@article{KlammertMuellerHellmannetal.2015,
  author    = {Klammert, Uwe and M{\"u}ller, Thomas D. and Hellmann, Tina V. and Wuerzler, Kristian K. and Kotzsch, Alexander and Schliermann, Anna and Schmitz, Werner and Kuebler, Alexander C. and Sebald, Walter and Nickel, Joachim},
  title     = {GDF-5 can act as a context-dependent BMP-2 antagonist},
  series = {BMC Biology},
  volume    = {13},
  journal   = {BMC Biology},
  number    = {77},
  doi       = {10.1186/s12915-015-0183-8},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-125550},
  year      = {2015},
  abstract  = {Background Bone morphogenetic protein (BMP)-2 and growth and differentiation factor (GDF)-5 are two related transforming growth factor (TGF)-β family members with important functions in embryonic development and tissue homeostasis. BMP-2 is best known for its osteoinductive properties whereas GDF-5—as evident from its alternative name, cartilage derived morphogenetic protein 1—plays an important role in the formation of cartilage. In spite of these differences both factors signal by binding to the same subset of BMP receptors, raising the question how these different functionalities are generated. The largest difference in receptor binding is observed in the interaction with the type I receptor BMPR-IA. GDF-5, in contrast to BMP-2, shows preferential binding to the isoform BMPR-IB, which is abrogated by a single amino acid (A57R) substitution. The resulting variant, GDF-5 R57A, represents a "BMP-2 mimic" with respect to BMP receptor binding. In this study we thus wanted to analyze whether the two growth factors can induce distinct signals via an identically composed receptor. Results Unexpectedly and dependent on the cellular context, GDF-5 R57A showed clear differences in its activity compared to BMP-2. In ATDC-5 cells, both ligands induced alkaline phosphatase (ALP) expression with similar potency. But in C2C12 cells, the BMP-2 mimic GDF-5 R57A (and also wild-type GDF-5) clearly antagonized BMP-2-mediated ALP expression, despite signaling in both cell lines occurring solely via BMPR-IA. The BMP-2- antagonizing properties of GDF-5 and GDF-5 R57A could also be observed in vivo when implanting BMP-2 and either one of the two GDF-5 ligands simultaneously at heterotopic sites. Conclusions Although comparison of the crystal structures of the GDF-5 R57A:BMPR-IAEC- and BMP-2:BMPR-IAEC complex revealed small ligand-specific differences, these cannot account for the different signaling characteristics because the complexes seem identical in both differently reacting cell lines. We thus predict an additional component, most likely a not yet identified GDF-5-specific co-receptor, which alters the output of the signaling complexes. Hence the presence or absence of this component then switches GDF-5′s signaling capabilities to act either similar to BMP-2 or as a BMP-2 antagonist. These findings might shed new light on the role of GDF-5, e.g., in cartilage maintenance and/or limb development in that it might act as an inhibitor of signaling events initiated by other BMPs.},
  language  = {en}
}
@article{FalibeneRocesRoessler2015,
  author    = {Falibene, Agustina and Roces, Flavio and R{\"o}ssler, Wolfgang},
  title     = {Long-term avoidance memory formation is associated with a transient increase in mushroom body synaptic complexes in leaf-cutting ants},
  series = {Frontiers in Behavioral Neuroscience},
  volume    = {9},
  journal   = {Frontiers in Behavioral Neuroscience},
  number    = {84},
  doi       = {10.3389/fnbeh.2015.00084},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-125522},
  year      = {2015},
  abstract  = {Long-term behavioral changes related to learning and experience have been shown to be associated with structural remodeling in the brain. Leaf-cutting ants learn to avoid previously preferred plants after they have proved harmful for their symbiotic fungus, a process that involves long-term olfactory memory. We studied the dynamics of brain microarchitectural changes after long-term olfactory memory formation following avoidance learning in Acromyrmex ambiguus. After performing experiments to control for possible neuronal changes related to age and body size, we quantified synaptic complexes (microglomeruli, MG) in olfactory regions of the mushroom bodies (MBs) at different times after learning. Long-term avoidance memory formation was associated with a transient change in MG densities. Two days after learning, MG density was higher than before learning. At days 4 and 15 after learning—when ants still showed plant avoidance—MG densities had decreased to the initial state. The structural reorganization of MG triggered by long-term avoidance memory formation clearly differed from changes promoted by pure exposure to and collection of novel plants with distinct odors. Sensory exposure by the simultaneous collection of several, instead of one, non-harmful plant species resulted in a decrease in MG densities in the olfactory lip. We hypothesize that while sensory exposure leads to MG pruning in the MB olfactory lip, the formation of long-term avoidance memory involves an initial growth of new MG followed by subsequent pruning.},
  language  = {en}
}
@article{OttDorschFraunholzetal.2015,
  author    = {Ott, Christine and Dorsch, Eva and Fraunholz, Martin and Straub, Sebastian and Kozjak-Pavlovic, Vera},
  title     = {Detailed Analysis of the Human Mitochondrial Contact Site Complex Indicate a Hierarchy of Subunits},
  series = {PLoS One},
  volume    = {10},
  journal   = {PLoS One},
  number    = {3},
  doi       = {10.1371/journal.pone.0120213},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-125347},
  pages     = {e0120213},
  year      = {2015},
  abstract  = {Mitochondrial inner membrane folds into cristae, which significantly increase its surface and are important for mitochondrial function. The stability of cristae depends on the mitochondrial contact site (MICOS) complex. In human mitochondria, the inner membrane MICOS complex interacts with the outer membrane sorting and assembly machinery (SAM) complex, to form the mitochondrial intermembrane space bridging complex (MIB). We have created knockdown cell lines of most of the MICOS and MIB components and have used them to study the importance of the individual subunits for the cristae formation and complex stability. We show that the most important subunits of the MIB complex in human mitochondria are Mic60/Mitofilin, Mic19/CHCHD3 and an outer membrane component Sam50. We provide additional proof that ApoO indeed is a subunit of the MICOS and MIB complexes and propose the name Mic23 for this protein. According to our results, Mic25/CHCHD6, Mic27/ApoOL and Mic23/ApoO appear to be periphery subunits of the MICOS complex, because their depletion does not affect cristae morphology or stability of other components.},
  language  = {en}
}
@article{GuptaKupperRatzkaetal.2015,
  author    = {Gupta, Shishir K. and Kupper, Maria and Ratzka, Carolin and Feldhaar, Heike and Vilcinskas, Andreas and Gross, Roy and Dandekar, Thomas and F{\"o}rster, Frank},
  title     = {Scrutinizing the immune defence inventory of Camponotus floridanus applying total transcriptome sequencing},
  series = {BMC Genomics},
  volume    = {16},
  journal   = {BMC Genomics},
  number    = {540},
  doi       = {10.1186/s12864-015-1748-1},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-125279},
  year      = {2015},
  abstract  = {Background Defence mechanisms of organisms are shaped by their lifestyle, environment and pathogen pressure. Carpenter ants are social insects which live in huge colonies comprising genetically closely related individuals in high densities within nests. This lifestyle potentially facilitates the rapid spread of pathogens between individuals. In concert with their innate immune system, social insects may apply external immune defences to manipulate the microbial community among individuals and within nests. Additionally, carpenter ants carry a mutualistic intracellular and obligate endosymbiotic bacterium, possibly maintained and regulated by the innate immune system. Thus, different selective forces could shape internal immune defences of Camponotus floridanus. Results The immune gene repertoire of C. floridanus was investigated by re-evaluating its genome sequence combined with a full transcriptome analysis of immune challenged and control animals using Illumina sequencing. The genome was re-annotated by mapping transcriptome reads and masking repeats. A total of 978 protein sequences were characterised further by annotating functional domains, leading to a change in their original annotation regarding function and domain composition in about 8 \% of all proteins. Based on homology analysis with key components of major immune pathways of insects, the C. floridanus immune-related genes were compared to those of Drosophila melanogaster, Apis mellifera, and other hymenoptera. This analysis revealed that overall the immune system of carpenter ants comprises many components found in these insects. In addition, several C. floridanus specific genes of yet unknown functions but which are strongly induced after immune challenge were discovered. In contrast to solitary insects like Drosophila or the hymenopteran Nasonia vitripennis, the number of genes encoding pattern recognition receptors specific for bacterial peptidoglycan (PGN) and a variety of known antimicrobial peptide (AMP) genes is lower in C. floridanus. The comparative analysis of gene expression post immune-challenge in different developmental stages of C. floridanus suggests a stronger induction of immune gene expression in larvae in comparison to adults. Conclusions The comparison of the immune system of C. floridanus with that of other insects revealed the presence of a broad immune repertoire. However, the relatively low number of PGN recognition proteins and AMPs, the identification of Camponotus specific putative immune genes, and stage specific differences in immune gene regulation reflects Camponotus specific evolution including adaptations to its lifestyle.},
