Rezeptors (MR), Apocynin als Hemmstoff der NADPH-Oxidasen (Nox), L-NAME zur Blockade der NO-Synthasen (NOS), PDTC, einen Hemmstoff des Transkriptionsfaktors NF-kB sowie Sulforaphan, ein nat{\"u}rlicher Nrf2-Induktor. Eine weitere Gruppe erhielt Sulforaphan ohne additive Aldosterongabe. Die Nierensch{\"a}den wurden mittels histopathologischer Sch{\"a}digungsscores und der Anzahl an DNA-Doppelstrangbr{\"u}che analysiert. Die Beeinflussung der antioxidativen Abwehr wurde durch die Aktivierung des Transkriptionsfaktors Nrf2 und durch die Quantifizierung antioxidativer Enzyme bestimmt. Im Nierengewebe f{\"u}hrte Aldosteron zu einer Zunahme von oxidativem Stress. Histologisch zeigte sich ein Anstieg von glomerul{\"a}ren Sch{\"a}den. Auch kam es zu einer deutlichen Zunahme von Doppelstrangbr{\"u}chen der DNA. Des Weiteren konnten wir zeigen, dass Aldosteron auch in vivo zu einer Zunahme der Nrf2-Aktivit{\"a}t f{\"u}hrte, wobei sich dies auf Proteinebene nicht in einer (dauerhaften) Synthesesteigerung von antioxidativen Enzymen wiederspiegelte und keinen ausreichenden Schutz des Nierengewebes bot. F{\"u}r die Interventionsgruppen konnte keine signifikante Auswirkung auf das Vorliegen von oxidativem Stress gezeigt werden. Dies k{\"o}nnte an der Versuchsdauer bzw. an der gew{\"a}hlten Nachweismethode gelegen haben. Nichtsdestotrotz zeigte die Blockade der Nox durch Apocynin bzw. der NOS durch L-NAME eine effektive Reduktion der histologischen und genomischen Sch{\"a}den. Die L-NAME-Gruppe wies dabei die h{\"o}chsten Blutdruckwerte auf, diese waren auch zur Aldosterongruppe signifikant gesteigert. Die beobachteten Effekte waren folglich nicht durch den in der Aldosterongruppe erfolgten Blutdruckanstieg, sondern vielmehr durch den Anstieg von oxidativem Stress zu erkl{\"a}ren. Ebenfalls blieb die Nrf2-Aktivit{\"a}t bei der Gabe von Apocynin und L-NAME weitgehend auf Kontrollniveau, was daf{\"u}rspricht, dass der in der Aldosterongruppe messbare Nrf2-Anstieg am ehesten als Reaktion auf chronisch erh{\"o}hten oxidativen Stress erfolgte, welcher durch die Interventionen ausblieb. Die Blockade von NF-κB mittels PDTC f{\"u}hrte zu vergleichbaren Effekten wie Apocynin und L-NAME. Das deutet darauf hin, dass Aldosteron {\"u}ber die Aktivierung von NF-κB die vermehrte Synthese von pro-oxidativen Enzymen wie Nox und NOS anregt. Die Gabe von Spironolacton hatte den st{\"a}rksten protektiven Effekt, sowohl auf histologische Ver{\"a}nderungen als auch auf das Entstehen von DNA-Doppelstrangbr{\"u}chen, wobei die Nrf2-Aktivit{\"a}t in dieser Gruppe ebenfalls auf Kontrollniveau blieb. Die Aldosteroneffekte wurden folglich {\"u}ber den MR vermittelt. Eine additive Nrf2-Induktion mittels Sulforaphan konnte auch keinen (dauerhaften) Effekt auf die Synthese antioxidativer Enzyme zeigen. Dennoch zeigte diese Gruppe einen {\"a}hnlich effektiven Schutz vor den oxidativen Nierensch{\"a}den wie die Gabe von Spironolacton. Vieles spricht daf{\"u}r, dass die Wirkung von Sulforaphan dabei {\"u}ber seine Wirkung als direktes Antioxidans bzw. Radikalf{\"a}nger und nicht {\"u}ber den Nrf2-Weg zu erkl{\"a}ren ist. Aldosteron f{\"u}hrt in der Niere {\"u}ber oxidativen Stress zu glomerul{\"a}rer Fibrose und DNA-Sch{\"a}den. Das k{\"o}nnte eine Erkl{\"a}rung f{\"u}r die gesteigerte Inzidenz von Nierenzellkarzinomen in Patienten mit erh{\"o}hten Aldosteronspiegeln darstellen. Unsere Ergebnisse sprechen daf{\"u}r, dass Aldosteron {\"u}ber eine Signalkaskade {\"u}ber den MR zu einer Aktivierung von Nox und NOS f{\"u}hrt. Der Aktivierung des Transkriptionsfaktors NF-κB scheint dabei