@phdthesis{Gelmedin2008,
  author    = {Gelmedin, Verena Magdalena},
  title     = {Targeting flatworm signaling cascades for the development of novel anthelminthic drugs},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-33334},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Echinococcus multilocularis verursacht die Alveol{\"a}re Echinokokkose (AE), eine lebendsbedrohliche Krankheit mit limitierten chemotherapeutischen M{\"o}glichkeiten. Die jetzige Anti-AE Chemotherapie basiert auf einer einzigen Wirkstoffklasse, den Benzimidazolen. Obwohl Benzimidazole in vitro parasitozid wirken, wirken sie in vivo bei AE-Behandlung lediglich parasitostatisch und rufen schwere Nebenwirkungen hervor. In F{\"a}llen operabler L{\"a}sionen erfordert die Resektion des Parasitengewebes {\"u}ber einen l{\"a}ngeren Zeitraum eine chemotherapeutische Unterst{\"u}tzung. Damit sind die jetzigen Behandlungsm{\"o}glichkeiten inad{\"a}quat und ben{\"o}tigen Alternativen. In der vorliegenden Arbeit wurden die Signalwege von Plattw{\"u}rmern analysiert, um potentielle Targets f{\"u}r neue therapeutische Ans{\"a}tze zu identifizieren. Dabei konzentrierte ich mich unter Anwendung von molekularbiologischer, biochemischer und zellbiologischer Methoden auf Faktoren, die an Entwicklung und Proliferation von E. multilocularis beteiligt sind. Darunter waren die drei MAP kinases des Parasiten EmMPK1, ein Erk1/2-Ortholog, EmMPK2, ein p38-Ortholog und EmMPK3, ein Erk7/8-Ortholog. Des Weiteren identifizierte und charakterisierte ich EmMKK2, ein MEK1/2-Ortholog des Parasiten, welches zusammen mit den bekannten Kinasen EmRaf und EmMPK1 ein Erk1/2-{\"a}hnliches MAPK Modul bildet. Ich konnte zudem verschiedene Einfl{\"u}sse von Wirtswachstumsfaktoren wie EGF (epidermal growth factor) und Insulin auf die Signalmechanismen des Parasiten und das Larvenwachstum zeigen, darunter die Phosphorylierung von Elp, ein Ezrin-Radixin-Moesin {\"a}hnliches Protein, die Aktivierung von EmMPK1 und EmMPK3 und eine gesteigerte mitotische Aktivit{\"a}t der Echinokokkenzellen. Zus{\"a}tzlich wurden verschiedene Substanzen auf ihre letale Wirkung auf den Parasiten untersucht, darunter befanden sich (1.) generelle Inhibitoren von Tyrosinkinasen (PP2, Leflunamid), (2.) gegen die Aktivit{\"a}t von Rezeptor-Tyrosin-Kinasen gerichtete Pr{\"a}parate, (3.) urspr{\"u}nglich anti-neoplastische Wirkstoffe wie Miltefosin und Perifosin, (4.) Inhibitoren von Serin/ Threonin-Kinasen, die die Erk1/2 MAPK Kaskade blockieren und (5.) Inhibitoren der p38 MAPK. In diesen Untersuchungen hat sich EmMPK2 aus den folgenden Gr{\"u}nden als vielversprechendes Target erwiesen. Aminos{\"a}uresequenz-Analysen offenbarten einige Unterschiede zu menschlichen p38 MAP Kinasen, welche sehr wahrscheinlich die beobachtete gesteigerte basale Aktivit{\"a}t des rekombinanten EmMPK2 verursachen, verglichen mit der Aktivit{\"a}t humaner p38 MAPK-\&\#945;. Zus{\"a}tzlich suggerieren die prominente Autophosphorylierungsaktivit{\"a}t von rekombinantem EmMPK2 und das Ausbleiben einer Interaktion mit den Echinococcus MKKs einen unterschiedlichen Regulierungsmechanismus im Vergleich zu den humanen Proteinen. Die Aktivit{\"a}t von EmMPK2 konnte sowohl in vitro als auch in kultivierten Metazestodenvesikeln durch die Behandlung mit SB202190 und ML3403, zwei ATP kompetitiven Pyridinylimidazolinhibitoren der p38 MAPK, in Konzentrations-abh{\"a}ngiger Weise inhibiert werden. Zudem verursachten beide Substanzen, insbesondere ML3403 die Inaktivierung von Parasitenvesikeln bei Konzentrationen, die kultivierte S{\"a}ugerzellen nicht beeintr{\"a}chtigten. Ebenso verhinderte die Anwesenheit von ML3403 die Generation von neuen Vesikeln w{\"a}hrend der Kultivierung von Echinococcus Prim{\"a}rzellen. Das Targeting von Mitgliedern des EGF-Signalwegs, insbesondere der Erk1/2-{\"a}hnlichen MAPK Kaskade mit Raf- und MEK- Inhibitoren verhinderte die Phosphorylierung von EmMPK1 in in vitro kultivierten Metazestoden. Obwohl das Parasitenwachstum unter diesen Konditionen verhindert wurde, blieb die strukturelle