  language  = {en}
}
@article{PaschLinkBecketal.2015,
  author    = {Pasch, Elisabeth and Link, Jana and Beck, Carolin and Scheuerle, Stefanie and Alsheimer, Manfred},
  title     = {The LINC complex component Sun4 plays a crucial role in sperm head formation and fertility},
  series = {Biology Open},
  volume    = {4},
  journal   = {Biology Open},
  doi       = {10.1242/bio.015768},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-125212},
  pages     = {1792-1802},
  year      = {2015},
  abstract  = {LINC complexes are evolutionarily conserved nuclear envelope bridges, physically connecting the nucleus to the peripheral cytoskeleton. They are pivotal for dynamic cellular and developmental processes, like nuclear migration, anchoring and positioning, meiotic chromosome movements and maintenance of cell polarity and nuclear shape. Active nuclear reshaping is a hallmark of mammalian sperm development and, by transducing cytoskeletal forces to the nuclear envelope, LINC complexes could be vital for sperm head formation as well. We here analyzed in detail the behavior and function of Sun4, a bona fide testis-specific LINC component. We demonstrate that Sun4 is solely expressed in spermatids and there localizes to the posterior nuclear envelope, likely interacting with Sun3/Nesprin1 LINC components. Our study revealed that Sun4 deficiency severely impacts the nucleocytoplasmic junction, leads to mislocalization of other LINC components and interferes with the formation of the microtubule manchette, which finally culminates in a globozoospermia-like phenotype. Together, our study provides direct evidence for a critical role of LINC complexes in mammalian sperm head formation and male fertility.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Grimmig2015,
  author    = {Grimmig, Tanja Maria},
  title     = {Immunity, Inflammation and Cancer: The role of Foxp3, TLR7 and TLR8 in gastrointestinal cancer},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-125248},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Regulatory T cells (Treg) expressing the transcription factor forkhead box protein P3 (Foxp3) have been demonstrated to mediate evasion from anti-tumor immune responses during tumor progression. Moreover, Foxp3 expression by tumor cells themselves may allow them to counteract effector T cell responses, resulting in a survival benefit of the tumor. For gastrointestinal cancers, in particular pancreatic and colorectal cancer (CRC), the clinical relevance of Foxp3 is not clear to date. Therefore the aim of this study was to analyze its impact in CRC and pancreatic cancer. To determine the relevance of Foxp3 for tumor progression and patient survival, gene and protein analysis of human pancreatic and colon cancer cell lines as well as tumor tissues from patients with CRC was performed. The results derived from the patients with CRC were correlated with clinicopathological parameters and patients' overall survival. Cancer cell mediated Foxp3 expression in vitro was demonstrated in human pancreatic cancer cell lines PANC1, PaCa DD 135, PaCa DD 159 and PaCa DD 185 as well as in human colon cancer cell lines SW480 and SW620. Additionally, Foxp3 expressing cancer cells were found in ex vivo tumor tissue samples of patients with CRC. The percentage of Foxp3+ cancer cells increased from stages UICC I/II to UICC III/IV compared to normal tissue. Moreover, high tumor cell mediated Foxp3 expression was associated with poor prognosis compared to patients with low Foxp3 expression. In contrast, low and high Foxp3 level in tumor infiltrating Treg cells demonstrated no significant differences in patients' overall survival. Correlation analysis demonstrated a significant association of Foxp3 cancer cell expression with the expression of immunosuppressive cytokines IL-10 and TGF-β. These findings suggest that Immunosuppressive cytokines such as IL-10 and TGF-β released by rather Foxp3+ cancer cells than Foxp3+ Treg cells may inhibit the activation of naive T cells, hence limiting antitumor immune responses and favoring tumorigenesis and progression. Chronic inflammation has been shown to be an important epigenetic and environmental factor in numerous tumor entities. Recent data suggest that tumorigenesis and tumor progression may be associated with inflammation-triggered activation of Toll-like receptors (TLR). In this study, the specific impact of both TLR7 and TLR8 expression and signaling on tumor cell proliferation and chemoresistance is analyzed in inflammation linked CRC and pancreatic cancer. By gene and protein expression analysis of human pancreatic and colon cancer cell lines TLR7 and TLR8 expression was determined in vitro. Additionally, expression of TLR7/TLR8 in UICC stage I-IV pancreatic cancer, chronic pancreatitis and normal pancreatic tissue was examined. For in vitro/in vivo studies TLR7/TLR8 overexpressing PANC1 cell lines were generated and analyzed for effects of TLR expression and stimulation on tumor cell proliferation and chemoresistance. Cancer cell mediated TLR7 and TLR8 expression in vitro was demonstrated in human colon cancer cell lines SW480, SW620 and HT-29 as well as in primary pancreatic cancer cell lines PaCa DD 135, PaCa DD 159 and PaCa DD 185. Additionally, TLR7 and TLR8 expressing tumor cells were found in ex vivo tissue samples of patients with pancreatic cancer and chronic pancreatitis. Significantly elevated expression levels of TLR7 and TLR8 were found in advanced tumor stages (UICC III) compared to early tumor stages (UICC II) and chronic pancreatitis. No or occasionally low expression was detected in normal pancreatic tissue. In contrast to the tissues from patients with pancreatic cancer or chronic pancreatitis, established pancreatic tumor cell lines express only very low levels of TLR7 and TLR8. Therefore, for in vitro and xenograft studies TLR7 or TLR8 overexpressing PANC1 cells were generated. Proliferation promoting effects of TLR7 and TLR8 expression and stimulation with R848 were detected in vitro. Additionally, increased tumor growth of TLR expressing PANC1 cells was demonstrated in subcutaneously injected Balb/c nude mice. Interestingly, activation of TLR7 or TLR8 induced not only an increase in tumor cell proliferation but also a strong chemoresistance of PANC1 cells against 5-fluorouracil (5-FU). Moreover, treatment with R848 resulted in elevated expression levels of NF-κB, COX-2 and inflammatory cytokines IL-1β, IL-8 and TNF-α, suggesting TLR7/8 signaling to contribute to an inflammatory, anti-apoptotic and proliferation promoting tumor microenvironment. These findings emphasize the particular role of TLR7 and TLR8 in inflammation related cancers and their relevance as potential targets for cancer therapy.  },
  subject      = {Bauchspeicheldr{\"u}senkrebs},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Dusik2015,
  author    = {Dusik, Verena},
  title     = {Immunhistochemische und funktionelle Charakterisierung der Mitogen-aktivierten Proteinkinase p38 in der inneren Uhr von Drosophila melanogaster},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-124636},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Circadianes und Stress-System sind zwei physiologische Systeme, die dem Organismus helfen sich an Ver{\"a}nderungen ihrer Umwelt anzupassen. W{\"a}hrend letzteres spontane und schnelle Antworten auf akute, unvorhersehbare Umweltreize liefert, sagt das circadiane System t{\"a}glich wiederkehrende Ereignisse vorher and bereitet den Organismus so vorzeitig auf diese nahende Umweltver{\"a}nderung vor. Dennoch, trotz dieser unterschiedlichen Reaktionsmechanismen agieren beide Systeme nicht komplett autonom. Studien der vergangen Jahre belegen vielmehr eine Interaktion beider Systeme. So postulieren sie zum einem Unterschiede in der Stressantwort in Abh{\"a}ngigkeit von der Tageszeit zu der der Reiz auftritt und weisen zugleich auf eine Zunahme von gest{\"o}rten biologischen Tagesrhythmen, wie zum Beispiel Schlafst{\"o}rungen, in Folge von unkontrollierten oder exzessiven Stress hin. Ebenso liefern k{\"u}rzlich durchgef{\"u}hrte Studien an Vertebraten und Pilzen Hinweise, dass mit p38, eine Stress-aktivierte Kinase, an der Signalweiterleitung zur inneren Uhr beteiligt ist (Hayashi et al., 2003), sogar durch dieses endogene Zeitmesssystem reguliert wird (Vitalini et al., 2007; Lamb et al., 2011) und deuten damit erstmals eine m{\"o}gliche Verbindung zwischen Stress-induzierten und regul{\"a}ren rhythmischen Anpassungen des Organismus an Umweltver{\"a}nderungen an. Molekulare und zellul{\"a}re Mechanismen dieser Verkn{\"u}pfung sind bisher noch nicht bekannt. W{\"a}hrend die Rolle von p38 MAPK bei der Stress- und Immunantwort in Drosophila melanogaster gut charakterisiert ist, wurden Expression und Funktion von p38 in der inneren Uhr hingegen bislang nicht untersucht. Die hier vorliegende Arbeit hatte daher zum Ziel mittels immunhistochemischer, verhaltensphysiologischer und molekularer Methoden eine m{\"o}gliche Rolle der Stress-aktivierten Kinase im circadianen System der Fliege aufzudecken. Antik{\"o}rperf{\"a}rbungen sowie Studien mit Reporterlinien zeigen deutliche F{\"a}rbesignale in den s-LNv, l-LNv und DN1a und erbringen erstmals einen Nachweis f{\"u}r p38 Expression in den Uhrneuronen der Fliege. Ebenso scheint die Aktivit{\"a}t von p38 MAPK in den DN1a uhrgesteuert zu sein. So liegt p38 vermehrt in seiner aktiven Form in der Dunkelphase vor und zeigt, neben seiner circadian regulierten Aktivierung, zus{\"a}tzlich auch eine Inaktivierung durch Licht. 15-Minuten-Lichtpulse in der subjektiven Nacht f{\"u}hren zu einer signifikanten Reduktion von aktivierter, phosphorylierter p38 MAPK in den DN1a von Canton S Wildtypfliegen im Vergleich zu Fliegen ohne Lichtpuls-Behandlung. Aufzeichnungen der Lokomotoraktivit{\"a}t offenbaren zus{\"a}tzlich die Notwendigkeit von p38 MAPK f{\"u}r wildtypisches Timing der Abendaktivit{\"a}t sowie zum Erhalt von 24-Stunden-Verhaltensrhythmen unter konstanten Dauerdunkel-Bedindungen. So zeigen Fliegen mit reduzierten p38 Level in Uhrneuronen einen verz{\"o}gerten Beginn der Abendaktivit{\"a}t und stark verl{\"a}ngerte Freilaufperioden. In {\"U}bereinstimmung mit Effekten auf das Laufverhalten scheint dar{\"u}ber hinaus die Expression einer dominant-negativen Form von p38b in Drosophila's wichtigsten Uhrneuronen eine versp{\"a}tete nukle{\"a}re Translokation von Period zur Folge zu haben. Westernblots legen zus{\"a}tzlich einen Einfluss von p38 auf den Phosphorylierungsgrad von Period nahe und liefern damit einen m{\"o}gliche Erkl{\"a}rung f{\"u}r den versp{\"a}teten Kerneintritt des Uhrproteins. Abschließende St{\"u}tzung der Westernblotergebnisse bringen in vitro Kinasenassays und deuten auf p38 als eine potentielle „Uhrkinase" hin, welche auch in vivo Period an Serin 661 sowie weiteren potentiellen Phosphorylierungsstellen phosphorylieren k{\"o}nnte. Zusammengenommen deuten die Ergebnisse der hier vorliegenden Arbeit eindeutig auf eine bedeutende Rolle von p38, neben dessen Funkion im Stress-System, auch im circadianen System der Fliege hin und offenbaren damit die M{\"o}glichkeit, dass p38 als Schnittstelle zwischen beider Systeme fungiert.},