durch die Synthese pro-oxidativer Enzyme eine Art Verst{\"a}rker-Effekt zuzukommen. Als Reaktion auf den durch Aldosteron gesteigerten oxidativen Stress kommt es zu einer Aktivierung des antioxidativen Transkriptionsfaktors Nrf2, jedoch ohne dass dies zu einem ausreichenden Schutz des Nierengewebes f{\"u}hrt. M{\"o}gliche therapeutische Ansatzpunkte f{\"u}r einen Schutz vor den durch Aldosteron vermittelten oxidativen Nierensch{\"a}den scheinen eher innerhalb der Aldosteronsignalkaskade, insbesondere in der Blockade des MR, als in der antioxidativen Abwehr zu liegen.},
  subject      = {Aldosteron},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Wilde2019,
  author    = {Wilde, Sabrina},
  title     = {Einsatz von mechanistischen Biomarkern zur Charakterisierung und Bewertung von \(in\) \(vitro\) Genotoxinen},
  doi       = {10.25972/OPUS-18278},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-182782},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {Die verf{\"u}gbaren in vitro Genotoxizit{\"a}tstests weisen hinsichtlich ihrer Spezifit{\"a}t und ihres Informationsgehalts zum vorliegenden Wirkmechanismus (Mode of Action, MoA) Einschr{\"a}nkungen auf. Um diese M{\"a}ngel zu {\"u}berwinden, wurden in dieser Arbeit zwei Ziele verfolgt, die zu der Entwicklung und Etablierung neuer in vitro Methoden zur Pr{\"u}fung auf Genotoxizit{\"a}t in der Arzneimittelentwicklung beitragen. 1. Etablierung und Bewertung einer neuen in vitro Genotoxizit{\"a}tsmethode (MultiFlow Methode) Die MultiFlow Methode basiert auf DNA-schadensassoziierten Proteinantworten von γH2AX (DNA-Doppelstrangbr{\"u}che), phosphorylierten H3 (S10) (mitotische Zellen), nukle{\"a}ren Protein p53 (Genotoxizit{\"a}t) und cleaved PARP1 (Apoptose) in TK6-Zellen. Insgesamt wurden 31 Modellsubstanzen mit dem MultiFlow Assay und erg{\"a}nzend mit dem etablierten Mikrokerntest (MicroFlow MNT), auf ihre F{\"a}higkeit verschiedene MoA-Gruppen (Aneugene/Klastogene/Nicht-Genotoxine) zu differenzieren, untersucht. Die Performance der „neuen" gegen{\"u}ber der „alten" Methode f{\"u}hrte zu einer verbesserten Sensitivit{\"a}t von 95\% gegen{\"u}ber 90\%, Spezifit{\"a}t von 90\% gegen{\"u}ber 72\% und einer MoA-Klassifizierungsrate von 85\% gegen{\"u}ber 45\% (Aneugen vs. Klastogen). 2. Identifizierung mechanistischer Biomarker zur Klassifizierung genotoxischer Substanzen Die Analyse 67 ausgew{\"a}hlter DNA-schadensassoziierter Gene in der QuantiGene Plex Methode zeigte, dass mehrere Gene gleichzeitig zur MoA-Klassifizierung beitragen k{\"o}nnen. Die Kombination der h{\"o}chstrangierten Marker BIK, KIF20A, TP53I3, DDB2 und OGG1 erm{\"o}glichte die beste Identifizierungsrate der Modellsubstanzen. Das synergetische Modell kategorisierte 16 von 16 Substanzen korrekt in Aneugene, Klastogene und Nicht-Genotoxine. Unter Verwendung der Leave-One-Out-Kreuzvalidierung wurde das Modell evaluiert und erreichte eine Sensitivit{\"a}t, Spezifit{\"a}t und Pr{\"a}diktivit{\"a}t von 86\%, 83\% und 85\%. Ergebnisse der traditionellen qPCR Methode zeigten, dass Genotoxizit{\"a}t mit TP53I3, Klastogenit{\"a}t mit ATR und RAD17 und oxidativer Stress mit NFE2L2 detektiert werden kann. Durch die Untersuchungen von posttranslationalen Modifikationen unter Verwendung der High-Content-Imaging-Technologie wurden mechanistische Assoziationen f{\"u}r BubR1 (S670) und pH3 (S28) mit Aneugenit{\"a}t, 53BP1 (S1778) und FANCD2 (S1404) mit Klastogenit{\"a}t, p53 (K373) mit Genotoxizit{\"a}t und Nrf2 (S40) mit oxidativem Stress identifiziert. Diese Arbeit zeigt, dass (Geno)toxine unterschiedliche Gen- und Proteinver{\"a}nderungen in TK6-Zellen induzieren, die zur Erfassung mechanistischer Aktivit{\"a}ten und Einteilung (geno)toxischer MoA-Gruppen (Aneugen/Klastogen/ Reaktive Sauerstoffspezies) eingesetzt werden k{\"o}nnen und daher eine bessere Risikobewertung von Wirkstoffkandidaten erm{\"o}glichen.},