Integrit{\"a}t der Metazestodenvesikeln w{\"a}hrend der Langzeitkultivierung in Anwesenheit der MAPK Kaskade-Inhibitoren erhalten. {\"A}hnliche Effekte wurden beobachtet nach Behandlung mit den anderen zuvor aufgef{\"u}hrten Inhibitoren. Zusammenfassend l{\"a}sst sich festhalten, dass verschiedene Targets identifiziert werden konnten, die hoch sensibel auf die Anwesenheit der inhibitorischen Substanzen reagierten, aber nicht zum Absterben des Parasiten f{\"u}hrten, mit Ausnahme der Pyridinylimidazolen. Die vorliegenden Daten zeigen, dass EmMPK2 ein {\"U}berlebendsignal vermittelnden Faktor darstellt und dessen Inhibierung zur Behandlung der AE benutzt werden k{\"o}nnte. Dabei erwiesen sich p38 MAPK Inhibitoren der Pyridinylimidazolklasse als potentielle neue Substanzklasse gegen Echinokokken.},
  subject      = {Fuchsbandwurm},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Nowotny2012,
  author    = {Nowotny, Boris},
  title     = {Etablierung von zellul{\"a}ren Testsystemen f{\"u}r die Identifizierung von neuartigen Inhibitoren des HIV-1 Vif-induzierten APOBEC3G-Abbaus},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-70477},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2012},
  abstract  = {Als einer der ersten gegen HIV gerichteten Restriktionsfaktoren konnte die Cytidindeaminase APOBEC3G isoliert werden. Dieses zellul{\"a}re Enzym hemmt {\"a}ußerst effizient die Replikation von HIV. Weiterf{\"u}hrende Untersuchungen konnten demonstrieren, dass die Hemmung der Virusreplikation haupts{\"a}chlich auf einer Deaminase-katalysierten G zu A-Hypermutation des viralen Genoms w{\"a}hrend der Reversen Transkription beruht. Als Gegenstrategie zur antiretroviralen Wirkung von A3G kodiert HIV-1 das Protein Vif (virion infectivity factor), welches durch eine direkte Wechselwirkung den Ubiquitin-abh{\"a}ngigen proteasomalen Abbau von A3G bewirkt. Vor diesem Hintergrund wird der Inhibition des Vif induzierten A3G- Abbaus großes Potential als neuartiges Wirkstoffziel bei der Behandlung von HIV Infektionen vorhergesagt. Das Ziel der vorliegenden Arbeit bestand deshalb in der Etablierung von zellul{\"a}ren Screening-Assays f{\"u}r die Identifizierung von Inhibitoren des Vif induzierten A3G-Abbaus. Im Rahmen dieser Arbeit konnten insgesamt vier fluoreszenzbasierte zellul{\"a}re Assays erfolgreich entwickelt und als Screeningsysteme f{\"u}r die Wirkstoffsuche etabliert werden. Drei dieser Assays basieren auf stabilen Zelllinien, von denen eine Vif und ein mit EYFP markiertes A3G ko-exprimiert. Dieser sogenannte A3G-Abbauassay stellt den prim{\"a}ren Assay f{\"u}r die Identifizierung von Inhibitoren des Vif induzierten A3G-Abbaus dar und wird durch zwei weitere Zelllinien-basierte Assays erg{\"a}nzt. Diese sekund{\"a}re Assays erlauben die Detektion von Substanzen, die falsch-positive oder falsch-negative Signale im A3G-Abbauassays generieren. Zusammengenommen erm{\"o}glichen die drei Assays die pr{\"a}zise Identifizierung von Inhibitoren, die spezifisch auf den A3G-Abbau wirken und stellen damit eine wesentliche Verbesserung bereits existierender Screeningsysteme dar. Weiterhin wurde ein auf dem Prinzip der bimolekularen Fluoreszenzkomplementation (BiFC) basierendes Testsystem entwickelt. Besagtes System misst die direkte Interaktion zwischen Vif und ElonginC in lebenden Zellen und repr{\"a}sentiert damit ein weiteres Testsystem f{\"u}r die Identifizierung von Inhibitoren der Vif induzierten A3G-Degradation. Den zweiten Teil dieser Arbeit umfasste die Analyse von Derivaten des Vif Antagonisten RN-18 und neu entwickelten niedermolekularen Inhibitoren der Vif-ElonginC- Interaktion. Als ein wichtiges Ergebnis der Derivat-Analyse ergab sich, dass RN-18 zytotoxisch wirkt und im hier etablierten A3G-Abbauassay ein falsch-positives Signal generiert. Unter den analysierten Vif-ElonginC-Interaktionsinhibitoren fand sich eine Verbindung, die in einem initialen Screening, unter Verwendung des A3G-Abbauassays, eine deutliche Inhibition der Vif induzierten A3G-Degradation bewirkte. Zusammenfassend konnten im Rahmen dieses Promotionsprojektes erfolgreich mehrere Screeningsysteme f{\"u}r die Identifizierung von spezifischen Inhibitoren des A3G-Abbaus etabliert werden. Diese Systeme werden zuk{\"u}nftig dazu beitragen, dass Auffinden von neuartigen Therapeutika f{\"u}r die Behandlung von HIV-Infektionen zu beschleunigen.},