  subject      = {Taufliege},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Frank2015,
  author    = {Frank, Nicolas Clemens},
  title     = {Lokale axonale Wirkungen der CNTF-STAT3 Signalkaskade in Motoneuronen der pmn Maus - einem Mausmodel f{\"u}r die Amyotrophe Lateralsklerose},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-121065},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {1. Zusammenfassung W{\"a}hrend der Embryogenese und nach Verletzungen von Nerven regulieren neurotrophe Faktoren Signalwege f{\"u}r Apoptose, Differenzierung, Wachstum und Regeneration von Neuronen. In vivo Experimente an neugeborenen Nagern haben gezeigt, dass der Verlust von Motoneuronen nach peripherer Nervenl{\"a}sion durch die Behandlung mit GDNF, BDNF, und CNTF reduziert werden kann In der pmn-Mausmutante, einem Modell f{\"u}r die Amyotrophe Lateralsklerose, f{\"u}hrt die Gabe von CNTF, nicht aber von GDNF zu einem verz{\"o}gerten Krankheitsbeginn und einem verlangsamten Fortschreiten der Motoneuronendegeneration. Ausl{\"o}ser der Motoneuronendegeneration in der pmn-Maus ist eine Mutation im Tubulin spezifischen Chaperon E (Tbce) Gen, das f{\"u}r eines von f{\"u}nf Tubulin spezifischen Chaperonen (TBCA-TBCE) kodiert und an der Bildung von -Tubulinheterodimeren beteiligt ist. Diese Arbeit sollte dazu beitragen, die CNTF-induzierten Signalwege zu entschl{\"u}sseln, die sich lindernd auf den progredienten Verlauf der Motoneuronendegeneration in der pmn-Maus auswirken. Prim{\"a}re pmn mutierte Motoneurone zeigen ein reduziertes Axonwachstum und eine erh{\"o}hte Anzahl axonaler Schwellungen mit einer anomalen H{\"a}ufung von Mitochondrien - ein fr{\"u}hes Erkennungsmerkmal bei ALS-Patienten. Die Applikation von CNTF nicht aber von BDNF oder GDNF, kann in vitro die beobachteten Wachstumsdefekte und das bidirektionale axonale Transportdefizit in pmn mutierten Motoneurone verhindern. Aus {\"a}lteren Untersuchungen war bekannt, dass CNTF {\"u}ber den dreiteiligen transmembranen Rezeptorkomplex, bestehend aus CNTFR, LIFR und gp130, Januskinasen aktiviert, die STAT3 an Tyrosin 705 phosphorylieren (pSTAT3Y705). Ich konnte beobachten, dass axonales fluoreszenzmarkiertes pSTAT3Y705 nach CNTF-Gabe nicht retrograd in den Nukleus transportiert wird. Stattdessen f{\"u}hrt die CNTF-induzierte Phosphorylierung von STAT3 an Tyrosin 705 zu einer transkriptionsunabh{\"a}ngigen lokalen Reaktion im Axon. Diese pSTAT3Y705 abh{\"a}ngige Reaktion ist notwendig und ausreichend, um das reduzierte Axonwachstum pmn mutierter Motoneurone zu beheben. Wie die Kombination einer CNTF Behandlung mit dem shRNA vermittelten knock-down von Stathmin in pmn mutierten Motoneuronen zeigt, zielt die CNTF-STAT3 Signalkaskade auf die Stabilisierung axonaler Mikrotubuli ab und wirkt sich positiv auf die anterograde und retrograde Mobilit{\"a}t von axonalen Mitochondrien aus. Interessanter Weise konnte ich außerdem feststellen, dass eine akute Gabe von CNTF das mitochondriale Membranpotential in Axonen prim{\"a}rer pmn mutierter und wildtypischer Motoneurone erh{\"o}ht und einen Anstieg von ATP ausl{\"o}st. Meine Beobachtungen legen nahe, dass CNTF unerwarteter Weise auch eine transiente Phosphorylierung an STAT3 Serin 727 (pSTAT3S727) ausl{\"o}st, die zur anschließenden Translokation von pSTAT3S727 in Mitochondrien f{\"u}hrt. Diese Ergebnisse zeigen, dass STAT3 mehrere lokale Ziele im Axon besitzt, n{\"a}mlich axonale Mikrotubuli und Mitochondrien.},
  subject      = {Motoneuron},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Jaenicke2015,
  author    = {J{\"a}nicke, Laura Annika},
  title     = {Regulation of MYC Activity by the Ubiquitin-Proteasome System},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-123339},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {The oncogenic MYC protein is a transcriptional regulator of multiple cellular processes and is aberrantly activated in a wide range of human cancers. MYC is an unstable protein rapidly degraded by the ubiquitin-proteasome system. Ubiquitination can both positively and negatively affect MYC function, but its direct contribution to MYC-mediated transactivation remained unresolved. To investigate how ubiquitination regulates MYC activity, a non-ubiquitinatable MYC mutant was characterized, in which all lysines are replaced by arginines (K-less MYC). The absence of ubiquitin-acceptor sites in K-less MYC resulted in a more stable protein, but did not affect cellular localization, chromatin-association or the ability to interact with known MYC interaction partners. Unlike the wild type protein, K-less MYC was unable to promote proliferation in immortalized mammary epithelial cells. RNA- and ChIP-Sequencing analyses revealed that, although K-less MYC was present at MYC-regulated promoters, it was a weaker transcriptional regulator. The use of K-less MYC, a proteasomal inhibitor and reconstitution of individual lysine residues showed that proteasomal turnover of MYC is required for MYC target gene induction. ChIP-Sequencing of RNA polymerase II (RNAPII) revealed that MYC ubiquitination is dispensable for RNAPII recruitment and transcriptional initiation but is specifically required to promote transcriptional elongation. Turnover of MYC is required to stimulate histone acetylation at MYC-regulated promoters, which depends on a highly conserved region in MYC (MYC box II), thereby enabling the recruitment of BRD4 and P-TEFb and the release of elongating RNAPII from target promoters. Inhibition of MYC turnover enabled the identification of an intermediate in MYC-mediated transactivation, the association of MYC with the PAF complex, a positive elongation factor, suggesting that MYC acts as an assembly factor transferring elongation factors onto RNAPII. The interaction between MYC and the PAF complex occurs via a second highly conserved region in MYC's amino terminus, MYC box I. Collectively, the data of this work show that turnover of MYC coordinates histone acetylation with recruitment and transfer of elongation factors on RNAPII involving the cooperation of MYC box I and MYC box II.},
  subject      = {Myc},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Larsen2015,
  author    = {Larsen, Mirjam},
  title     = {Zur genetischen Heterogenit{\"a}t der Muskeldystrophien: alternative genetische Ursachen der Myotonen Dystrophie und FSHD},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-123431},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Die klinische Symptomatik verschiedener erblicher Muskelerkrankungen verl{\"a}uft oft erstaunlich {\"a}hnlich mit Muskelschw{\"a}che und -schwund als den hervorstechenden Alltagsproblemen. Dem gegen{\"u}ber sind die genetischen Grundlagen sehr vielf{\"a}ltig mit > 250 bisher identifizierten Genen (musclegenetable.org). Auch innerhalb eines definierten Krankheitsbildes werden verschiedene genetische Ursachen nebeneinander gefunden, was durch die Verkn{\"u}pfung in einem gemeinsamen Pathomechanismus begr{\"u}ndet sein kann. Die vorliegende Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit verschiedenen Aspekten dieser genetischen Heterogenit{\"a}t am Beispiel der beiden h{\"a}ufigen Muskelerkrankungen Myotone Dystrophie (DM) und Facioscapulohumerale Muskeldystrophie (FSHD), bei denen alternative genetische Ursachen, sowie ankn{\"u}pfende Fragestellungen untersucht wurden. Das erste Projekt dieser Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit Fragestellungen, welche die DM betreffen. Die DM Typ 1 und Typ 2 (DM1 und DM2) bilden zusammen die h{\"a}ufigste Muskelerkrankung im Erwachsenenalter. Sie ist durch die gemeinsamen Symptome Myotonie, Muskelschw{\"a}che und Katarakt sowie die Beteiligung weiterer Organsysteme gekennzeichnet, was sie zu einer multisystemischen Erkrankung macht. Die genetische Ursache liegt f{\"u}r beide Formen in einer Repeatexpansion eines Mikrosatelliten in der untranslatierten Region zweier Gene (DMPK in DM1, CNBP in DM2). Dem gemeinsamen Pathomechanismus liegt eine toxische Funktionsgewinn-Mutation des expandierten RNA-Transkripts zugrunde. Die beiden bekannten Formen der DM sind ph{\"a}notypisch h{\"a}ufig nicht unterscheidbar, weshalb in vielen F{\"a}llen beide Erkrankungen molekulargenetisch untersucht werden m{\"u}ssen. Dabei ist die Diagnostik der DM durch die Notwendigkeit des Nachweises von sehr großen Repeatexpansionen recht aufw{\"a}ndig und die Bestimmung der Repeatl{\"a}nge im Fall der DM2 nur eingeschr{\"a}nkt m{\"o}glich. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Test zum Nachweis der Repeatexpansionen auf der Basis der Methode des Molecular Combing entwickelt, welche den gleichzeitigen Nachweis der beiden Loci von DM1 und DM2 erlaubt und zus{\"a}tzlich eine direkte Messung der Repeatl{\"a}nge erm{\"o}glicht. Das Molecular Combing ist eine fluoreszenz-mikroskopische Einzelmolek{\"u}l-Analysemethode, durch die es erstmals m{\"o}glich wurde, die vermutete somatische Instabilit{\"a}t bei DM2 darzustellen. Das zweite DM-Teilprojekt besch{\"a}ftigt sich mit der Identifikation m{\"o}glicher alternativer genetischer Ursachen f{\"u}r die Erkrankung. Dies wurde anhand einer Kohorte von 138 DM1- und DM2-negativen Indexpatienten mit dem typischen DM-Ph{\"a}notyp untersucht. Ausgehend von dem gemeinsamen Pathomechanismus wurden die prim{\"a}ren Krankheitsgene DMPK und CNBP, sowie CELF1 und MBNL1, welche wichtige Rollen auf sekund{\"a}rer Ebene des Pathomechanismus spielen, mittels Next Generation Sequencing untersucht. Dabei wurde eine auff{\"a}llige Variante in DMPK gefunden, keine Varianten in CNBP oder CELF1 und drei Varianten in MBNL1, was auf MBNL1 als Kandidatengen einer alternativen Ursache f{\"u}r DM hinweist. MBNL1 ist ein gewebespezifischer Spleißregulator, welcher einen Wechsel von einem fetalen zu einem adulten Spleißmuster im Muskel steuert. Die Pathogenit{\"a}t einer der Varianten wurde in einem RNA-Spleißassay mit MBNL1-Targetgenen untersucht. Dabei konnten keine spezifischen Spleiß-Effekte festgestellt werden, aber eine Verminderung des Expressionsniveaus im Sinne einer Haploinsuffizienz. Die 3D-Modellierung dieser Variante deutet auf {\"A}nderungen der Oberfl{\"a}chenladungen in MBNL1 hin. Der Nachweis der Pathogenit{\"a}t der Varianten und somit die Urs{\"a}chlichkeit von MBNL1-Mutationen f{\"u}r DM konnte hiermit nicht abschließend gekl{\"a}rt werden. Die gefundenen Ergebnisse regen jedoch hoffentlich zu nachfolgenden Studien an. Das zweite Projekt dieser Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit Fragestellungen um die FSHD. Diese bildet die dritth{\"a}ufigste Muskelerkrankung, charakterisiert durch eine oft asymmetrische Schw{\"a}che der Muskulatur von Gesicht, Schulterg{\"u}rtel und Oberarmen. Genetisch ist die FSHD Typ 1 (FSHD1) mit einer Kontraktion des Makrosatelliten D4Z4 verkn{\"u}pft, was eine Relaxation der Chromatinstruktur der Region mit sich bringt und damit die ektopische Expression des apoptotisch wirkenden Proteins DUX4 erm{\"o}glicht. Die pathogene Auspr{\"a}gung dieser Funktionsgewinn-Mutation findet dabei nur in Verbindung mit einem FSHD-permissiven Haplotyp statt. Auf der Grundlage des gleichen Pathomechanismus wurde eine zweite Form der FSHD (FSHD2) vorgestellt, bei der die Chromatinrelaxation unabh{\"a}ngig von der L{\"a}nge von D4Z4 durch einen Defekt in dem an der DNA-Methylierung beteiligten Gen SMCHD1 assoziiert sein soll. Die Vererbung von FSHD2 verl{\"a}uft digenisch mit Mutationen in SMCHD1 und dem FSHD-permissiven Haplotyp auf zwei unabh{\"a}ngigen Loci. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Kohorte von 55 FSHD1-negativen Patienten mit dem typischen FSHD-Ph{\"a}notyp untersucht. Dabei wurden der Haplotyp, die Methylierung von D4Z4 sowie das SMCHD1-Gen analysiert. Es konnten neun Patienten mit einem Defekt in SMCHD1 identifiziert werden. In einer zweiten Kohorte von 45 FSHD1-positiven Patienten wurde untersucht, ob SMCHD1-Mutationen auch in Kombination mit einer Kontraktion von D4Z4 vorkommen. Dieser Fall von FSHD1+2 konnte f{\"u}r drei Patienten gezeigt werden, welche außerdem einen auff{\"a}llig schweren Ph{\"a}notyp zeigten. SMCHD1 kann also als Modifier-Gen f{\"u}r die Schwere der Erkrankung bei FSHD1 angesehen werden. Damit wurden insgesamt zw{\"o}lf SMCHD1-Mutationstr{\"a}ger identifiziert, davon sind zehn der Varianten noch nicht beschrieben worden. F{\"u}r alle erkrankten Mutationstr{\"a}ger konnte eine Methylierung von D4Z4 ≤ 20 \% ermittelt werden, was als diagnostisches Kriterium verwendet werden kann. Mit einem Anteil von 16,3 \% Mutationstr{\"a}ger in der FSHD1-negetiven Kohorte bildet FSHD2 einen bedeutenden Anteil an dem Krankheitsbild der FSHD, weshalb die entwickelten Analysen in die Routinediagnostik eingegliedert wurden. Das zweite Teilprojekt der FSHD besch{\"a}ftigt sich mit der Funktion des SMCHD1-Gens bei der X-Inaktivierung (XI). Es ist bekannt, dass SMCHD1 bei weiblichen M{\"a}usen an der Aufrechterhaltung der XI mitwirkt. Die Untersuchung der XI bei FSHD2-Frauen ergab eine extreme Verschiebung der erwarteten XI von 50:50 auf 0:100 oder 100:0 bei sechs von 13 Patientinnen. Die {\"u}brigen sieben zeigten eine XI im Normalbereich von > 20:80 oder < 80:20. Der Befund der einseitigen Verschiebung k{\"o}nnte auf einen negativen Selektionsdruck gegen{\"u}ber Zellen mit unvollst{\"a}ndiger XI hindeuten. Es w{\"a}re interessant zu untersuchen, ob sich der gleiche Effekt auch in einer gr{\"o}ßeren Kohorte wiederfindet und ob er sich mit der Art der Mutation korrelieren l{\"a}sst.},
  subject      = {Myotonische Dystrophie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Fliesser2015,
  author    = {Fließer, Mirjam},
  title     = {Hypoxia and hypoxia-inducible factor 1α modulate the immune response of human dendritic cells against Aspergillus fumigatus},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-121392},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {The mold Aspergillus fumigatus causes life-threatening infections in immunocompromised patients. Over the past decade new findings in research have improved our understanding of A. fumigatus-host interactions. One of them was the detection of localized areas of tissue hypoxia in the lungs of mice infected with A. fumigatus. The transcription factor hypoxia-inducible factor 1α (HIF 1α) is known as the central regulator of cellular responses to hypoxia. Under normoxia, this constitutively expressed protein is degraded by oxygen-dependent mechanisms in most mammalian cell types. Interaction with pathogens can induce HIF 1α stabilization under normoxic conditions in innate immune cells. Bacterial infection models revealed that hypoxic microenvironments and signaling via HIF 1α modulate functions of host immune cells. Moreover, it was recently described that in murine phagocytes, HIF 1α expression is essential to overcome an A. fumigatus infection. However, the influence of hypoxia and the role of HIF 1α signaling for anti-A. fumigatus immunity is still poorly understood, especially regarding dendritic cells (DCs), which are important regulators of anti-fungal immunity. In this study, the functional relevance of hypoxia and HIF 1α signaling in the response of human DCs against A. fumigatus has been investigated. Hypoxia attenuated the pro-inflammatory response of DCs against A. fumigatus during the initial infection as shown by genome-wide microarray expression analyses and cytokine quantification. The up-regulation of maturation-associated molecules on DCs stimulated with A. fumigatus under hypoxia was reduced; however, these DCs possessed an enhanced capacity to stimulate T cells. This study thereby revealed divergent influence of hypoxia on anti-A. fumigatus DC functions that included both, inhibiting and enhancing effects. HIF-1α was stabilized in DCs following stimulation with A. fumigatus under normoxic and hypoxic conditions. This stabilization was partially dependent on Dectin-1, the major receptor for A. fumigatus on human DCs. Using siRNA-based HIF 1α silencing combined with gene expression microarrays, a modulatory effect of HIF-1α on the anti-fungal immune response of human DCs was identified. Specifically, the transcriptomes of HIF-1α silenced DCs indicated that HIF-1α enhanced DC metabolism and cytokine release in response to A. fumigatus under normoxic and hypoxic conditions. This was confirmed by further down-stream analyses that included quantification of glycolytic activity and cytokine profiling of DCs. By that, this study demonstrated functional relevance of HIF 1α expression in DCs responding to A. fumigatus. The data give novel insight into the cellular functions of HIF 1α in human DCs that include regulation of the anti-fungal immune response under normoxia and hypoxia. The comprehensive transcriptome datasets in combination with the down-stream protein analyses from this study will promote further investigations to further characterize the complex interplay between hypoxia, activation of Dectin-1 and HIF-1α signaling in host responses against A. fumigatus.},
  subject      = {Immunologie},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Fischer2015,
  author    = {Fischer, Robin},
  title     = {Generating useful tools for future studies in the center of the circadian clock - defined knockout mutants for PERIOD and TIMELESS},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-119141},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {To unravel the role of single genes underlying certain biological processes, scientists often use amorphic or hypomorphic alleles. In the past, such mutants were often created by chance. Enormous approaches with many animals and massive screening effort for striking phenotypes were necessary to find a needle in the haystack. Therefore at the beginning chemical mutagens or radiation were used to induce mutations in the genome. Later P-element insertions and inaccurate jump-outs enabled the advantage of potential larger deletions or inversions. The mutations were characterized and subsequently kept in smaller populations in the laboratories. Thus additional mutations with unknown background effects could accumulate. The precision of the knockout through homologous recombination and the additional advantage of being able to generate many useful rescue constructs that can be easily reintegrated into the target locus made us trying an ends-out targeting procedure of the two core clock genes period and timeless in Drosophila melanogaster. Instead of the endogenous region, a small fragment of approximately 100 base pairs remains including an attP-site that can be used as integration site for in vitro created rescue constructs. After a successful ends-out targeting procedure, the locus will be restored with e.g. flies expressing the endogenous gene under the native promoter at the original locus coupled to a fluorescence tag or expressing luciferase. We also linked this project to other research interests of our work group, like the epigenetic related ADAR-editing project of the Timeless protein, a promising newly discovered feature of time point specific timeless mRNA modification after transcription with yet unexplored consequences. The editing position within the Timeless protein is likewise interesting and not only noticed for the first time. This will render new insights into the otherwise not-satisfying investigation and quest for functional important sequences of the Timeless protein, which anyway shows less homology to other yet characterized proteins. Last but not least, we bothered with the question of the role of Shaggy on the circadian clock. The impact of an overexpression or downregulation of Shaggy on the pace of the clock is obvious and often described. The influence of Shaggy on Period and Timeless was also shown, but for the latter it is still controversially discussed. Some are talking of a Cryptochrome stabilization effect and rhythmic animals in constant light due to Shaggy overexpression, others show a decrease of Cryptochrome levels under these conditions. Also the constant light rhythmicity of the flies, as it was published, could not be repeated so far. We were able to expose the conditions behind the Cryptochrome stabilization and discuss possibilities for the phenomenon of rhythmicity under constant light due to Shaggy overexpression.},