  subject      = {Genotoxizit{\"a}t},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Berisha2019,
  author    = {Berisha, Filip},
  title     = {Molekulare Wirkmechanismen von Sulfonylharnstoffen: Direkte Epac-Aktivierung oder Hemmung der Phosphodiesterasen},
  doi       = {10.25972/OPUS-17653},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-176535},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {Diabetes mellitus ist die h{\"a}ufigste Stoffwechselerkrankung in Deutschland. Sulfonylharnstoffe (SH) stellen die {\"a}lteste und eine sehr prominente Gruppe in der oralen Therapie des Diabetes mellitus Typ II dar, die eine verst{\"a}rkte Insulinfreisetzung vorrangig durch die Hemmung eines ATP-sensitiven Kaliumkanals (K+ATPKanal) erreichen. Daneben konnten weitere Proteine identifiziert werden, die mit SH interagieren und zu deren Effekten beitragen. W{\"a}hrend bereits in fr{\"u}hen Arbeiten gezeigt werden konnte, dass SH Vertreter der Phosphodiesterasen (PDE)Familie in ihrer Funktion behindern k{\"o}nnen, wurde k{\"u}rzlich Epac2 (exchange protein directly activated by cAMP 2) als weiteres Zielprotein f{\"u}r SH angef{\"u}hrt. Insbesondere die F{\"a}higkeit von SH, direkt an Epac2 zu binden, wird in der Literatur kontrovers diskutiert und eine indirekte Aktivierung durch eine PDE-Hemmung und einen erh{\"o}hten cAMP-Spiegel als Mechanismus vermutet. Zur weiteren Untersuchung wurden in dieser Arbeit FRET-basierte Biosensoren verwendet, um die Wirkung von SH auf Epac und PDEs n{\"a}her zu untersuchen. Dabei konnte sowohl in einem photometrischen Ansatz als auch in lebenden Zellen, die einen Epac2-basierten Sensor enthalten, gezeigt werden, dass eine Aktivierung durch SH stattfindet. Da sowohl Epac2-camps, der von allen hier verwendeten Sensoren mit der h{\"o}chsten Sensitivit{\"a}t f{\"u}r cAMP, als auch CFP-Epac1δDEPYFP nicht auf SH reagieren, ist diese Aktivierung selektiv f{\"u}r die Isoform Epac2 und wird vorrangig nicht durch eine PDE-Hemmung verursacht. Die Verwendung weiterer Sensoren mit verschiedenen Varianten von Epac2 (verl{\"a}ngerte Version von Epac2-camps) zeigen mit zunehmender L{\"a}nge {\"u}ber die cAMP-Bindedom{\"a}ne hinaus eine beginnende Reaktion im Sinne einer instabilen FRET-Kurve (Epac2camps long) bzw. eine deutliche Aktivierung durch den SH (Epac2-camps superlong), wodurch eine direkte Aktivierung best{\"a}tigt wird, und suggerieren eine Bindestelle f{\"u}r SH, die sich von denen von cAMP unterschiedet und weiter eingeengt werden konnte (im n{\"a}heren Bereich von Q454 bzw. E460). Obwohl hierdurch eine direkte Aktivierung gezeigt werden konnte, ist die grunds{\"a}tzliche F{\"a}higkeit der SH, PDE zu beeinflussen, keineswegs gekl{\"a}rt. Daher wurden weitere Sensoren konstruiert bzw. verwendet, die basierend auf Epac1-camps und Epac2-camps verschiedene PDEs enthalten. Dabei konnte durch die Zugabe von SH eine deutliche Aktivierung des jeweiligen Sensors und somit eine PDEHemmung nachgewiesen werden. Dies konnte sowohl f{\"u}r PDE4A als auch f{\"u}r die in Inselzellen {\"u}berwiegend vorkommende PDE3B gezeigt werden. Dadurch ergeben sich einige (klinisch relevante) Implikationen. Zum einen stellt neben der direkten Epac-Aktivierung auch die direkte Hemmung der PDE einen wichtigen Mechanismus f{\"u}r die Sekretion von Insulin dar. Außerdem sind bei PDEHemmung und direkter Epac-Aktivierung außerhalb der Inselzellen auch Nebenwirkungen in anderen Organen zu erwarten wie z.B. die Entstehung lebensgef{\"a}hrlicher Rhythmusst{\"o}rungen in Herzmuskelzellen.},