  subject      = {Inhibitor},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Knobloch2014,
  author    = {Knobloch, Gunnar},
  title     = {Biochemical and structural characterization of chronophin},
  doi       = {10.25972/OPUS-11008},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-110088},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {The haloacid dehalogenase (HAD) family of phosphatases is an ancient, ubiquitous group of enzymes, and their emerging role in human health and disease make them attractive targets for detailed analyses. This thesis comprises the biochemical and structural characterization of chronophin, an HAD-type phosphatase, which has been shown to act on Ser3-phosphorylated cofiln-1, a key regulator of actin dynamics, and on the Ser/Thr-phosphorylated steroid receptor co-activator 3 (SRC-3). Besides being a specific phosphoprotein phosphatase, chronophin also acts on the small molecule pyridoxal 5'-phosphate (PLP, vitamin B6), implying that chronophin serves as a regulator of a variety important physiological pathways. The analysis of chronophin was performed on different levels, ranging from intrinsic regulatory mechanisms, such as the allosteric regulation via dimerization or the characterization of specificity determinants, to modes of extrinsic modulation, including the association with putative interacting proteins or the generation of chronophin-specific inhibitors. The association of the previously identified putative chronophin interactors calcium- and integrinbinding protein 1 (CIB1) and calmodulin was investigated using recombinantly expressed and purified proteins. These studies revealed that the interaction of chronophin with CIB1 or calmodulin is mutually exclusive and regulated by calcium. Neither CIB1 nor calmodulin had an effect on the in vitro chronophin phosphatase activity towards PLP or phospho-cofilin-1, but might regulate other functions of this important phosphatase. The role of chronophin dimerization was studied by generating a constitutively monomeric variant, which showed reduced PLP hydrolyzing activity. X-ray crystallographic studies revealed that dimerization is essential for the positioning of the substrate specificity loop in chronophin, unraveling a previously unknown mechanism of allosteric regulation through a homophilic interaction. This mechanism potentially applies to other enzymes of the C2a subfamily of HAD-type phosphatases, as all structurally characterized members show a conserved mode of dimerization. The general determinants of substrate specificity in the C2a subfamily of HAD phosphatases were investigated by performing domain swapping experiments with chronophin and its paralog AUM and subsequent biochemical analyses of the hybrid proteins. The X-ray crystallographic structure determination of the chronophin catalytic domain equipped with the AUM capping domain revealed the first partial structure of AUM. This structural information was then used in subsequent studies that analyzed the divergent substrate specificities of AUM and chronophin in an evolutionary context. Finally, a set of four chronophin inhibitors were generated based on the structure of PLP and characterized biochemically, showing moderate inhibitory effects with IC50-values in the micromolar range. These compounds nevertheless constitute valuable tools for future in vitro experiments, such as studies concerning the structure-function relationship of chronophin as a PLP phosphatase. In addition, the crystal structure of one inhibitor bound to chronophin could be solved. These results provide the basis for the further development of competitive chronophin inhibitors with increased specificity and potency.},
