@phdthesis{Kay2018,
  author    = {Kay, Janina},
  title     = {The circadian clock of the carpenter ant \(Camponotus\) \(floridanus\)},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-158061},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2018},
  abstract  = {Due to the earth´s rotation around itself and the sun, rhythmic daily and seasonal changes in illumination, temperature and many other environmental factors occur. Adaptation to these environmental rhythms presents a considerable advantage to survival. Thus, almost all living beings have developed a mechanism to time their behavior in accordance. This mechanism is the endogenous clock. If it fulfills the criteria of (1) entraining to zeitgebers (2) free-running behavior with a period of ~ 24 hours (3) temperature compensation, it is also referred to as "circadian clock". Well-timed behavior is crucial for eusocial insects, which divide their tasks among different behavioral castes and need to respond to changes in the environment quickly and in an orchestrated fashion. Circadian rhythms have thus been studied and observed in many eusocial species, from ants to bees. The underlying mechanism of this clock is a molecular feedback loop that generates rhythmic changes in gene expression and protein levels with a phase length of approximately 24 hours. The properties of this feedback loop are well characterized in many insects, from the fruit fly Drosophila melanogaster, to the honeybee Apis mellifera. Though the basic principles and components of this loop are seem similar at first glance, there are important differences between the Drosophila feedback loop and that of hymenopteran insects, whose loop resembles the mammalian clock loop. The protein PERIOD (PER) is thought to be a part of the negative limb of the hymenopteran clock, partnering with CRYPTOCHROME (CRY). The anatomical location of the clock-related neurons and the PDF-network (a putative in- and output mediator of the clock) is also well characterized in Drosophila, the eusocial honeybee as well as the nocturnal cockroach Leucophea maderae. The circadian behavior, anatomy of the clock and its molecular underpinnings were studied in the carpenter ant Camponotus floridanus, a eusocial insect Locomotor activity recordings in social isolation proved that the majority of ants could entrain to different LD cycles, free-ran in constant darkness and had a temperature-compensated clock with a period slightly shorter than 24 hours. Most individuals proved to be nocturnal, but different types of activity like diurnality, crepuscularity, rhythmic activity during both phases of the LD, or arrhythmicity were also observed. The LD cycle had a slight influence on the distribution of these activities among individuals, with more diurnal ants at shorter light phases. The PDF-network of C. floridanus was revealed with the anti-PDH antibody, and partly resembled that of other eusocial or nocturnal insects. A comparison of minor and major worker brains, only revealed slight differences in the number of somata and fibers crossing the posterior midline. All in all, most PDF-structures that are conserved in other insects where found, with numerous fibers in the optic lobes, a putative accessory medulla, somata located near the proximal medulla and many fibers in the protocerebrum. A putative connection between the mushroom bodies, the optic lobes and the antennal lobes was found, indicating an influence of the clock on olfactory learning. Lastly, the location and intensity of PER-positive cell bodies at different times of a 24 hour day was established with an antibody raised against Apis mellifera PER. Four distinct clusters, which resemble those found in A. mellifera, were detected. The clusters could be grouped in dorsal and lateral neurons, and the PER-levels cycled in all examined clusters with peaks around lights on and lowest levels after lights off. In summary, first data on circadian behavior and the anatomy and workings of the clock of C. floridanus was obtained. Firstly, it´s behavior fulfills all criteria for the presence of a circadian clock. Secondly, the PDF-network is very similar to those of other insects. Lastly, the location of the PER cell bodies seems conserved among hymenoptera. Cycling of PER levels within 24 hours confirms the suspicion of its role in the circadian feedback loop.},
  subject      = {Chronobiologie},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Schmid2016,
  author    = {Schmid, Evelyn},
  title     = {Effekte des Raf Kinase Inhibitor Proteins (RKIP) auf β-adrenerge Signalwege, Herzfunktion und die Entwicklung der Herzinsuffizienz},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-142486},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2016},