  subject      = {Biologische Uhr},
  language  = {en}
}
@phdthesis{RamosTirado2015,
  author    = {Ramos Tirado, Mario},
  title     = {Stammzellbasierte Behandlungsstrategien zur Stimmlippenaugmentation und laryngealen Defektrekonstruktion},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-117528},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Der Kehlkopf ist ein stimmerzeugendes knorpelhaltiges Organ und spielt eine wichtige Rolle in der Atemfunktion und beim aspirationsfreien Schluckakt. Funktionsst{\"o}rungen des Kehlkopfs wie Stimmbandl{\"a}hmungen werden durch Sch{\"a}digungen des Kehlkopfnervs nach operativen Eingriffen und Halsverletzungen hervorgerufen. Des Weiteren f{\"u}hren durch Traumen, Teil- und komplette Resektionen verursachte Substanzdefekte des Kehlkopfs zu Funktionsverlusten. Die hierf{\"u}r notwendigen und komplexen Rekonstruktionen werden durch das schlechte Regenerationspotential von Knorpelgewebe eingeschr{\"a}nkt und k{\"o}nnen nur bedingt durch synthetische Ersatzmaterialen oder k{\"o}rpereigenes Ersatzgewebe bewerkstelligt werden. Ist es m{\"o}glich, mit Hilfe des Tissue Engineerings aus k{\"o}rpereigenen Stammzellen und biokompatiblen Tr{\"a}germaterialien implantierbares Knorpelersatzgewebe herzustellen, welches zur dauerhaften Wiederherstellung der Kehlkopffunktionen eingesetzt werden kann? Die zus{\"a}tzliche Markierung von Stammzellen mit superparamagnetischen Eisenoxidnanopartikeln (VSOP) als Zellmarker bietet die M{\"o}glichkeit der Detektion und der Verfolgung der Zellen mittels nicht-invasiver Nachweismethoden nach deren Implantation. Ist die Verwendung dieser Nanopartikel ohne negative Folgen f{\"u}r die Stammzellen m{\"o}glich und sind diese f{\"u}r den Einsatz in der Laryngologie geeignet? Fettgewebsstammzellen (ASC) wurden aus humanem Liposuktionsmaterial und Kaninchen-Nackenfett isoliert und expandiert. Die Zellen wurden in Hydrogelkombinationen aus Kollagen Typ-I, Agarose, Fibrin und Hyalurons{\"a}ure eingebettet und mit den chondrogenen Wachstumsfaktoren TGF-β3, BMP-6 und IGF-I {\"u}ber 14 Tage differenziert. Anschließend wurden diese Zell-Hydrogelkonstrukte bez{\"u}glich Morphologie, extrazellul{\"a}rer Matrixanreicherung und knorpelspezifischer Genexpression histologisch, immunhistochemisch und molekularbiologisch analysiert. In einem weiteren Schritt wurden die Integration der Zell-Hydrogelkonstrukte in natives Knorpelgewebe sowie die Defektdeckung in einem in vitro- und einem in vivo-Knorpeldefektmodell mit vor- und nicht-vordifferenzierten Zell-Hydrogelkonstrukten untersucht. Die Analyse m{\"o}glicher zyto- und genotoxischer Effekte von VSOP sowie des Einflusses der Markierung von ASC mit VSOP auf die Proliferation, Migration und das Multidifferenzierungspotential erfolgte nach der Markierung der Zellen mit unterschiedlichen VSOP-Konzentrationen. Außerdem wurden VSOP-markierte ASC in Kaninchenstimmlippen injiziert und die Nachweisbarkeit dieser Zellen im Injektionsareal histologisch und mittels Magnetresonanztomographie (MRT) untersucht. Nach 14-t{\"a}giger chondrogener Differenzierung wurde in den Zell-Hydrogelkonstrukten eine knorpel{\"a}hnliche Morphologie, die Anreicherung knorpelspezifischer Matrixproteine und die Expression chondrogener Markergene nachgewiesen. Die Kombination der chondrogenen Wachstumsfaktoren zeigte keinen verst{\"a}rkenden Einfluss auf die Chondrogenese von ASC. Hydrogele aus Kollagen Typ I und Hyalurons{\"a}ure wiesen die st{\"a}rkste extrazellul{\"a}re Matrixanreicherung auf. Bei den agarosefreien Hydrogelen war eine ausgepr{\"a}gte Gelschrumpfung auff{\"a}llig. In den beiden Knorpeldefektmodellen konnte weder eine Integration der Zell-Hydrogelkonstrukte in den Nativknorpel noch eine vollst{\"a}ndige Defektdeckung nachgewiesen werden. Nach der Markierung von ASC mit VSOP zeigte sich bei der h{\"o}chsten Konzentration von 1,5 mM eine genotoxische Wirkung. Zytotoxische Effekte sowie Einfl{\"u}sse der Markierung auf die Proliferation, Migration und das Multidifferenzierungspotential von ASC waren nicht nachweisbar. VSOP-markierte ASC konnten nach deren Injektion in Kaninchenstimmlippen im Injektionsareal nur vereinzelt mittels MRT und histologisch nachgewiesen werden. Es ist m{\"o}glich, mit Hilfe des Tissue Engineerings aus k{\"o}rpereigenen Stammzellen und biokompatiblen Tr{\"a}germaterialien implantierbares knorpel{\"a}hnliches Gewebe herzustellen. Dabei beg{\"u}nstigen agarosefreie Tr{\"a}germaterialien die chondrogene Differenzierung von ASC. Diese k{\"o}nnte durch die jeweilige Erh{\"o}hung der Zelldichte und Wachstumsfaktorkonzentrationen sowie die Verl{\"a}ngerung der Induktionszeit verst{\"a}rkt werden. Eine m{\"o}gliche klinische Anwendung dieser knorpel{\"a}hnlichen Gewebe in der Laryngologie ist jedoch durch deren Schrumpfung wie auch mangelnde Integration und Defektdeckung noch weit entfernt. Aufgrund ihrer genotoxischen Wirkung kann eine Verwendung von VSOP als Zellmarker auch unterhalb von 1,5 mM ohne negative Folgen f{\"u}r den Organismus nicht sicher ausgeschlossen werden. Der inhomogene Gewebekontrast im Kehlkopf, die schlechte Aufl{\"o}sung im MRT und die geringe Gr{\"o}ße von VSOP erschweren die Nachweisbarkeit und Verfolgung markierter Zellen mittels MRT. Daher sind andere nicht-invasive Nachweismethoden f{\"u}r die Verwendung von VSOP im Kehlkopf zu evaluieren. Der m{\"o}glichen Anwendung dieser knorpel{\"a}hnlichen Gewebe und VSOP in der rekonstruktiven Laryngologie muss eine erfolgreiche Optimierung und ausf{\"u}hrliche positive Validierung in klinischen Tests vorausgehen.},
  subject      = {Tissue Engineering},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Graver2015,
  author    = {Graver, Shannon},
  title     = {Molecular and cellular cross talk between angiogenic, immune and DNA mismatch repair pathways},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-108302},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {VEGF is a main driver of tumor angiogenesis, playing an important role not only in the formation of new blood vessels, but also acts as a factor for cell migration, proliferation, survival and apoptosis. Angiogenesis is a universal function shared by most solid tumors and its inhibition was thought to have the potential to work across a broad patient population. Clinical evidence has shown that inhibiting pathological angiogenesis only works in a subset of patients and the identification of those patients is an important step towards personalized cancer care. The first approved antiangiogenic therapy was bevacizumab (Avastin®), a monoclonal antibody targeting VEGF in solid tumors including CRC, BC, NSCLC, RCC and others. In addition to endothelial cells, VEGF receptors are present on a number of different cell types including tumor cells, monocytes and macrophages. The work presented in this thesis looked at the in vitro cellular changes in tumor cells and leukocytes in response to the inhibition of VEGF signaling with the use of bevacizumab. In the initial experiments, VEGF was induced by hypoxia in tumor cells to evaluate changes in survival, proliferation, migration and changes in gene or protein expression. There was a minimal direct response of VEGF inhibition in tumor cells that could be attributed to bevacizumab treatment, with minor variations in some of the cell lines screened but no uniform or specific response noted. MMR deficiency often results in microsatellite instability (MSI) in tumors, as opposed to microsatellite stable (MSS) tumors, and accounts for up to 15\% of colorectal carcinomas (CRCs). It has been suggested in clinical data that MMR deficient tumors responded better to bevacizumab regimens, therefore further research used isogenic paired CRC tumor cell lines (MMR deficient and proficient). Furthermore, a DNA damaging agent was added to the treatment regimen, the topoisomerase inhibitor SN-38 (the active metabolite of irinotecan). Inhibiting VEGF using bevacizumab significantly inhibited the ability of MMR deficient tumor cells to form anchor dependent colonies, however conversely, bevacizumab treatment before damaging cells with SN-38, showed a significant increase in colony numbers. Moreover, VEGF inhibition by bevacizumab pretreatment also significantly increased the mutation fraction in MMR deficient cells as measured by transiently transfecting a dinucleotide repeat construct, suggesting VEGF signaling may have an intrinsic role in MMR deficient cells. A number of pathways were analyzed in addition to changes in gene expression profiles resulting in the identification of JNK as a possible VEGF targeted pathway. JUN expression was also reduced in these conditions reinforcing this hypothesis, however the