  subject      = {Phosphatasen},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Kumari2014,
  author    = {Kumari, Geeta},
  title     = {Molecular Characterization of the Induction of Cell Cycle Inhibitor p21 in Response to Inhibition of the Mitotic Kinase Aurora B},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-101327},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {Aurora B ist eine mitotische Kinase, die entscheidende Funktionen in der Zellteilung aus{\"u}bt. Aurora B ist außerdem in einer Vielzahl von Krebsarten mutiert oder {\"u}berexprimiert. Daher ist die Aurora B Kinase ein attraktives Ziel f{\"u}r die Tumortherapie. Gegenw{\"a}rtig werden Aurora B-Inhibitoren zur Behandlung von soliden Tumoren und Leuk{\"a}mien in verschiedenen klinischen Studien getestet. Es fehlen jedoch Informationen, welche molekularen Mechanismen den beschriebenen Ph{\"a}notypen wie Zellzyklusarrest, Aktivierung des Tumorsuppressors p53 und seines Zielgens p21 nach Aurora B-Hemmung zugrunde liegen. Hauptziel dieser Arbeit war es die Mechanismen der p21-Induktion nach Hemmung von Aurora B zu untersuchen. Es konnte gezeigt werden, dass nach Hemmung von Aurora B die p38 MAPK phosphoryliert und somit aktiviert wird. Experimente mit p38-Inhbitoren belegen, dass p38 f{\"u}r die Induktion von p21 und den Zellzyklusarrest ben{\"o}tigt wird. Die Stabilisierung von p53 nach Aurora B-Inhibition und die Rekrutierung von p53 an den p21-Genpromotor erfolgen jedoch unabh{\"a}ngig vom p38-Signalweg. Stattdessen ist p38 f{\"u}r die Anreicherung der elongierenden RNA-Polymerase II in der kodierenden Region des p21-Gens und f{\"u}r die Bildung des p21 mRNA Transkripts notwendig. Diese Daten zeigen, dass p38 transkriptionelle Elongation des p21-Gens nach Aurora B Hemmung f{\"o}rdert. In weiteren Untersuchungen konnte ich zeigen, dass die Aurora B-Hemmung zu einer Dephosphorylierung des Retinoblastoma-Proteins f{\"u}hrt und dadurch eine Abnahme der E2F-abh{\"a}ngigen Transkription bewirkt. Dies l{\"o}st indirekt einen Zellzyklusarrest aus. Weiterhin konnte mit Hilfe von synchronisierten Zellen gezeigt werden, dass p21 nach Durchlaufen einer abnormalen Mitose induziert wird, jedoch nicht nach Aurora B-Hemmung in der Interphase. Interessanterweise werden p38, p53 und p21 schon bei partieller Inhibition von Aurora B aktiviert. Die partielle Inhibition von Aurora B f{\"u}hrt zu chromosomaler Instabilit{\"a}t aber nicht zum Versagen der Zytokinese und zur Bildung polyploider Zellen. Damit korreliert die Aktivierung des p38-p53-p21-Signalweges nicht mit Tetraploidie sondern mit vermehrter Aneuploidie. Die partielle Hemmung von Aurora B f{\"u}hrt außerdem zur vermehrten Entstehung von reaktive Sauerstoffspezies (ROS), welche f{\"u}r die Aktivierung von p38, p21 und f{\"u}r den Zellzyklusarrest ben{\"o}tigt werden. Basierend auf diesen Beobachtungen kann folgendes Modell postuliert werden: Die Hemmung von Aurora B f{\"u}hrt zu Fehlern in der Chromosomenverteilung in der Mitose und damit zu Aneuploidie. Dies f{\"u}hrt zu vermehrter Produktion von ROS, m{\"o}glicherweise durch proteotoxischer Stress, hervorgerufen durch die Imbalanz der Proteinbiosynthese in aneuploiden Zellen. ROS bewirkt eine Aktivierung der p38 MAPK und tr{\"a}gt damit zur Induktion von p21 und dem resultierenden Zellzyklusarrest bei. Aneuploidie, proteotoxischer und oxidativer Stress stellen Schl{\"u}sselmerkmale von Tumorkrankungen dar. Anhand der Ergebnisse dieser Arbeit k{\"o}nnte die Kombination von Aurora B-Hemmstoffen mit Medikamenten, die gezielt aneuploide Zellen angreifen, in Tumorerkrankungen therapeutisch wirksam sein.},
  subject      = {Zellzyklus},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Juergens2016,
  author    = {J{\"u}rgens, Constantin Johannes Sebastian},
  title     = {Untersuchungen zum antiproliferativen Potential von Stoffwechselinhibitoren bei tumorphysiologischen Sauerstoffkonzentrationen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-140061},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2016},
