@phdthesis{Ullrich2014,
  author    = {Ullrich, Melanie},
  title     = {Identification of SPRED2 as a Novel Regulator of Hypothalamic-Pituitary-Adrenal Axis Activity and of Body Homeostasis},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-107355},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {SPRED proteins are inhibitors of the Ras/ERK/MAPK signaling pathway, an evolutionary highly conserved and very widespread signaling cascade regulating cell proliferation, differentiation, and growth. To elucidate physiological consequences of SPRED2 deficiency, SPRED2 KO mice were generated by a gene trap approach. An initial phenotypical characterization of KO mice aged up to five months identified SPRED2 as a regulator of chondrocyte differentiation and bone growth. Here, the loss of SPRED2 leads to an augmented FGFR-dependent ERK activity, which in turn causes hypochondroplasia-like dwarfism. However, long term observations of older KO mice revealed a generally bad state of health and manifold further symptoms, including excessive grooming associated with severe self-inflicted wounds, an abnormally high water uptake, clear morphological signs of kidney deterioration, and a reduced survival due to sudden death. Based on these observations, the aim of this study was to discover an elicitor of this complex and versatile phenotype. The observed kidney degeneration in our SPRED2 KO mice was ascribed to hydronephrosis characterized by severe kidney atrophy and apoptosis of renal tubular cells. Kidney damage prompted us to analyze drinking behavior and routine serum parameters. Despite polydipsia, which was characterized by a nearly doubled daily water uptake, the significantly elevated Na+ and Cl- levels and the resulting serum hyperosmolality could not be compensated in SPRED2 KOs. Since salt and water balance is primarily under hormonal control of aldosterone and AVP, we analyzed both hormone levels. While serum AVP was similar in WTs and KOs, even after experimental water deprivation and an extreme loss of body fluid, serum aldosterone was doubled in SPRED2 KO mice. Systematic investigation of contributing upstream hormone axes demonstrated that hyperaldosteronism developed independently of an overactivated Renin-Angiotensin system as indicated by halved serum Ang II levels in KO mice. However, aldosterone synthase expression in the adrenal gland was substantially augmented. Serum corticosterone, which is like aldosterone released from the adrenal cortex, was more than doubled in SPRED2 KOs, too. Similar to corticosterone, the production of aldosterone is at least in part under control of pituitary ACTH, which is further regulated by upstream hypothalamic CRH release. In fact, stress hormone secretion from this complete hypothalamic-pituitary-adrenal axis was upregulated because serum ACTH, the mid acting pituitary hormone, and hypothalamic CRH, the upstream hormonal inductor of HPA axis activity, were also elevated by 30\% in SPRED2 KO mice. This was accompanied by an upregulated ERK activity in paraventricular nucleus-containing hypothalamic brain regions and by augmented hypothalamic CRH mRNA levels in our SPRED2 KO mice. In vitro studies using the hypothalamic cell line mHypoE-44 further demonstrated that both SPRED1 and SPRED2 were able to downregulate CRH promoter activity, CRH secretion, and Ets factor-dependent CRH transcription. This was in line with the presence of various Ets factor binding sites in the CRH promoter region, especially for Ets1. Thus, this study shows for the first time that SPRED2-dependent inhibition of Ras/ERK/MAPK signaling by suppression of ERK activity leads to a downregulation of Ets1 factor-dependent transcription, which further results in inhibition of CRH promoter activity, CRH transcription, and CRH release from the hypothalamus. The consecutive hyperactivity of the complete HPA axis in our SPRED2 KO mice reflects an elevated endogenous stress response becoming manifest by excessive grooming behavior and self-inflicted skin lesions on the one hand; on the other hand, in combination with elevated aldosterone synthase expression, this upregulated HPA hormone release explains hyperaldosteronism and the associated salt and water imbalances. Both hyperaldosteronism and polydipsia very likely contribute further to the observed kidney damage. Taken together, this study initially demonstrates that SPRED2 is essential for the appropriate regulation of HPA axis activity and of body homeostasis. To further enlighten and compare consequences of SPRED2 deficiency in mice and particularly in humans, two follow-up studies investigating SPRED2 function especially in heart and brain, and a genetic screen to identify human SPRED2 loss-of-function mutations are already in progress.},
  subject      = {Renin-Angiotensin-System},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Beck2016,
  author    = {Beck, Katherina},