  abstract  = {Das Raf kinase inhibitor protein (RKIP) ist ein Kinaseregulator, der im Herzen eine Pr{\"a}ferenz f{\"u}r die G-Protein-gekoppelte Rezeptorkinase 2 (GRK2) zeigt. Die Regulation erfolgt durch direkte Interaktion beider Proteine, wird durch eine PKC-Phosphorylierung an Serin 153 des RKIP induziert und inhibiert die GRK2-vermittelte Phosphorylierung von G-Protein-gekoppelten Rezeptoren (GPCR). Die GRK2 desensitiviert GPCR und eine Hemmung der GRK2-Aktivit{\"a}t wirkt sich so positiv auf die Ansprechbarkeit von GPCR aus. Die \textbeta-adrenergen Rezeptoren (\textbeta AR) sind im Herzen maßgeblich an der Regulation der kardialen Kontraktilit{\"a}t beteiligt. Erste Zusammenh{\"a}nge zwischen der RKIP-Expression und der kontraktilen Antwort von Kardiomyozyten wurden bereits in einer fr{\"u}heren Arbeit untersucht und best{\"a}tigt. Sie begr{\"u}nden die Fragestellung nach Effekten einer verst{\"a}rkten RKIP-Expression auf \textbeta-adrenerge Rezeptorsignale, Herzfunktion und die Entwicklung der Herzinsuffizienz. Im Rahmen dieses Projektes konnten die Effekte des RKIP auf \textbeta-adrenerge Signalwege detaillierter beschrieben werden. Dabei erwies sich die inhibitorische Funktion auf die GRK2 als rezeptorspezifisch ohne Einfluss auf zytosolische Angriffspunkte der GRK2 zu nehmen. Verst{\"a}rkte \textbeta-adrenerge Signale zeigten sich in neonatalen Kardiomyozyten an Hand der erh{\"o}hten cAMP-Level, PKA-Aktivit{\"a}t, sowie Kontraktionsrate und Relaxationsgeschwindigkeit nach \textbeta-adrenerger Stimulation. Im Einklang damit konnte eine erh{\"o}hte PKA- und CaMKII-Aktivit{\"a}t und eine positive Inotropie in transgenen Tieren, mit herzspezifischer {\"U}berexpression von RKIP, beobachtet werden. Durch Messung des Calcium-\textit{Cyclings} in Kardiomyozyten konnte der Ph{\"a}notyp auf eine verbesserte R{\"u}ckf{\"u}hrung des Calciums, einer daraus resultierenden erh{\"o}hten Calciumbeladung des sarkoplasmatischen Retikulums und einem gesteigerten systolischen Calciumspiegel, zur{\"u}ckgef{\"u}hrt werden. Die Untersuchung der Phosphorylierung von Calciumkan{\"a}len, L-Typ-Calciumkanal und Ryanodin-Rezeptor 2, die den einw{\"a}rtsgerichteten Calciumstrom vermitteln konnte ihre Beteiligung an der positiv inotropen Wirkung ausschließen. Neben dem kontraktilen Ph{\"a}notyp konnten zus{\"a}tzliche protektive Effekte beobachtet werden. In Modellen, die eine chronische \textbeta-adrenerge Stimulation imitieren, bzw. eine Nachlasterh{\"o}hung induzieren konnte eine Verringerung der interstitiellen Fibrose und der damit assoziierten Marker, gezeigt werden. Mit Hilfe von \textit{in vivo} EKG-Messungen konnte die Neigung zur Ausbildung von Arrhythmien untersucht werden. Auch im Hinblick auf die Anzahl der Extrasystolen waren RKIP-transgene Tiere gesch{\"u}tzt. Infolge der Untersuchung der Ph{\"a}notypen in Deletionshintergr{\"u}nden der einzelnen \textbeta AR-Subtypen (\textbeta\textsubscript{1}AR, \textbeta\textsubscript{2}AR) konnte die positive Inotropie mit den spezifischen Signalwegen des \textbeta\textsubscript{1}AR assoziiert und die protektiven Effekte gegen{\"u}ber den Umbauprozessen und der Arrhythmieneigung dem \textbeta\textsubscript{2}-adrenergen Signalen zugeschrieben werden. Zus{\"a}tzlich best{\"a}tigt sich eine besondere Rolle der G\textalpha\textsubscript{i}-Kopplung des \textbeta\textsubscript{2}AR, durch die er einen hemmenden Einfluss auf die \textbeta\textsubscript{1}AR-Singale nehmen kann. Die Untersuchung einiger Marker, die eine physiologische von einer pathologischen Hypertrophie unterscheiden, konnte das in den RKIP-transgenen M{\"a}usen auftretende Wachstum der Kardiomyozyten als kompensatorische und physiologische Hypertrophie charakterisieren. Zusammengenommen weisen diese Ergebnisse auf eine ausgeglichene Aktivierung der beiden Rezeptoren hin, die sich gegenseitig regulieren und durch die Inhibition der GRK2 in ihrer Anregbarkeit erhalten bleiben. Mittels einer AAV9-vermittelten Gentherapie konnte das therapeutische Potential dieses Prinzips weiter best{\"a}tigt werden, da es die prominentesten Ver{\"a}nderungen w{\"a}hrend der Herzinsuffizienzentwicklung, wie die Verschlechterung der linksventrikul{\"a}ren Funktion, die Dilatation des linken Ventrikels, die Ausbildung von Lungen{\"o}demen und interstitieller Fibrose sowie die Expression von Herzinsuffizienz-assoziierten Genen, verhindern konnte. Auch konnten die Auswirkungen der Deletion des RKIP, die sich durch eine beschleunigte und gravierendere Herzinsuffizienzentwicklung auszeichnet, durch Reexpression von RKIP verhindert werden. Diese Arbeit kann somit zeigen, dass das RKIP eine ausgeglichene Verst{\"a}rkung von \textbeta-adrenergen Signalwegen verursacht, die positiv inotrop und gleichzeitig protektiv wirkt. Dieses Wirkprinzip k{\"o}nnte ferner eine Strategie zur Erh{\"o}hung der Kontraktilit{\"a}t in der Herzinsuffizienz darstellen, die entgegen etablierter Theorien auf der Stimulation beider \textbeta AR basiert.},
  subject      = {Herzinsuffizienz},
  language  = {de}
}