@phdthesis{Grossmann2006,
  author    = {Großmann, Claudia},
  title     = {Interaktion zwischen der Signaltransduktion von Aldosteron, Mineralocorticoidrezeptor und epidermalem Wachstumsfaktorrezeptor},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-22260},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Klassischerweise ist der Aldosteron-gebundene MR an der Regulation des Blutdruckes und des Wasser-Elektrolyt-Haushaltes beteiligt. Neuere klinische Studien zeigen allerdings, dass Aldosteron auch an pathophysiologischen Remodelingprozessen im kardiovaskul{\"a}ren und renalen System mitwirkt. Die zugrundeliegenden Mechanismen sind noch weitgehend unbekannt. Der EGFR ist ein Wachstumsfaktor und heterologer Signaltransduktor f{\"u}r G-Protein-gekoppelte Rezeptoren von beispielsweise Angiotensin II, Phenylephrin und Endothelin-1. In der Literatur gibt es Hinweise f{\"u}r eine Interaktion zwischen den Signaltransduktionswegen von Aldosteron/MR und EGFR. So k{\"o}nnen Mineralocorticoide nach zerebraler Isch{\"a}mie zu einem vermehrten vaskul{\"a}ren Remodeling und einem Anstieg der EGFR-mRNA-Konzentration f{\"u}hren und außerdem eine EGF-induzierte Vasokonstriktion verst{\"a}rken. Daher w{\"a}re eine m{\"o}gliche Erkl{\"a}rung f{\"u}r die pathophysiologische Wirkung von Aldosteron eine Induktion der EGFR-Expression mit vermehrter Wirksamkeit von vasoaktiven Peptiden. Um diese Hypothese zu {\"u}berpr{\"u}fen untersuchten wir in verschiedenen Modellsystemen, ob Aldosteron die EGFR-Proteinexpression erh{\"o}ht. Dies war sowohl im heterologen CHO-Expressionsystem also auch in MR-exprimierenden Zelllinien und Prim{\"a}rkulturen der Fall. Auch in adrenalektomierten Ratten mit osmotischen Minipumpen best{\"a}tigte sich die Aldosteron-induzierte EGFR-Expression in der Aorta, im linken Herzen und der Niere. {\"U}ber den eng verwandten Glucocorticoidrezeptor ließ sich keine EGFR-Expressionssteigerung ausl{\"o}sen, so dass es sich um einen MR-spezifischen Effekt handelt. Zur Charakterisierung des zugrundeliegenden molekularen Mechanismus, der besonders f{\"u}r therapeutische Interventionen von Interesse ist, wurde die Promotoraktivit{\"a}t des EGFR untersucht. Es zeigte sich bei Aldosteroninkubation eine gesteigerte EGFR-Promotoraktivit{\"a}t im Reporter-Gen-Assay. Die beteiligten Promotoranteile konnten mit Deletionskonstrukten auf zwei DNA-Fragmente eingegrenzt werden. Von Seiten des MR ist die A/B-Dom{\"a}ne f{\"u}r die Interaktion bedeutend, denn ein trunkierter MR mit den Dom{\"a}nen C, D, E und F gen{\"u}gt nicht, um den EGFR-Promoter vollst{\"a}ndig zu aktivieren. Um Hinweise f{\"u}r die physiologische und pathophysiologische Bedeutung der Interaktion zwischen MR und EGFR zu erhalten, untersuchten wir sowohl den Einfluß auf die Bildung von Extrazellul{\"a}rmatrix in glatten Gef{\"a}ßmuskelzellen als auch auf die Natriumresorption im Sammelrohr der Niere. Als Anhaltspunkt f{\"u}r die vermehrte Bildung von extrazellul{\"a}rer Matrix wie sie bei Remodelingprozessen vorkommt, quantifizierten wir die Fibronektinsekretion in glatten Muskelzellen der humanen Aorta (HAoSMC). Nach Aldosteroninkubation und besonders bei Koinkubation mit EGF zeigte sich eine vermehrte Fibronektinsekretion ins Medium, die sich durch Hemmer der EGFR-Kaskade