  subject      = {Sulfonylharnstoffe},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Segerer2019,
  author    = {Segerer, Gabriela},
  title     = {Characterization of cell biological and physiological functions of the phosphoglycolate phosphatase AUM},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-123847},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {Mammalian haloacid dehalogenase (HAD)-type phosphatases are a large and ubiquitous family of at least 40 human members. Many of them have important physiological functions, such as the regulation of intermediary metabolism and the modulation of enzyme activities, yet they are also linked to diseases such as cardiovascular or metabolic disorders and cancer. Still, most of the mammalian HAD phosphatases remain functionally uncharacterized. This thesis reveals novel cell biological and physiological functions of the phosphoglycolate phosphatase PGP, also referred to as AUM. To this end, PGP was functionally characterized by performing analyses using purified recombinant proteins to investigate potential protein substrates of PGP, cell biological studies using the spermatogonial cell line GC1, primary mouse lung endothelial cells and lymphocytes, and a range of biochemical techniques to characterize Pgp-deficient mouse embryos. To characterize the cell biological functions of PGP, its role downstream of RTK- and integrin signaling in the regulation of cell migration was investigated. It was shown that PGP inactivation elevates integrin- and RTK-induced circular dorsal ruffle (CDR) formation, cell spreading and cell migration. Furthermore, PGP was identified as a negative regulator of directed lymphocyte migration upon integrin- and GPCR activation. The underlying mechanisms were analyzed further. It was demonstrated that PGP regulates CDR formation and cell migration in a PLC- and PKC-dependent manner, and that Src family kinase activities are required for the observed cellular effects. Upon integrin- and RTK activation, phosphorylation levels of tyrosine residues 1068 and 1173 of the EGF receptor were elevated and PLCγ1 was hyper-activated in PGP-deficient cells. Additionally, PGP-inactivated lymphocytes displayed elevated PKC activity, and PKC-mediated cytoskeletal remodeling was accelerated upon loss of PGP activity. Untargeted lipidomic analyses revealed that the membrane lipid phosphatidylserine (PS) was highly upregulated in PGP-depleted cells. These data are consistent with the hypothesis that the accumulation of PS in the plasma membrane leads to a pre-assembly of signaling molecules such as PLCγ1 or PKCs that couple the activation of integrins, EGF receptors and GPCRs to accelerated cytoskeletal remodeling. Thus, this thesis shows that PGP can affect cell spreading and cell migration by acting as a PG-directed phosphatase. To understand the physiological functions of PGP, conditionally PGP-inactivated mice were analyzed. Whole-body PGP inactivation led to an intrauterine growth defect with developmental delay after E8.5, resulting in a gradual deterioration and death of PgpDN/DN embryos between E9.5 and E11.5. However, embryonic lethality upon whole-body PGP inactivation was not caused by a primary defect of the (cardio-) vascular system. Rather, PGP inactivated embryos died during the intrauterine transition from hypoxic