@phdthesis{Heib2022,
  author    = {Heib, Tobias},
  title     = {The role of Rho GTPases in megakaryopoiesis and thrombopoiesis},
  doi       = {10.25972/OPUS-21664},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-216645},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2022},
  abstract  = {Platelets, derived from megakaryocytes (MKs) in the bone marrow (BM), are small, anucleated cells that circulate in the bloodstream and are critical for thrombosis and hemostasis. Megakaryo- and subsequent thrombopoiesis are highly orchestrated processes involving the differentiation and maturation of MKs from hematopoietic stem cells (HSCs), after which MKs are able to release platelets into the bloodstream, a process termed proplatelet formation (PPF). Here, the MK penetrates the endothelial lining and releases cytoplasmic portions (proplatelets) into the blood stream, which finally mature into platelets within the ciruculation. PPF requires an extensive crosstalk as well as a tight regulation of the MK cytoskeleton, in which small GTPases of the Rho family, such as RhoA and Cdc42 are critically involved and play opposing roles. MK and platelet specific Cdc42 or RhoA-deficiency in mice results in macrothrombocytopenia. Moreover, RhoA deficient mice displayed a frequent mislocalization of entire MKs into BM sinusoids, a finding that was reverted upon concomitant lack of Cdc42 but accompanied by an aggravated macrothrombocytopenia. Whether receptors are involved in the process of transendothelial MK migration, however, remained unclear. In the first part of this thesis, a centrifugation-based method ('spin isolation') to harvest murine BM cells was established, which not only reduces experimental time, costs and animals but is also highly suitable for studies on primary and in vitro cultured BM-derived cells. The spin isolation was used particularly for MK studies during the course of the thesis. In the second part of this thesis, a MK- and platelet-specific RhoA/Cdc42 double-deficiency was shown to result in reduced expression of a variety of MK-specific glycoproteins and cytoskeletal regulators of importance during MK maturation and PPF, a phenotype culminating in virtually abolished platelet biogenesis. We thus uncovered that RhoA/Cdc42-regulated gene expression is a prerequisite for cytoplasmic MK maturation, but dispensable for endomitosis. In the third part of this thesis we analyzed mice double-deficient in RhoA and prominent MK receptors which are potentially involved in the regulation of PPF in the BM environment. We were able to show that integrins as well as the inhibitory receptor G6b-B are dispensable for transendothelial migration of RhoA-deficient MKs. Surprisingly however, the myelofibrosis and concomitant osteosclerosis observed in G6b-B single-deficient mice was attenuated in RhoA/G6b B double-deficient mice, thus implying an important role of RhoA during myelofibrotic disease progression. BM transplantation experiments furthermore revealed that not only the macrothrombocytopenia but also the transmigration of RhoA-deficient MKs is due to cell-intrinsic defects and not related to possible Pf4-Cre off-target effects in non-hematopoietic cells. In the last part of this study we demonstrated that the new approach for MK- and platelet-specific gene ablatation using Gp1ba-Cre deleter mice is associated with intrinsic MK defects and in addition results in insufficient depletion of RhoA compared to the Pf4-Cre model, positioning the latter still as the gold standard for studying MK biology.},
  subject      = {Megakaryozyt},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Heidenreich2018,
  author    = {Heidenreich, Julius Frederik},
  title     = {Characterization of the widely used Rac1-inhibitors NSC23766 and EHT1864 in mouse platelets},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-165453},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2018},