intricate molecular mechanisms remain to be elucidated. In order to remain focused on the clinical application of the findings, it was noted that some cytokines were differentially regulated by bevacizumab between MMR proficient and deficient cells. Treatment regimens employed in vitro attempted to mimic the clinical setting by inducing DNA damage, then allowing cells to recover with or without VEGF using bevacizumab treatment. Inflammatory cytokines, CCL7 and CCL8, were found to have higher expression in the MMR deficient cell line with bevacizumab after DNA damage, therefore the cross talk via tumor derived factors to myeloid cells was analyzed. Gene expression changes in monocytes induced by tumor conditioned media showed CCL18 to be a bevacizumab regulated gene by MMR deficient cells and less so in MMR proficient cells. CCL18 has been described as a prognostic marker in gastric, colorectal and ovarian cancers, however the significance is dependent on tumor type. CCL18 primarily exerts its function on the adaptive immune system to trigger a TH2 response in T cells, but is also described to increase non-specific phagocytosis. The results of this study did show an increase in the phagocytic activity of macrophages in the presence of bevacizumab that was significantly more apparent in MMR deficient cells. Furthermore, after DNA damage MMR deficient cells treated with bevacizumab released a cytokine mix that induced monocyte migration in a bevacizumab dependent manner, showing a functional response with the combination of MMR deficiency and bevacizumab. In summary, the work in this thesis has shown evidence of immune cell modulation that is specific to MMR deficient tumor cells that may translate into a marker for the administration of bevacizumab in a clinical setting. VEGF ist ein zentraler Regulator der Tumor-Angiogenese, und spielt eine wichtige Rolle nicht nur in der Bildung von neuen Blutgef{\"a}ßen, sondern ist auch f{\"u}r die Migration, Proliferation, das {\"U}berleben und Apoptose von Tumorzellen essentiell. Angiogenese ist eine der universellen Funktionen, welche das Wachstum der meisten soliden Tumoren charakterisiert. Eine der klassischen therapeutischen Ideen wurde auf der Basis entwickelt, dass die spezifische Hemmung der Angiogenese das Potenzial hat in einer breiten Patientenpopulation einen klinischen Effekt zu zeigen. Die klinische Erfahrung und Anwendung hat jedoch gezeigt, dass die Hemmung der pathologischen Angiogenese nur in einem Teil der Patienten einen therapeutischen Nutzen aufweist. Somit stellt die Identifikation derjenigen Patienten, welche von der anti-angiogenen Therapie profitieren, einen wichtiger Schritt zur personalisierten Krebsbehandlung dar. Die erste zugelassene antiangiogene Therapie war Bevacizumab (Avastin®), ein monoklonaler Antik{\"o}rper gegen VEGF, welcher unter anderem in soliden Tumoren wie CRC, BC, nicht-kleinzelligem Lungenkrebs (NSCLC) und dem Nierenzellkarzinom angewandt wird. VEGF-Rezeptoren befinden sich nicht nur auf Endothelzellen, sondern sind auch auf einer Anzahl von verschiedenen Zelltypen, einschließlich Tumorzellen, Monozyten und Makrophagen nachweisbar. Die in dieser Arbeit vorgestellten Ergebnisse befassen sich mit den zellul{\"a}ren Ver{\"a}nderungen an Tumorzellen und Leukozyten als Reaktion auf die Hemmung der VEGF-Signalkaskade durch Bevacizumab in-vitro. In den Initialen Experimenten wurde VEGF durch Hypoxie in Tumorzellen induziert und Ver{\"a}nderungen der {\"U}berlebensrate, der Proliferation, Migration als auch in der Gen- oder Protein-Expression gemessen. Es konnte eine minimale direkte Reaktion der VEGF-Hemmung auf Tumorzellen beobachtet werden, welche auf die Bevacizumab Behandlung zur{\"u}ckgef{\"u}hrt werden k{\"o}nnte. Es zeigten sich aber auch geringf{\"u}gige Abweichungen in einigen der verwendeten Zellinien, die keine einheitliche Interpretation erlauben oder auf eine uniformelle Reaktion hinweisen w{\"u}rden. Das ph{\"a}notypische Korrelat einer „Mismatch" Reparatur (MMR)-Defizienz ist die Mikrosatelliteninstabilit{\"a}t im Gegensatz zu mikrosatellitenstabilen Tumoren und findet sich bei bis zu 15\% der kolorektalen Karzinomen (CRC) wieder. Klinischen Daten deuten daraufhin, dass Bevacizumab besser in MMR-defizienten Tumoren wirkt. Daher wurden die weiteren Untersuchungen in gepaarten MMR stabilen und MMR instabilen CRC-Tumorzelllinien (MMR defizient und kompetent) durchgef{\"u}hrt. Weiterhin wurde ein DNA-sch{\"a}digendes Agens, SN-38, ein Topoisomerase-Inhibitor (der aktive Metabolit von Irinotecan) dem Behandlungsschema zugef{\"u}gt. Es zeigte sich, dass die Hemmung von VEGF mittels Bevacizumab die F{\"a}higkeit der MMR defizienten Tumorzellen Kolonien zu bilden signifikant inhibiert. Im Gegensatz dazu, hatte die Behandlung von Bevacizumab vor der Zugabe des DNA sch{\"a}digenden Agens zu einer vermehrten Kolonienzahl gef{\"u}hrt. Außerdem erh{\"o}hte die Vorbehandlung mit Bevacizumab deutlich die Mutationsrate in MMR-defizienten Zellen, was durch die transiente Transfektion eines Dinukleotid-Repeat-Konstrukts nachgewiesen werden konnte. Dies deutete darauf hin, dass VEGF eine intrinsische Rolle in der Signalkaskade des MMR-Systems haben k{\"o}nnte. Deshalb wurde eine Anzahl von Signalalkaskaden zus{\"a}tzlich zu Ver{\"a}nderungen von Genexpressionsprofilen untersucht und JNK als m{\"o}gliche Verbindungsstelle der beiden Signalkaskaden, VEGF und MMR, identifiziert. Diese Hypothese wurde zus{\"a}tzlich unterst{\"u}tzt durch die Tatsache, dass die JUN Expression unter diesen experimentellen Bedingungen reduziert war. Die Aufkl{\"a}rung der komplexen molekularen Mechanismen der potentiellen Interaktion bleibt zuk{\"u}nftigen Untersuchungen vorbehalten. In Hinblick auf die klinische Konsequenz der erhaltenen Ergebnisse war es auff{\"a}llig, dass einige Zytokine durch Bevacizumab in den MMR defizienten Zellen im Gegensatz zu den MMR kompetenten Zellen unterschiedlich reguliert wurden. Die in-vitro verwendeten Behandlungsschemata waren den klinisch zur Anwendung kommenden Protokollen nachempfunden. Zuerst wurde ein DNA-Schaden gesetzt, und den Zellen erm{\"o}glicht, sich mit oder ohne Bevacizumab zu erholen. Es konnte gezeigt werden, dass die inflammatorischen Zytokine CCL7 und CCL8 eine h{\"o}here Expression in der MMR-defiziente Zelllinie in Kombination mit Bevacizumab aufweisen. Daher wurde ein m{\"o}glicher Crosstalk zwischen von Tumorzellen sezernierten Faktoren und myeloischen Zellen weiter verfolgt. Ver{\"a}nderungen der Genexpression in Monozyten durch Tumorzell- konditionierte Medien zeigte CCL18 als ein Bevacizumab reguliertes Gen in MMR-defizienten Zellen, aber nicht in MMR kompetenten Zellen. CCL18 {\"u}bt seine Funktion prim{\"a}r im adaptiven Immunsystems aus um eine TH2-Antwort in T-Zellen auszul{\"o}sen Ausserdem wird eine Erh{\"o}hung der nicht-spezifische Phagozytose als weitere Funktion beschrieben. CCL18 wurde bereits als prognostischer Marker in Magen-, Dickdarm- und Eierstockkrebsarten beschrieben; die klinische Bedeutung ist jedoch abh{\"a}ngig von Tumortyp. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass eine Erh{\"o}hung der phagozytischen Aktivit{\"a}t von Makrophagen in Gegenwart von Bevacizumab wesentlich deutlicher in MMR-defizienten Zellen ausgepr{\"a}gt war. Weiterhin wurde gefunden, dass nach DNA-Sch{\"a}digung in Bevacizumab behandelten MMR-defizienten Zellen Zytokine freigesetzt werden, welche eine Monozytenmigration in einer Bevacizumab-abh{\"a}ngigen Weise induzieren. Dies weist auf eine funktionelle Interaktion von MMR-Defizienz und Bevacizumab hin. Zus{\"a}tzlich zeigen die Ergebnisse dieser Arbeit eine Immunzellmodulation, die spezifisch f{\"u}r Mismatch-Reparatur defiziente Tumorzellen ist und in der klinischen Praxis als Marker f{\"u}r die Verabreichung von Bevacizumab verwendet werden k{\"o}nnte.},
  subject      = {Vascular endothelial Growth Factor},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Zhu2015,
  author    = {Zhu, Ana Cheng},
  title     = {Metagenomic analysis of genetic variation in human gut microbial species},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-113890},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Microbial species (bacteria and archaea) in the gut are important for human health in various ways. Not only does the species composition vary considerably within the human population, but each individual also appears to have its own strains of a given species. While it is known from studies of bacterial pan-genomes, that genetic variation between strains can differ considerably, such as in Escherichia coli, the extent of genetic variation of strains for abundant gut species has not been surveyed in a natural habitat. This is mainly due to the fact that most of these species cannot be cultured in the laboratory. Genetic variation can range from microscale genomic rearrangements such as small nucleotide polymorphism (SNP) to macroscale large genomic rearrangements like structural variations. Metagenomics offers an alternative solution to study genetic variation in prokaryotes, as it involves DNA sequencing of the whole community directly from the environment. However, most metagenomic studies to date only focus on variation in gene abundance and hence are not able to characterize genetic variation (in terms of presence or absence of SNPs and genes) of gut microbial strains of individuals. The aim of my doctorate studies was therefore to study the extent of genetic variation in the genomic sequence of gut prokaryotic species and its phenotypic effects based on: (1) the impact of SNP variation in gut bacterial species, by focusing on genes under selective pressure and (2) the gene content variation (as a proxy for structural variation) and their effect on microbial species and the phenotypic traits of their human host. In the first part of my doctorate studies, I was involved in a project in which we created a catalogue of 10.3 million SNPs in gut prokaryotic species, based on metagenomes. I used this to perform the first SNP-based comparative study