to normoxic conditions. Therefore, the potential impact of oxygen on PGP-dependent cell proliferation was investigated. Analyses of mouse embryonic fibroblasts (MEFs) generated from E8.5 embryos and GC1 cells cultured under normoxic and hypoxic conditions revealed that normoxia (~20\% O2) causes a proliferation defect in PGP-inactivated cells, which can be rescued under hypoxic (~1\% O2) conditions. Mechanistically, it was found that the activity of triosephosphate isomerase (TPI), an enzyme previously described to be inhibited by phosphoglycolate (PG) in vitro, was attenuated in PGP-inactivated cells and embryos. TPI constitutes a critical branch point between carbohydrate- and lipid metabolism because it catalyzes the isomerization of the glycolytic intermediates dihydroxyacetone phosphate (DHAP, a precursor of the glycerol backbone required for triglyceride biosynthesis) and glyceraldehyde 3'-phosphate (GADP). Attenuation of TPI activity, likely explains the observed elevation of glycerol 3-phosphate levels and the increased TG biosynthesis (lipogenesis). Analyses of ATP levels and oxygen consumption rates (OCR) showed that mitochondrial respiration rates and ATP production were elevated in PGP-deficient cells in a lipolysis-dependent manner. However under hypoxic conditions (which corrected the impaired proliferation of PGP-inactivated cells), OCR and ATP production was indistinguishable between PGP-deficient and PGP-proficient cells. We therefore propose that the inhibition of TPI activity by PG accumulation due to loss of PGP activity shifts cellular bioenergetics from a pro-proliferative, glycolytic metabolism to a lipogenetic/lipolytic metabolism. Taken together, PGP acts as a metabolic phosphatase involved in the regulation of cell migration, cell proliferation and cellular bioenergetics. This thesis constitutes the basis for further studies of the interfaces between these processes, and also suggests functions of PGP for glucose and lipid metabolism in the adult organism.},
  subject      = {Phosphoglykolatphosphatase},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Curtaz2019,
  author    = {Curtaz, Carolin Julia},
  title     = {\(In\) \(vitro\) Analysen der Wechselwirkung erh{\"o}hter Temperatur mit Zytostatika am Beispiel von Cisplatin},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-174543},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {Neben der Chemotherapie ist heutzutage auch die Hyperthermie-Behandlung eine wichtige S{\"a}ule der antitumor{\"o}sen Therapie. W{\"a}hrend der sogenannten HIPEC Therapie (Hypertherme intraperitoneale Chemoperfusion) werden die beiden Arten der Therapieformen kombiniert und in der klinischen Praxis erfolgreich angewendet. Genauere Kenntnisse {\"u}ber die zu Grunde liegenden toxikologischen in-vitro Mechanismen k{\"o}nnten zu neuen M{\"o}glichkeiten in der klinischen Anwendung f{\"u}hren. In unserer Arbeit untersuchten wir verschiedenen Tumorzelllinien (HT29,CaCo-2,HCT116,HaCaT) in Kombination mit Cisplatin und Hyperthermie mit verschiedenen Methoden, wie zum Beispiel Mikrokerntest, Comet-Assay, Durchflusszytometrie, Vitalit{\"a}tstest und mikroskopischen Analysen. Unsere Ergebnisse f{\"u}hrten uns zu der Hypothese, dass Hyperthermie alleine zu einer sogenannte mitotic catastrophe f{\"u}hrt und zum Absterben der Tumorzellen. Im Gegensatz dazu zeigten Tumorzellen, welche mit Cisplatin alleine oder auch in Kombination mit Hyperthermie nicht in die Mitose eintreten und daher nicht durch Apoptose in den Zelltod gehen.},
  subject      = {Hyperthermie},
  language  = {de}
}