  abstract  = {Das Ziel der Arbeit war zu untersuchen, ob der Stoffwechsel kolorektaler Karzi-nomzellen geeignete Targetstrukturen f{\"u}r m{\"o}gliche therapeutische Ans{\"a}tze aufweist. In Krebszellen induziert sowohl der Warburg-Effekt bei Normoxie als auch die anaerobe Glykolyse bei Hypoxie eine massive Bildung von Laktat. Wird die Krebszelle dauerhaft daran gehindert, die f{\"u}r die Glykolyse notwendi-gen Reduktions{\"a}quivalente NADH+H+ mit Hilfe der Laktatdehydrogenase zu reoxidieren und/oder Laktat {\"u}ber die Transporter MCT1 und MCT4 nach außen zu schleusen, dann l{\"o}st diese Kombination aus Mangelsituation und intrazellul{\"a}rer Ans{\"a}uerung den apoptotischen Zelltod aus. F{\"u}r die Situation in vivo ist entscheidend, dass auch Zellen von Normalgeweben zwar Laktat in Hypoxie bilden, dies jedoch keine vorherrschende physiologische Situation darstellt. Die Hemmstoffe Natriumoxamat (NaOx) f{\"u}r die Laktatdehydrogenase und α-Cyano-4-Hydroxycinnamat (αCHC) f{\"u}r MCT1 und MCT4 wurden an den sechs humanen kolorektalen Karzinomzelllinien Colo741, HCT116, HT29, LS174T, SW620 und WiDr untersucht. Zus{\"a}tzlich wurde der Glukoseverbrauch und die Laktatbildung bestimmt und die Funktion der Atmungskette {\"u}berpr{\"u}ft. Die IC50-Werte f{\"u}r 5-FU, NaOx und αCHC wurden bestimmt und danach NaOx in einer Konzentration von 40x10-3 mol/L, αCHC in einer Konzentration von 2x10-3 mol/L und 5-FU in einer Konzentration von 5x10-6 mol/L eingesetzt. Die Zellen wurden bei tumorphysiologischen Sauerstoffkonzentrationen von 5 \% und 1 \% Sauerstoff f{\"u}r bis zu 120 Stunden inkubiert. Die Funktion der Atmungskette in den Mitochondrien der kolorektalen Karzi-nomzellen wurde u. a. durch Bestimmung wichtiger Kenngr{\"o}ßen wie dem P:O Quotienten und des respiratorischen Kontrollindex (RKI) nachgewiesen. F{\"u}nf der sechs Karzinomzelllinien wiesen im Vergleich zur Kontrollzelllinie J774 einen verringerten P:O-Quotienten und respiratorischen Kontrollindex (RKI) auf, was darauf hindeutet, dass die Funktion der Mitochondrien dieser Zellen im Vergleich zu Kontrollzellen zwar verringert war, aber nicht vollst{\"a}ndig aufgehoben. Dieses Ergebnis st{\"u}tzt die allgemein akzeptierte Auffassung, dass die meisten Tumore {\"u}ber funktionelle Mitochondrien verf{\"u}gen. Durch die Analyse des Glukosestoffwechsels wurden die sechs kolorektalen Zelllinien, die einen unterschiedlich stark ausgepr{\"a}gten glykolytischen Ph{\"a}notyp aufwiesen, nach der St{\"a}rke der Laktatbildung bei 5 \% Sauerstoff in drei Kategorien eingeordnet. Zudem wurde f{\"u}r jede der sechs Zelllinien die Expression von LDH-A, LDH-B sowie MCT-1 und MCT-4 auf Proteinebene nachgewiesen. Wesentliches Ziel der Untersuchungen war die {\"U}berpr{\"u}fung des antiprolife-rativen Potentials der beiden Inhibitoren NaOx und αCHC einzeln oder in Kombination mit 5-FU bei den tumorspezifischen Sauerstoffkonzentrationen von 5 \% und 1 \%. Die Kombination aus NaOx und αCHC induzierte bei 1 \% Sauerstoff nach 9 Tagen in Kultur zytotoxische Effekte und war damit so wirksam wie 5x10-6 mol/L 5-FU. Die Zugabe von 5-FU zur Kombination aus NaOx und αCHC f{\"u}hrte zu keiner Steigerung des zelltoxischen Effektes. Die beiden Inhibitoren NaOx und αCHC waren f{\"u}r SW620 Zellen weniger wirksam als f{\"u}r Zellen der anderen f{\"u}nf Zelllinien. Das mehr „oxidative" Profil von SW620 Zellen (bester P:O-Quotient, geringste Laktatbildung bei 5 \% und 1 \% Sauerstoff; zudem die h{\"o}chsten IC50-Werte f{\"u}r NaOx und αCHC) k{\"o}nnte erkl{\"a}ren, warum die beiden Stoffwechselinhibitoren, die einen glykolytischen Ph{\"a}notyp (starke Bildung von Laktat) erfordern, f{\"u}r SW620 Zellen von geringerer Wirksamkeit waren. F{\"u}r die Hemmstoffe NaOx und αCHC wurden zytostatische bzw. zytotoxische Effekte in kolorektalen Karzinomzellen gezeigt. Dies deutet darauf hin, dass Krebszellen auf einen ungehinderten glykolytischen Stoffwechsel angewiesen sind. F{\"u}r beide Hemmstoffe wurde ebenfalls gezeigt, dass sie auch bei tumorre-levanten Sauerstoffkonzentrationen von 5 \% und 1 \% wirksam sind.},