  abstract  = {Platelet activation and aggregation at sites of vascular injury is critical to prevent excessive blood loss, but may also lead to life-threatening ischemic diseases, such as myocardial infarction and stroke. Extracellular agonists induce platelet activation by stimulation of platelet membrane receptors. Signal transduction results in reorganization of the cytoskeleton, shape change, platelet adhesion and aggregation, cumulating in thrombus formation. Several Rho GTPases, including Rac1, Cdc42 and RhoA, are essential mediators of subsequent intracellular transduction of ITAM- and GPCR-signaling. Therefore, inhibition or knockout can result in severely defective platelet signaling. Mice with platelet specific Rac1-deficiency are protected from arterial thrombosis. This benefit highlights further investigation of Rac1-specific functions and its potential as a new pharmacological target for prevention of cardiovascular diseases. Two newly developed synthetic compounds, NSC23766 and EHT1864, were proposed to provide highly specific inhibition of Rac1 activity, but both drugs have never been tested in Rac1-deficient cell systems to rule out potential Rac1-independent effects. This study revealed significant off-target effects of NSC23766 and EHT1864 that occurred in a dose-dependent fashion in both wild-type and Rac1-deficient platelets. Both inhibitors individually affected resting platelets after treatment, either by altering membrane protein expression (NSC23766) or by a marked decrease of platelet viability (EHT1864). Platelet apoptosis could be confirmed by enhanced levels of phosphatidylserine exposure and decreased mitochondrial membrane potential. Phosphorylation studies of the major effector proteins of Rac1 revealed that NSC23766 and EHT1864 abolish PAK1/PAK2 activation independently of Rac1 in wild-type and knockout platelets, which may contribute to the observed off-target effects. Additionally, this study demonstrated the involvement of Rac1 in G protein-coupled receptor-mediated platelet activation and GPIb-induced signaling. Furthermore, the data revealed that Rac1 is dispensable in the process of integrin IIb 3-mediated clot retraction. This study unveiled that new pharmacological approaches in antithrombotic therapy with Rac1 as molecular target have to be designed carefully in order to obtain high specificity and minimize potential off-target effects.},
  subject      = {Thrombozyt},
  language  = {en}
}
@phdthesis{ZinkgebSondergeld2015,
  author    = {Zink [geb. Sondergeld], Thomas Gerd},
  title     = {Der Cofilin-Signalweg im Glioblastoma multiforme - Ursachen f{\"u}r den Verlust von Chronophin und Einfluss von LIM-Kinase-Inhibitoren},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-127065},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Das invasive Potential maligner Gliome beeinflusst maßgeblich die schlechte Prognose dieser Tumorentit{\"a}t. Migration und Invasion von Tumorzellen werden entscheidend durch die Cofilin-vermittelte Umstrukturierung des Aktin-Zytoskeletts gepr{\"a}gt, die durch die Aktivit{\"a}t antagonistischer Cofilin-Kinasen und -Phosphatasen reguliert wird. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit konnte ein progressiver Expressionsverlust der Cofilin-Phosphatase Chronophin mit ansteigendem Malignit{\"a}tsgrad astrozyt{\"a}rer Gliome aufgezeigt werden, der mit einer Zunahme der Phosphorylierung von Cofilin einhergeht. In den entsprechenden Gewebeproben gelang gleichzeitig der Nachweis einer gesteigerten Expression der Cofilin-Kinase LIMK-2. Genetische und epigenetische Analysen des Chronophin-Locus konnten eine Hypermethylierung im Bereich der Promotorregion der Phosphatase identifizieren, die m{\"o}glicherweise dem Verlust von Chronophin in Glioblastom-Gewebeproben zugrunde liegt. In Glioblastom-Zelllinien, die unterschiedliche Expressionsmuster von Chronophin aufwiesen, konnten hingegen keine molekularen Alterationen festgestellt werden. Untersuchungen des Einflusses von ROCK- und LIMK-Inhibitoren auf Glioblastomzellen konnten ausgepr{\"a}gte Ver{\"a}nderungen der Zellmorphologie