@phdthesis{Pahlavan2019,
  author    = {Pahlavan, Pirasteh},
  title     = {Integrated Systems Biology Analysis; Exemplified on Potyvirus and Geminivirus interaction with \(Nicotiana\) \(benthamiana\)},
  doi       = {10.25972/OPUS-15341},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-153412},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {Viral infections induce a significant impact on various functional categories of biological processes in the host. The understanding of this complex modification of the infected host immune system requires a global and detailed overview on the infection process. Therefore it is essential to apply a powerful approach which identifies the involved components conferring the capacity to recognize and respond to specific pathogens, which in general are defeated in so-called compatible virus-plant infections. Comparative and integrated systems biology of plant-virus interaction progression may open a novel framework for a systemic picture on the modulation of plant immunity during different infections and understanding pathogenesis mechanisms. In this thesis these approaches were applied to study plant-virus infections during two main viral pathogens of cassava: Cassava brown streak virus and African cassava mosaic virus. Here, the infection process was reconstructed by a combination of omics data-based analyses and metabolic network modelling, to understand the major metabolic pathways and elements underlying viral infection responses in different time series, as well as the flux activity distribution to gain more insights into the metabolic flow and mechanism of regulation; this resulted in simultaneous investigations on a broad spectrum of changes in several levels including the gene expression, primary metabolites, and enzymatic flux associated with the characteristic disease development process induced in Nicotiana benthamiana plants due to infection with CBSV or ACMV. Firstly, the transcriptome dynamics of the infected plant was analysed by using mRNA-sequencing, in order to investigate the differential expression profile according the symptom developmental stage. The spreading pattern and different levels of biological functions of these genes were analysed associated with the infection stage and virus entity. A next step was the Real-Time expression modification of selected key pathway genes followed by their linear regression model. Subsequently, the functional loss of regulatory genes which trigger R-mediated resistance was observed. Substantial differences were observed between infected mutants/transgenic lines and wild-types and characterized in detail. In addition, we detected a massive localized accumulation of ROS and quantified the scavenging genes expression in the infected wild-type plants relative to mock infected controls. Moreover, we found coordinated regulated metabolites in response to viral infection measured by using LC-MS/MS and HPLC-UV-MS. This includes the profile of the phytohormones, carbohydrates, amino acids, and phenolics at different time points of infection with the RNA and DNA viruses. This was influenced by differentially regulated enzymatic activities along the salicylate, jasmonate, and chorismate biosynthesis, glycolysis, tricarboxylic acid cycle, and pentose phosphate pathways, as well as photosynthesis, photorespiration, transporting, amino acid and fatty acid biosynthesis. We calculated the flux redistribution considering a gradient of modulation for enzymes along different infection stages, ranging from pre-symptoms towards infection stability. Collectively, our reverse-engineering study consisting of the generation of experimental data and modelling supports the general insight with comparative and integrated systems biology into a model plant-virus interaction system. We refine the cross talk between transcriptome modification, metabolites modulation and enzymatic flux redistribution during compatible infection progression. The results highlight the global alteration in a susceptible host, correlation between symptoms severity and the alteration level. In addition we identify the detailed corresponding general and specific responses to RNA and DNA viruses at different stages of infection. To sum up, all the findings in this study strengthen the necessity of considering the timing of treatment, which greatly affects plant defence against viral infection, and might result in more efficient or combined targeting of a wider range of plant pathogens.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Mayer2006,
  author    = {Mayer, Katrin Doris},
  title     = {Visualization of type I immunity using bicistronic IFN-gamma reporter mice in vitro and in vivo},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-19415},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Typ I Immunantworten, wie z.B. gegen Influenza Virus, Sendai Virus aber auch gegen intrazellul{\"a}re Erreger wie Toxoplasma gondii sind klassischerweise durch robuste IFN-\&\#947; Expression gekennzeichnet. Th1 und CD8+ Effektor T Zellen z{\"a}hlen zu den Hauptproduzenten von IFN-\&\#947;. Im Zusammenhang mit Autoimmunerkrankungen, Immunpathologie aber auch Impfstoffentwicklung, ist es {\"u}beraus wichtig die Regulierung von IFN-\&\#947; zu verstehen. In der vorliegenden Arbeit wurde die IFN-\&\#947; Expression von CD4+ und CD8+ T Zellen detailliert charakterisiert. Des Weiteren wurde die Rolle des IFN-\&\#947; Rezeptors f{\"u}r die IFN-\&\#947; Expression von T Zellen untersucht. Unter Zuhilfenahme von bicistronischen IFN-\&\#947;-eYFP Reporter M{\"a}usen, welche die direkte Identifizierung und Isolierung von vitalen IFN-\&\#947; exprimierenden Zellen erm{\"o}glichen, wurde die Expression von IFN-\&\#947; in vitro und in vivo, nach Infektion mit den bereits erw{\"a}hnten Erregern,visualisiert. Die Expression des IFN-\&\#947;-eYFP Reporters zeichnete sich, sowohl in vitro als auch in vivo nach Infektion, durch ein {\"a}ußerst heterogenes Fluoreszenzspektrum aus. Die Helligkeit der Reporter Fluoreszenz korrelierte positiv mit der Menge an IFN-\&\#947; Transkripten und mit der Menge des sekretierten IFN-\&\#947; Proteins nach Stimulierung. Die Helligkeit des Reporters reflektierte das Potenzial zur IFN-\&\#947; Produktion, die eigentliche Sekretion war jedoch weitgehend abh{\"a}ngig von zus{\"a}tzlicher Stimulierung durch Antigen. Des Weiteren korrelierte die Helligkeit des Reporters mit der zunehmenden Produktion von weiteren proinflammatorischen Zytokinen und Chemokinen. Hoch fluoreszente Zellen exprimierten zudem vermehrt Marker auf ihrer Oberflache, die auf akute Aktivierung hinweisen. Die am hellsten eYFP fluoreszierenden Zellen waren im Allgemeinen weiter ausdifferenziert und ihre Pr{\"a}senz war auf bestimmte Organe beschr{\"a}nkt. Die anatomische Begrenzung wurde durch den Erreger bestimmt. IFN-\&\#947; exprimierende Zellen wurden nach Infektion mit Sendai Virus oder Toxoplasma gondii in IFN-\&\#947; Rezeptor defizienten Reporter M{\"a}usen generiert. Die Frequenz und die Helligkeit der eYFP Reporter Expression waren jedoch ver{\"a}ndert. Experimente mit dualen Knochenmarks-Chim{\"a}ren M{\"a}usen, welche mit Wild-Typ und IFN-\&\#947; Rezeptor defizientem Knochenmark rekonstituiert wurden, ergaben eine T Zell-intrinsische Abh{\"a}ngigkeit von IFN-\&\#947; Rezeptor vermittelten Signalen f{\"u}r die Expression von IFN-\&\#947;. Die Helligkeit des Reporters dagegen wurde unabh{\"a}ngig von dem IFN-\&\#947; Rezeptor reguliert. Abschließend wurde ein Modell f{\"u}r die Expression von IFN-\&\#947; in CD4+ und CD8+ T Zellen entwickelt. Zusammenfassend f{\"u}hren diese Ergebnisse zu dem Schluss, dass die Expression von IFN-\&\#947; in CD4+ und CD8+ T Zellen und nach viraler oder parasit{\"a}rer Infektion unterschiedlich reguliert wird. Zus{\"a}tzlich wurde gezeigt, dass der IFN-\&\#947; Rezeptor an der \&\#65279;Modulation der IFN-\&\#947; Expression beteiligt ist.},
  subject      = {Interferon <gamma->},
  language  = {en}
}