  subject      = {Tumorzelle},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Thomas2021,
  author    = {Thomas, Sarah Katharina},
  title     = {Design of novel IL-4 antagonists employing site-specific chemical and biosynthetic glycosylation},
  doi       = {10.25972/OPUS-17517},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-175172},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {The cytokines interleukin 4 (IL-4) and IL-13 are important mediators in the humoral immune response and play a crucial role in the pathogenesis of chronic inflammatory diseases, such as asthma, allergies, and atopic dermatitis. Hence, IL-4 and IL-13 are key targets for treatment of such atopic diseases. For cell signalling IL-4 can use two transmembrane receptor assemblies, the type I receptor consisting of receptors IL-4R and γc, and type II receptor consisting of receptors IL-4R and IL-13R1. The type II receptor is also the functional receptor of IL-13, receptor sharing being the molecular basis for the partially overlapping effects of IL-4 and IL-13. Since both cytokines require the IL-4R receptor for signal transduction, this allows the dual inhibition of both IL-4 and IL-13 by specifically blocking the receptor IL-4R. This study describes the design and synthesis of novel antagonistic variants of human IL-4. Chemical modification was used to target positions localized in IL-4 binding sites for γc and IL-13R1 but outside of the binding epitope for IL-4R. In contrast to existing studies, which used synthetic chemical compounds like polyethylene glycol for modification of IL-4, we employed glycan molecules as a natural alternative. Since glycosylation can improve important pharmacological parameters of protein therapeutics, such as immunogenicity and serum half-life, the introduced glycan molecules thus would not only confer a steric hindrance based inhibitory effect but simultaneously might improve the pharmacokinetic profile of the IL-4 antagonist. For chemical conjugation of glycan molecules, IL-4 variants containing additional cysteine residues were produced employing prokaryotic, as well as eukaryotic expression systems. The thiol-groups of the engineered cysteines thereby allow highly specific modification. Different strategies were developed enabling site-directed coupling of amine- or thiol- functionalized monosaccharides to introduced cysteine residues in IL-4. A linker-based coupling procedure and an approach requiring phenylselenyl bromide activation of IL-4 thiol-groups were hampered by several drawbacks, limiting their feasibility. Surprisingly, a third strategy, which involved refolding of IL-4 cysteine variants in the presence of thiol- glycans, readily allowed synthesis of IL-4 glycoconjugates in form of mixed disulphides in milligram amount. This approach, therefore, has the potential for large-scale synthesis of IL-4 antagonists with highly defined glycosylation. Obtaining a homogenous glycoconjugate with exactly defined glycan pattern would allow using the attached glycan structures for fine-tuning of pharmacokinetic properties of the IL-4 antagonist, such as absorption and metabolic stability. The IL-4 glycoconjugates generated in this work proved to be highly effective antagonists inhibiting IL-4 and/or IL-13 dependent responses in cell-based experiments and in in vitro binding studies. Glycoengineered IL-4 antagonists thus present valuable alternatives to IL-4 inhibitors used for treatment of atopic diseases such as the neutralizing anti-IL-4R antibody Dupilumab.},
  subject      = {Glykosylierung},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Engelmann2023,
  author    = {Engelmann, Daria Marie},
  title     = {Regulation of Mammalian Phosphoglycolate Phosphatase},