  title     = {Einfluss von RSK auf die Aktivit{\"a}t von ERK, den axonalen Transport und die synaptische Funktion in Motoneuronen von \(Drosophila\) \(melanogaster\)},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-130717},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2016},
  abstract  = {In dieser Arbeit sollte die Funktion von RSK in Motoneuronen von Drosophila untersucht werden. Mutationen im RSK2-Gen verursachen das Coffin-Lowry-Syndrom (CLS), das durch mentale Retardierung charakterisiert ist. RSK2 ist haupts{\"a}chlich in Regionen des Gehirns exprimiert, in denen Lernen und Ged{\"a}chtnisbildung stattfinden. In M{\"a}usen und Drosophila, die als Modellorganismen f{\"u}r CLS dienen, konnten auf makroskopischer Ebene keine Ver{\"a}nderungen in den Hirnstrukturen gefunden werden, dennoch wurden in verschiedenen Verhaltensstudien Defekte im Lernen und der Ged{\"a}chtnisbildung beobachtet. Die synaptische Plastizit{\"a}t und die einhergehenden Ver{\"a}nderungen in den Eigenschaften der Synapse sind fundamental f{\"u}r adaptives Verhalten. Zur Analyse der synaptischen Plastizit{\"a}t eignet sich das neuromuskul{\"a}re System von Drosophila als Modell wegen des stereotypen Innervierungsmusters und der Verwendung ionotroper Glutamatrezeptoren, deren Untereinheiten homolog sind zu den Untereinheiten der Glutamatrezeptoren des AMPA-Typs aus S{\"a}ugern, die wesentlich f{\"u}r die Bildung von LTP im Hippocampus sind. Zun{\"a}chst konnte gezeigt werden, dass RSK in den Motoneuronen von Drosophila an der pr{\"a}synaptischen Seite lokalisiert ist, wodurch RSK eine Synapsen-spezifische Funktion aus{\"u}ben k{\"o}nnte. Morphologische Untersuchungen der Struktur der neuromuskul{\"a}ren Synapsen konnten aufzeigen, dass durch den Verlust von RSK die Gr{\"o}ße der neuromuskul{\"a}ren Synapse, der Boutons sowie der Aktiven Zonen und Glutamatrezeptorfelder reduziert ist. Obwohl mehr Boutons gebildet werden, sind weniger Aktive Zonen und Glutamatrezeptorfelder in der neuromuskul{\"a}ren Synapse enthalten. RSK reguliert die synaptische Transmission, indem es die postsynaptische Sensitivit{\"a}t, nicht aber die Freisetzung der Neurotransmitter an der pr{\"a}synaptischen Seite beeinflusst, obwohl in immunhistochemischen Analysen eine postsynaptische Lokalisierung von RSK nicht nachgewiesen werden konnte. RSK ist demnach an der Regulation der synaptischen Plastizit{\"a}t glutamaterger Synapsen beteiligt. Durch immunhistochemische Untersuchungen konnte erstmals gezeigt werden, dass aktiviertes ERK an der pr{\"a}synaptischen Seite lokalisiert ist und diese synaptische Lokalisierung von RSK reguliert wird. Dar{\"u}ber hinaus konnte in dieser Arbeit nachgewiesen werden, dass durch den Verlust von RSK hyperaktiviertes ERK in den Zellk{\"o}rpern der Motoneurone vorliegt. RSK wird durch den ERK/MAPK-Signalweg aktiviert und {\"u}bernimmt eine Funktion sowohl als Effektorkinase als auch in der Negativregulation des Signalwegs. Demnach dient RSK in den Zellk{\"o}rpern der Motoneurone als Negativregulator des ERK/MAPK-Signalwegs. Dar{\"u}ber hinaus k{\"o}nnte RSK die Verteilung von aktivem ERK in den Subkompartimenten der Motoneurone regulieren. Da in vorangegangenen Studien gezeigt werden konnte, dass ERK an der Regulation der synaptischen Plastizit{\"a}t beteiligt ist, indem es die Insertion der AMPA-Rezeptoren zur Bildung der LTP reguliert, sollte in dieser Arbeit aufgekl{\"a}rt werden, ob der Einfluss von RSK auf die synaptische Plastizit{\"a}t durch seine Funktion als Negativregulator von ERK zustande kommt. Untersuchungen der genetischen Interaktion von rsk und rolled, dem Homolog von ERK in Drosophila, zeigten, dass die durch den Verlust von RSK beobachtete reduzierte Gesamtzahl der Aktiven Zonen und Glutamatrezeptorfelder der neuromuskul{\"a}ren Synapse auf die Funktion von RSK als Negativregulator von ERK zur{\"u}ckzuf{\"u}hren ist. Die Gr{\"o}ße der neuromuskul{\"a}ren Synapse sowie die Gr{\"o}ße der Aktiven Zonen und Glutamatrezeptorfelder beeinflusst RSK allerdings durch seine Funktion als Effektorkinase des ERK/MAPK-Signalwegs. Studien des axonalen Transports von Mitochondrien zeigten, dass dieser in vielen neuropathologischen Erkrankungen beeintr{\"a}chtigt ist. Die durchgef{\"u}hrten Untersuchungen des axonalen Transports in Motoneuronen konnten eine neue Funktion von RSK in der Regulation des axonalen Transports aufdecken. In den Axonen der Motoneurone von RSK-Nullmutanten wurden BRP- und CSP-Agglomerate nachgewiesen. RSK k{\"o}nnte an der Regulation des axonalen Transports von pr{\"a}synaptischem Material beteiligt sein. Durch den Verlust von RSK wurden weniger Mitochondrien in anterograder Richtung entlang dem Axon transportiert, daf{\"u}r verweilten mehr Mitochondrien in station{\"a}ren Phasen. Diese Ergebnisse zeigen, dass auch der anterograde Transport von Mitochondrien durch den Verlust von RSK beeintr{\"a}chtigt ist.},
  subject      = {Taufliege},
  language  = {de}
}