normalisieren ließ. Dies unterst{\"u}tzt die Hypothese, dass die Aldosteron-EGFR-Interaktion an der Entstehung von Remodelingprozessen im kardiovaskul{\"a}ren und renalen System beteiligt ist. Neben einem Einfluss auf die Entstehung pathophysiologischer Prozesse im kardiovaskul{\"a}ren und renalen System kommt es {\"u}ber eine Aldosteron-induzierte EGFR-Expression im Sammelrohr der Niere auch zu physiologischen Effekten, n{\"a}mlich einer Hemmung der Natriumresorption. Diese wirkt der klassischerweise durch Aldosteron vermittelten vermehrten Natriumresoprtion {\"u}ber den epithelialen Natriumkanal (ENaC) entgegen und k{\"o}nnte daher als negative Feedbackschleife Dauer und Ausmaß der Aldosteron-induzierten Natriumresorption limitieren. Zus{\"a}tzlich zu den klassischen genomischen Wirkungen zeigen Steroide nicht-genotrope Effekte. Beim Aldosteron f{\"u}hren diese MR- und EGFR-vermittelt zu einer Aktivierung der ERK1/2- und JNK-1/2-Kinasen. Die nicht-genotrope Aldosteron-induzierte ERK-Aktivierung ist ferner durch c-Src-Inhibitoren hemmbar und f{\"u}hrt zu einer Stimulation der Kerntranslokation des MR. Nicht-genotrope Effekte k{\"o}nnen folglich unter Beteiligung der EGFR-Signalkaskade die genomischen modulieren. Aldosteron f{\"u}hrt ebenfalls zu einem Anstieg der zytosolischen Calciumkonzentration, allerdings ist dieser Effekt unabh{\"a}ngig vom MR. Hieraus folgt, dass die nicht-genotropen Effekte teilweise MR-vermittelt und teilweise MR-unabh{\"a}ngig sind. Insgesamt konnte also auf verschiedenen Ebenen eine Interaktion zwischen Aldosteron/MR und der EGFR-Signalkaskade gezeigt werden, mit Hinweisen f{\"u}r eine Bedeutung bei sowohl physiologischen als auch pathophysiologische Vorg{\"a}ngen.},
  subject      = {Aldosteron},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schaer2006,
  author    = {Sch{\"a}r, Jennifer},
  title     = {Molekulare Charakterisierung der Response-Regulatoren ArsR (HP0166), HP1043 und HP1021 von Helicobacter pylori},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-21855},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Bakterien m{\"u}ssen st{\"a}ndig in der Lage sein auf Ver{\"a}nderungen in ihrer Umwelt reagieren zu k{\"o}nnen. Zur Wahrnehmung dieser Ver{\"a}nderungen haben sich unterschiedliche Signaltransduktionssysteme entwickelt. Ein weit verbreiteter und gut charakterisierter Mechanismus zur Signaltransduktion sind die so genannten Zwei-Komponentensysteme. Im Genom von H. pylori konnten nur wenige Bestandteile von Zwei-Komponentensystemen identifiziert werden. Dazu z{\"a}hlen neben dem Chemotaxis-System lediglich drei Histidin-Kinasen, ArsS, CrdS und FlgS, und f{\"u}nf Response-Regulatoren HP1021, HP1043, ArsR, CrdR und FlgR, die vermutlich Transkriptions-regulatorische Funktionen haben. Zwei der Response-Regulatoren, HP1043 und ArsR als essentiell f{\"u}r das {\"U}berleben von H. pylori, w{\"a}hrend HP1021 einen deutlichen Einfluss auf das Zellwachstum hat, da ein Wachstums-Defekt zu erkennen ist, wenn das entsprechende Gen hp1021 deletiert wird. Eine Deletion von arsS, dem Gen der zugeh{\"o}rigen Histidin-Kinase von ArsR, hat unter Standard-Wachstumsbedingungen keine Auswirkung auf das Zellwachstum von H. pylori. Diese Beobachtung spricht f{\"u}r die Hypothese, dass der