  doi       = {10.25972/OPUS-19957},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-199577},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {Mammalian phoshoglycolate phosphatase (PGP, also known as AUM) belongs to the ubiquitous HAD superfamily of phosphatases. As several other members of HAD phosphatases, the Mg2+-dependent dephosphorylation is conducted via a nucleophilic attack from a conserved aspartate residue in the catalytic cleft. The protein structure of PGP could not yet be solved entirely. Only a hybrid consisting of the PGP cap and the PDXP core (pyridoxal phosphatase, closest enzyme paralog) was crystallizable so far. PGP is able to efficiently dephosphorylate 2-phosphoglycolate, 2-phospho-L-lactate, 4-phospho-D-erythronate, and glycerol-3-phosphate in vitro which makes them likely physiological substrates. The first three substrates can be derived from metabolic side reactions (during glycolysis) and inhibit key enzymes in glycolysis and pentose phosphate pathway, the latter is situated at the intersection between glycolysis and lipogenesis. 2-phosphoglycolate can also be released in the context of repair of oxidative DNA damage. The activity of purified PGP can be reversibly inhibited by oxidation - physiologically likely in association with epidermal growth factor (EGF) signal transduction. In fact, an association between persistently lacking PGP activity (via downregulation) and the presence of hyperphosphorylated proteins after EGF stimulation has been identified. Reversible oxidation and transient inactivation of PGP may be particularly important for short-term and feedback regulatory mechanisms (as part of the EGF signaling). Furthermore, cellular proliferation in PGP downregulated cells is constantly reduced. Whole-body PGP inactivation in mice is embryonically lethal. Despite the many well-known features and functions, the knowledge about PGP is still incomplete. In the present work the influence of reactive oxygen species (ROS) on PGP activity in cells und a possible connection between oxidative stress and the proliferation deficit of PGP downregulated cells was investigated. For the experiments, a spermatogonial cell line was used (due to the high PGP expression in testis). PGP activity can be reversibly inhibited in cellular lysates by H2O2 (as a ROS representative). Reversible oxidation could thus indeed be physiologically important. More oxidative DNA damage (by bleomycin) showed no PGP-dependent effects here. EGF stimulation (as an inducer of transient and well-controlled ROS production), low concentrations of menadione (as an oxidant) and N-acetylcysteine (as an antioxidant) were able to approximate the proliferation rate in PGP downregulated cells to that of control cells. The redox regulation of PGP could thus have an influence on cellular proliferation as a feedback mechanism - a mechanism that could not take place in PGP downregulated cells. However, the connections are probably even more complex and cannot be elucidated by a sole examination of the proliferation rate. The present results can thus only be regarded as preliminary experiments. For a better understanding of the features and functions of PGP, this work then focused on specific regulation of enzyme activity by pharmacologically applicable small molecules. Four potent inhibitors had previously been identified in a screening campaign. In this work, three of these four inhibiting compounds could be further characterized in experiments with highly purified, recombinant murine and human PGP. Compounds \#2 and \#9 showed competitive inhibition properties with a markedly rising KM value with little or no change in vmax. The results were consistent for all tested protein variants: the murine and the human PGP as well as a PGP/PDXP hybrid protein. Compound \#1 was the most potent and interesting PGP-inhibitory molecule: less change in KM and a constant decrease in vmax as well as a lower impact on the PGP/PDXP hybrid hint at a mixed mode of inhibition as a combination of competitive and non-competitive inhibition. The characterization of the potential inhibitors can serve as a basis for further structural analysis and studies on the complex physiological role of PGP.},
  subject      = {Phosphoglykolatphosphatase},
  language  = {en}
}