of prokaryotic species evolution in a natural habitat. Here, I found that strains of gut microbial species in different individuals evolve at more similar rates than the strains within an individual. In addition, I found that gene evolution can be uncoupled from the evolution of its originating species, and that this could be related to selective pressure such as diet, exemplified by galactokinase gene (galK). Despite the individuality (i.e. uniqueness of each individual within the studied metagenomic dataset) in the SNP profile of the gut microbiota that we found, for most cases it is not possible to link SNPs with phenotypic differences. For this reason I also used gene content as a proxy to study structural variation in metagenomes. In the second part of my doctorate studies, I developed a methodology to characterize the variability of gene content in gut bacterial species, using metagenomes. My approach is based on gene deletions, and was applied to abundant species (demonstrated using a set of 11 species). The method is sufficiently robust as it captures a similar range of gene content variability as has been detected in completely sequenced genomes. Using this procedure I found individuals differ by an average of 13\% in their gene content of gut bacterial strains within the same species. Interestingly no two individuals shared the same gene content across bacterial species. However, this variation corresponds to a lower limit, as it is only accounts for gene deletion and not insertions. This large variation in the gene content of gut strain was found to affect important functions, such as polysaccharide utilization loci (PULs) and capsular polysaccharide synthesis (CPS), which are related with digestion of dietary fibers. In summary, I have shown that metagenomics based approaches can be robust in characterizing genetic variation in gut bacterial species. I also illustrated, using examples both for SNPs and gene content (galK, PULs and CPS), that this genetic variation can be used to predict the phenotypic characteristics of the microbial species, as well as predicting the phenotype of their human host (for example, their capacity to digest different food components). Overall, the results of my thesis highlight the importance of characterizing the strains in the gut microbiome analogous to the emerging variability and importance of human genomics.},
  subject      = {Darmflora},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Muenz2015,
  author    = {M{\"u}nz, Thomas Sebastian},
  title     = {Aspects of neuronal plasticity in the mushroom body calyx during adult maturation in the honeybee Apis mellifera},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-111611},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Division of labor represents a major advantage of social insect communities that accounts for their enormous ecological success. In colonies of the honeybee, Apis mellifera, division of labor comprises different tasks of fertile queens and drones (males) and, in general, sterile female workers. Division of labor also occurs among workers in form of an age-related polyethism. This helps them to deal with the great variety of tasks within the colony. After adult eclosion, workers spend around three weeks with various duties inside the hive such as tending the brood or cleaning and building cells. After this period workers switch to outdoor tasks and become foragers collecting nectar, pollen and water. With this behavioral transition, workers face tremendous changes in their sensory environment. In particular, visual sensory stimuli become important, but also the olfactory world changes. Foragers have to perform a completely new behavioral repertoire ranging from long distance navigation based on landmark orientation and polarized-skylight information to learning and memory tasks associated with finding profitable food sources. However, behavioral maturation is not a purely age-related internal program associated with a change, for example, in juvenile hormone titers. External factors such as primer pheromones like the brood pheromone or queen mandibular pheromone can modulate the timing of this transition. In this way colonies are able to flexibly adjust their work force distribution between indoor and outdoor tasks depending on the actual needs of the colony. Besides certain physiological changes, mainly affecting glandular tissue, the transition from indoor to outdoor tasks requires significant adaptations in sensory and higher-order integration centers of the brain. The mushroom bodies integrate olfactory, visual, gustatory and mechanosensory information. Furthermore, they play important roles in learning and memory processes. It is therefore not surprising that the mushroom bodies, in particular their main input region, the calyx, undergo volumetric neuronal plasticity. Similar to behavioral maturation, plastic changes of the mushroom bodies are associated with age, but are also to be affected by modulating factors such as task and experience. In my thesis, I analyzed in detail the neuronal processes underlying volumetric plasticity in the mushroom body. Immunohistochemical labeling of synaptic proteins combined with quantitative 3D confocal imaging revealed that the volume increase of the mushroom body calyx is largely caused by the growth of the Kenyon cell dendritic network. This outgrowth is accompanied by changes in the synaptic architecture of the mushroom body calyx, which is organized in a distinct pattern of synaptic complexes, so called microglomeruli. During the first week of natural adult maturation microglomeruli remain constant in total number. With subsequent behavioral transition from indoor duties to foraging, microglomeruli are pruned while the Kenyon cell dendritic network is still growing. As a result of these processes, the mushroom body calyx neuropil volume enlarges while the total number of microgloumeruli becomes reduced in foragers compared to indoor workers. In the visual subcompartments (calyx collar) this process is induced by visual sensory stimuli as the beginning of pruning correlates with the time window when workers start their first orientation flights. The high level of analysis of cellular and subcellular process underlying structural plasticity of the mushroom body calyx during natural maturation will serve as a framework for future investigations of behavioral plasticity in the honeybee. The transition to foraging is not purely age-dependent, but gets modulated, for example, by the presence of foragers. Ethyl oleate, a primer pheromone that is present only in foragers, was shown to delay the onset of foraging in nurse bees. Using artificial application of additional ethyl oleate in triple cohort colonies, I tested whether it directly affects adult neuronal plasticity in the visual input region of the mushroom body calyx. As the pheromonal treatment failed to induce a clear behavioral phenotype (delayed onset of foraging) it was not possible to show a direct link between the exposure to additional ethyl oleate and neuronal plasticity in mushroom body calyx. However, the general results on synaptic maturation confirmed my data of natural maturation processes in the mushroom body calyx. Given the result that dendritic plasticity is a major contributor to neuronal plasticity in the mushroom body calyx associated with division of labor, the question arose which proteins could be involved in mediating these effects. Calcium/calmodulin-dependent protein kinase II (CaMKII) especially in mammals, but also in insects (Drosophila, Cockroach), was shown to be involved in facilitating learning and memory processes like long-term synaptic potentiation. In addition to presynaptic effects, the protein was also revealed to directly interact with cytoskeleton elements in the postsynapse. It therefore is a likely candidate to mediate structural synaptic plasticity. As part of my thesis, the presence and distribution of CaMKII was analyzed, and the results showed that the protein is highly concentrated in a distinct subpopulation of the mushroom body intrinsic neurons, the noncompact Kenyon cells. The dendritic network of this population arborizes in two calyx subregions: one receiving mainly olfactory input - the lip - and the collar receiving visual input. This distribution pattern did not change with age or task. The high concentration of CaMKII in dendritic spines and its overlap with f-actin indicates that CaMKII could be a key player inducing structural neuronal plasticity associated with learning and memory formation and/or behavioral transitions related to division of labor. Interestingly CaMKII immunoreactivity was absent in the basal ring, another subregion of the mushroom body calyx formed almost exclusively by the inner compact Kenyon cells and known to receive combined visual and olfactory input. This indicates differences of this mushroom body subregion regarding the molecular mechanisms controlling plastic changes in corresponding Kenyon cells. How is timing of behavioral and neuronal plasticity regulated? The primer pheromone ethyl oleate was found in high concentrations on foragers and was shown to influence behavioral maturation by delaying the onset of foraging when artificially applied in elevated concentrations. But how is ethyl oleate transferred and how does it shift the work force distribution between indoor and outdoor tasks? Previous work showed that ethyl oleate concentrations are highest in the honeycrop of foragers and suggested that it is transferred and communicated inside the colony via trophallaxis. The results of this thesis however clearly show, that ethyl oleate was not present inside the honey crop or the regurgitate, but rather in the surrounding tissue of the honey crop. As additionally the second highest concentration of ethyl oleate was measured on the surface of the cuticle of forgers, trophallaxis was ruled out as a mode of transmission. Neurophysiological measurements at the level of the antennae (electroantennogram