Response-Regulator ArsR die Transkription zweier unterschiedlicher Sets von Zielgenen kontrolliert. Demzufolge reguliert der Response-Regulator ArsR nach S{\"a}ure-induzierter Phosphorylierung durch ArsS die Transkription von Genen, die zur S{\"a}ureresistenz beitragen, w{\"a}hrend ArsR im nicht-phosphorylierten Zustand die Transkription von weiteren Zielgenen kontrolliert, von denen mindestens eines f{\"u}r das Zellwachstum essentiell sein sollte. Das durch ArsR~P kontrollierte Regulon konnte bereits weitgehend charakterisiert werden allerdings sind die Zielgene des unphosphorylierten Regulators bislang unbekannt. In der vorliegenden Arbeit konnte die zuvor beschriebene Hypothese best{\"a}tigt werden, da gezeigt wurde, dass ein Derivat von ArsR, mit einer Mutation der Phosphorylierungsstelle D52 zu N52, das wildtypische Protein bez{\"u}glich des Zellwachstums unter Standardbedingungen funktionell ersetzen kann. F{\"u}r die Response-Regulatoren HP1021 und HP1043 konnte bislang keine zugeh{\"o}rige Histidin-Kinase identifiziert werden und interessanterweise findet man in der Receiver-Dom{\"a}ne dieser Response-Regulatoren atypische Abweichungen von der Konsensus-Sequenz. Um die Bedeutung dieser atypischen Prim{\"a}rsequenzen f{\"u}r die Funktion dieser Response-Regulatoren zu untersuchen wurden mutierte H. pylori-St{\"a}mme konstruiert, die ausschließlich Derivate von HP1021 bzw. HP1043 exprimieren, die in ihrer Receiver-Sequenz der Konsensus-Sequenz entsprachen. Da diese Mutanten sich bez{\"u}glich ihres Zellwachstums nicht vom Wildtyp unterscheiden, konnte nachgewiesen werden, dass die atypischen Receiver-Sequenzen der beiden Response-Regulatoren nicht entscheidend f{\"u}r die Funktionen der Response-Regulatoren sind. Weiterhin konnten Indizien daf{\"u}r gesammelt werden, dass HP1021 und HP1043 hinsichtlich ihrer Aktivierung vermutlich vom {\"u}blichen Zwei-Komponentenparadigma abweichen. Derivate von HP1021 und HP1043 mit Mutationen ihrer putativen atypischen Phosphorylierungsstelle sind in der Lage ihre wildtypischen Pendants hinsichtlich der bekannten Ph{\"a}notypen funktionell zu ersetzen. Somit ist eine Phosphorylierung der Receiver-Dom{\"a}ne dieser Response-Regulatoren keine Voraussetzung f{\"u}r ein normales Zellwachstum von H. pylori. Diese Hypothese wird gest{\"u}tzt durch die Beobachtung, dass ein Ortholog von HP1043 aus C. jejuni CJ0355, das nat{\"u}rlicherweise an der potentiellen Phosphorylierungsstelle einen nicht phosphorylierbaren Aminos{\"a}urerest tr{\"a}gt, HP1043 in seiner Funktion ersetzen kann. Es konnte gezeigt werden, dass in vitro keine Phosphorylierung durch radioaktiv markiertes Acetylphosphat stattfindet und dass ein H. pylori-Stamm mit einer Deletion der Gene pta und ackA, welche Proteine kodieren, die bei der Synthese von zellul{\"a}rem Acetylphosphat ben{\"o}tigt werden, einen normalen Wachstums-Ph{\"a}notyp zeigt. Zus{\"a}tzlich konnten in einer massenspektrometrischen Analyse des Proteins HP1021, welches nach Zweidimensionaler Gelelektrophorese von Gesamtzellproteinlysaten aus H. pylori isoliert wurde, keine Hinweise auf eine Serinphosphorylierung entdeckt werden. Es ist daher fraglich ob in vivo eine funktionell relevante Phosphorylierung stattfindet. Die Mechanismen zur Modulation der