dokumentieren, wobei erstmals die Induktion eines stellate cell-Ph{\"a}notyps unter Einfluss des LIMK-Inhibitors BMS-5 beschrieben wird. W{\"a}hrend ROCK- und LIMK-Inhibitoren keinen Einfluss auf die 2D-Motilit{\"a}t der Tumorzellen hatten, wiesen die Glioblastomzellen in Abh{\"a}ngigkeit ihrer basalen Cofilin-Aktivit{\"a}t eine verst{\"a}rkte bzw. verminderte 3D-Invasivit{\"a}t auf. Die Erkenntnisse dieser Arbeit unterstreichen die Bedeutung des Cofilin-Signalweges f{\"u}r die Migration und Invasion von Gliomzellen, zeigen neue Angriffspunkte in der Therapie maligner Gliome auf und warnen zugleich vor einem unkritischen Einsatz neuer Wirkstoffe.},
  subject      = {Cofilin},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Spindler2009,
  author    = {Spindler, Volker Bernd},
  title     = {Bedeutung der Rho-GTPasen f{\"u}r desmosomale Adh{\"a}sion und Pemphigus-Pathogenese},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-38728},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Die Stabilt{\"a}t und Integrit{\"a}t der Epidermis beruht zu einem großen Teil auf der intakten Funktion der Desmosomen. Diese fleckf{\"o}rmigen Zellkontakte vermitteln extrazellul{\"a}r die Haftung zwischen den Keratinozyten durch Desmocadherine und sind intrazellul{\"a}r {\"u}ber Adaptorproteine im Intermedi{\"a}rfilamentsystem des Zellskeletts verankert. Diese Funktion ist bei der Autoimmunerkrankung Pemphigus gest{\"o}rt, die zu intraepidermaler Blasenbildung durch Akantholyse der Keratinozyten f{\"u}hrt. Pemphigus vulgaris (PV) und Pemphigus foliaceus (PF) stellen die beiden Hauptvarianten dar, wobei PV durch Autoantik{\"o}rper gegen die Desmocadherine Desmoglein (Dsg) 3 und oftmals zus{\"a}tzlich gegen Dsg 1, PF durch Autoantik{\"o}rper nur gegen Dsg 1 gekennzeichnet ist. Rho-GTPasen sind zellul{\"a}re Regulatorproteine, die das Aktinzytoskelett und verschiedene Zellkontakte beeinflussen. Die vorliegende Arbeit besch{\"a}ftigte sich mit dem Einfluss von Rho-GTPasen bei der Regulation von desmosomal vermittelter Adh{\"a}sion. In einem zweiten Teil wurde die Beteiligung von Rho-GTPasen bei den Pemphigusvarianten PV und PF n{\"a}her charakterisiert. F{\"u}r den ersten Abschnitt wurden bakterielle Toxine verwendet, die spezifisch Rho GTPasen aktivieren bzw. inhibieren, w{\"a}hrend f{\"u}r den zweiten Teil IgG-Fraktionen von PV- und PF-Patienten in Kombination mit aktivierenden Toxinen zur Anwendung kamen. Eine Inhibition der drei Hauptvertreter der Rho-GTPasen in kultivierten Keratinozyten und humaner Epidermis f{\"u}hrte zu einer Rarefizierung des Aktinfilamentsystems, zu Verlust von membranst{\"a}ndig lokalisiertem Dsg 1 und 3 und zu Zelldissoziation sowie zu verminderter Dsg 1 und 3-vermittelter Haftung von Mikroperlen auf der Oberfl{\"a}che von Keratinozyten. Die Aktivierung der GTPasen resultierte in vermehrter linearisierter Darstellbarkeit von Aktin und Dsg 3 an den Zellgrenzen und einer verst{\"a}rkten Dsg-vermittelten Haftung. Pemphigus-IgG f{\"u}hrten ebenfalls zu Zelldissoziation und Verlust von Dsg-Immunreaktivit{\"a}t in Keratinozytenkulturen, zu Spaltbildung in humaner Epidermis und zum Verlust der durch Dsg 1 und Dsg 3 vermittelten Adh{\"a}sion. Dies ging einher mit einer vermehrten Menge an nicht am Zytoskelett verankerten Dsg 3 und wurde durch eine p38MAPK-abh{\"a}ngige Verminderung der Aktivit{\"a}t von Rho A moduliert. Die Aktivierung von Rho A verhinderte die Ausbildung der Pemphigus-induzierten Effekte nahezu vollst{\"a}ndig. Zusammenfassend regulieren Rho-GTPasen die desmosomale Haftung in Keratinozyten. Die Daten zeigen weiterhin, dass Pemphigus-IgG durch eine Inhibition von Rho A diese Regulation beeintr{\"a}chtigt, was zu Schw{\"a}chung der Zytoskelettverankerung von Desmogleinen und zu Haftungsverlust und Spaltbildung f{\"u}hrt. Somit ist Rho A ein wichtiger Faktor der Pemphigus-Pathogenese und stellt einen Erfolg versprechenden Ansatzpunkt zur Entwicklung neuer Therapieoptionen dar.},
  subject      = {Zelladh{\"a}sion},
  language  = {de}
}