recordings) and the first olfactory neuropil (calcium imaging of activity in the antennal lobe) revealed that the primer pheromone ethyl oleate is received and processed as an olfactory stimulus. Appetitive olfactory conditioning using the proboscis extension response as a behavioral paradigm showed that ethyl oleate can be associated with a sugar reward. This indicates that workers are able to perceive, learn and memorize the presence of this pheromone. As ethyl oleate had to be presented by a heated stimulation device at close range, it can be concluded that this primer pheromone acts via close range/contact chemoreception through the olfactory system. This is also supported by previous behavioral observations. Taken together, the findings presented in this thesis revealed structural changes in the synaptic architecture of the mushroom body calyx associated with division of labor. For the primer pheromone ethyl oleate, which modulates the transition from nursing to foraging, the results clearly showed that it is received via the olfactory system and presumably acts via this pathway. However, manipulation experiments did not indicate a direct effect of ethyl oleate on synaptic plasticity. At the molecular level, CaMKII is a prime candidate to mediate structural synaptic plasticity in the mushroom body calyx. Future combined structural and functional experiments are needed to finally link the activity of primer pheromones like ethyl oleate to the molecular pathways mediating behavioral and synaptic plasticity associated with division of labor in Apis mellifera. The here identified underlying processes will serve as excellent models for a general understanding of fundamental mechanisms promoting behavioral plasticity.},
  subject      = {Biene},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Stoll2015,
  author    = {Stoll, Georg},
  title     = {Identification of the mRNA-associated TOP3β- TDRD3-FMRP (TTF) -complex and its implication for neurological disorders},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-111440},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {The propagation of the genetic information into proteins is mediated by messenger- RNA (mRNA) intermediates. In eukaryotes mRNAs are synthesized by RNA- Polymerase II and subjected to translation after various processing steps. Earlier it was suspected that the regulation of gene expression occurs primarily on the level of transcription. In the meantime it became evident that the contribution of post- transcriptional events is at least equally important. Apart from non-coding RNAs and metabolites, this process is in particular controlled by RNA-binding proteins, which assemble on mRNAs in various combinations to establish the so-called "mRNP- code". In this thesis a so far unknown component of the mRNP-code was identified and characterized. It constitutes a hetero-trimeric complex composed of the Tudor domain-containing protein 3 (TDRD3), the fragile X mental retardation protein (FMRP) and the Topoisomerase III beta (TOP3β) and was termed TTF (TOP3β-TDRD3-FMRP) -complex according to its composition. The presented results also demonstrate that all components of the TTF-complex shuttle between the nucleus and the cytoplasm, but are predominantly located in the latter compartment under steady state conditions. Apart from that, an association of the TTF-complex with fully processed mRNAs, not yet engaged in productive translation, was detected. Hence, the TTF-complex is a component of „early" mRNPs. The defined recruitment of the TTF-complex to these mRNPs is not based on binding to distinct mRNA sequence-elements in cis, but rather on an interaction with the so-called exon junction complex (EJC), which is loaded onto the mRNA during the process of pre-mRNA splicing. In this context TDRD3 functions as an adapter, linking EJC, FMRP and TOP3β on the mRNP. Moreover, preliminary results suggest that epigenetic marks within gene promoter regions predetermine the transfer of the TTF-complex onto its target mRNAs. Besides, the observation that TOP3β is able to catalytically convert RNA-substrates disclosed potential activities of the TTF-complex in mRNA metabolism. In combination with the already known functions of FMRP, this finding primarily suggests that the TTF-complex controls the translation of bound mRNAs. In addition to its role in mRNA metabolism, the TTF-complex is interesting from a human genetics perspective as well. It was demonstrated in collaboration with researchers from Finland and the US that apart from FMRP, which was previously linked to neurocognitive diseases, also TOP3β is associated with neurodevelopmental disorders. Understanding the function of the TTF-complex in mRNA metabolism might hence provide important insight into the etiology of these diseases.},
  subject      = {Messenger-RNS},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Kuhtz2015,
  author    = {Kuhtz, Juliane},
  title     = {Epimutationen humaner Keimzellen und Infertilit{\"a}t},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-108248},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Infertilit{\"a}t stellt in unserer heutigen Gesellschaft ein zunehmendes Problem dar. Bei der Suche nach den der Infertilit{\"a}t zugrunde liegenden Ursachen ger{\"a}t immer mehr die Epigenetik in den Fokus. Epigenetische Prozesse sind nicht nur in die Embryo-nalentwicklung und Wachstumsprozesse des Kindes involviert, sondern auch in korrekte Funktionsweisen von Gameten. St{\"o}rungen k{\"o}nnen die Fertilit{\"a}t beeintr{\"a}ch-tigen. Eine besondere Rolle spielen gepr{\"a}gte Gene, die auf einem ihrer Allele, je nach parentaler Herkunft, ein Imprint in Form von DNA-Methylierung tragen. Fehl-regulationen solcher gepr{\"a}gter Gene k{\"o}nnen zu Imprinting-Erkrankungen f{\"u}hren. Seit Einf{\"u}hrung der In-vitro-Fertilisation (IVF) wurden verschiedene assistierte Re-produktionstechniken (ART) entwickelt, um infertilen Paaren zu helfen. Die Sicher-heit dieser Techniken ist nicht abschließend gekl{\"a}rt. Immer wieder wird von nach ART-Behandlung geh{\"a}uft auftretenden Imprinting-Erkrankungen berichtet. Diese Erkrankungen stehen jedoch eher in Zusammenhang mit der zugrunde liegenden Infertilit{\"a}t, als mit ART selbst. Dennoch ist es notwendig zu untersuchen inwieweit sich ART eventuell auf den Gesundheitszustand dieser Kinder auswirken k{\"o}nnte. In der hier vorgelegten Arbeit wurde der Zusammenhang von Epigenetik, Infertilit{\"a}t und ART von verschiedenen Standpunkten aus beleuchtet. In humanen Spermien wurde die DNA-Methylierung verschiedener gepr{\"a}gter Gene hinsichtlich Epimutationen untersucht. ICSI (intracytoplasmatic sperm injection) und IMSI (intracytoplasmic morphologically selected sperm injection) sind verschiedene Techniken zur Selektion von Spermien f{\"u}r eine ART-Behandlung. Hier wurde un-tersucht, ob IMSI epigenetisch bessere Spermien selektiert als die konventionelle ICSI-Methode. Außerdem ist bekannt, dass in Spermienk{\"o}pfen fertiler und infertiler M{\"a}nner Vakuolen vorkommen k{\"o}nnen, deren epigenetische Bedeutung jedoch un-bekannt ist. Ob diese Vakuolen in Zusammenhang mit Epimutationen stehen k{\"o}nn-ten, wurde ebenfalls {\"u}berpr{\"u}ft. Dazu wurde bisulfitkonvertierte DNA weniger Sper-mien (11 je Probe) mithilfe der Limiting Dilution (LD)-Technik und Pyrosequenzie-rung analysiert. Insgesamt standen 880 Spermien f{\"u}r diese Untersuchung zur Ver-f{\"u}gung. Es konnte kein Unterschied zwischen IMSI- und ICSI-selektierten Spermien gefunden werden. Vorhandene Vakuolen im Spermienkopf beeintr{\"a}chtigten nicht die DNA-Methylierung der Gene hGTL2, hLIT1 und hPEG3. Ein weiteres Projekt befasste sich mit der Frage, inwieweit die Technik der In-vitro-Maturation (IVM) DNA-Methylierung in humanen Oocyten beeinflussen k{\"o}nnte. Bisulfitkonvertierte DNA einzelner humaner Oocyten wurde mit LD und Pyrose-quenzierung analysiert. Verglichen wurden IVM und in vivo gereifte Oocyten. Hier-f{\"u}r standen 139 Oocyten zur Verf{\"u}gung, wovon 90 mittels IVM und 49 in vivo gereift waren. Untersucht wurden vier gepr{\"a}gte Gene (hGTL2, hLIT1, hPEG3 und hSNRPN) und drei nicht gepr{\"a}gte Gene (hDNMT3Lo, hNANOG und hOCT4). Es konnten keine IVM-bedingten Epimutationen gefunden werden. Im dritten Projekt wurde untersucht, ob sich die DNA-Methylierung normaler Sper-mien von Spermien aus Oligozoospermie-Asthenozoospermie-Teratozoospermie (OAT)-Syndrom-Patienten unterscheidet. Eine weitere Frage war, ob Epimutationen einen Einfluss auf den ART-Ausgang haben. Untersucht wurden 54 Spermienpro-ben von Paaren in ART-Behandlung. Zur Untersuchung der DNA-Methylierungsmuster der gepr{\"a}gten Gene hGTL2 und hPEG3 sowie der beiden nicht gepr{\"a}gten Pluripotenzgene hNANOG und hOCT4 wurde die Methode Deep Bisulfite Sequencing (DBS) verwendet. Dies ist eine Next Generation Sequencing (NGS)-Technik, angewandt an bisulfitkonvertierter DNA. Diese Technik erm{\"o}glicht es mehrere Proben sowie Gene gleichzeitig zu analysieren. Es zeigte sich, dass OAT-Spermien, die zu einer Lebendgeburt gef{\"u}hrt hatten, sich epigenetisch nicht von normalen Spermien unterschieden. Besonders viele Epimutationen konnten hingegen in OAT-Spermien gefunden werden, die zu keiner Schwangerschaft ge-f{\"u}hrt hatten. Zwischen Spermien die zu einer Lebendgeburt oder keiner Schwan-gerschaft gef{\"u}hrt hatten, zeigten sich Unterschiede in der H{\"a}ufigkeit von hGTL2-Epimutationen. {\"U}ber die H{\"a}ufigkeit von Epimutationen konnte eine pr{\"a}diktive Aus-sage zum ART-Ausgang getroffen werden. Zusammenfassend konnte in dieser Arbeit festgestellt werden, dass sich eine H{\"a}u-fung von Epimutationen darauf auswirkt, ob eine Schwangerschaft erreicht werden kann oder nicht. Diese Epimutationen liegen bereits im parentalen Genom vor. Sie werden nicht durch ART verursacht. Allerdings muss man Techniken finden, mit denen man Gameten mit m{\"o}glichst wenig Epimutationen selektiert, um eine {\"U}ber-tragung solcher auf das Kind zu verhindern.},
  subject      = {Epigenetik},
  language  = {de}
}