Regulator-Aktivit{\"a}t von HP1043 und HP1021 bleiben unklar. In der vorliegenden Arbeit konnte demonstriert werden, dass eine strikte Transkriptionskontrolle nicht f{\"u}r die Zellwachstums-assoziierten Funktionen von HP1021 von Bedeutung ist. Dagegen wurden Hinweise darauf erzielt, dass die Expression von HP1043 auf einem posttranskriptionellen und/oder auf einem posttranslationellen Level reguliert wird. Es waren bislang keine Zielgene von HP1021 bekannt. Durch vergleichende Zweidimensionale Gelelektrophorese der H. pylori St{\"a}mme 26695 und 26695 1021\&\#916; konnten einige potentielle Zielgene des Response-Regulators HP1021 identifiziert werden.},
  subject      = {Helicobacter pylori},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Thakar2006,
  author    = {Thakar, Juilee},
  title     = {Computational models for the study of responses to infections},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-17266},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {In diesem Jahrhundert haben neue experimentelle Techniken und Computer-Verfahren enorme Mengen an Information erzeugt, die bereits viele biologische R{\"a}tsel enth{\"u}llt haben. Doch die Komplexit{\"a}t biologischer Systeme wirft immer weitere neue Fragen auf. Um ein System zu verstehen, bestand der Hauptansatz bis jetzt darin, es in Komponenten zu zerlegen, die untersucht werden k{\"o}nnen. Ein neues Paradigma verkn{\"u}pft die einzelnen Informationsteile, um sie auf globaler Ebene verstehen zu k{\"o}nnen. In der vorgelegten Doktorarbeit habe ich deshalb versucht, infekti{\"o}se Krankheiten mit globalen Methoden („Systembiologie") bioinformatisch zu untersuchen. Im ersten Teil wird der Apoptose-Signalweg analysiert. Apoptose (Programmierter Zelltod) wird bei verschiedenen Infektionen, zum Beispiel bei Viruserkrankungen, als Abwehrmaßnahme eingesetzt. Die Interaktionen zwischen Proteinen, die ‚death' Dom{\"a}nen beinhalten, wurden untersucht, um folgende Fragen zu kl{\"a}ren: i) wie wird die Spezifit{\"a}t der Interaktionen erzielt? -sie wird durch Adapter erreicht, ii) wie werden Proliferation/ {\"U}berlebenssignale w{\"a}hrend der Aktivierung der Apoptose eingeleitet? - wir fanden Hinweise f{\"u}r eine entscheidende Rolle des RIP Proteins (Rezeptor-Interagierende Serine/Threonine-Proteinkinase 1). Das Modell erlaubte uns, die Interaktions-Oberfl{\"a}chen von RIP vorherzusagen. Der Signalweg wurde anschließend auf globaler Ebene mit Simulationen f{\"u}r verschiedene Zeitpunkte analysiert, um die Evolution der Aktivatoren und Inhibitoren des Signalwegs und seine Struktur besser zu verstehen. Weiterhin wird die Signalverarbeitung f{\"u}r Apoptosis-Signalwege in der Maus detailliert modelliert, um den Konzentrationsverlauf der Effektor-Kaspasen vorherzusagen. Weitere experimentelle Messungen von Kaspase-3 und die {\"U}berlebenskurven von Zellen best{\"a}tigen das Modell. Der zweite Teil der Resultate konzentriert sich auf das Phagosom, eine Organelle, die eine entscheidende Rolle bei der Eliminierung von Krankheitserregern spielt. Dies wird am Beispiel von M. tuberculosis veranschaulicht. Die Fragestellung wird wiederum in zwei Aspekten behandelt: i) Um die Prozesse, die durch M. tuberculosis inhibiert werden zu verstehen, haben wir uns auf das Phospholipid-Netzwerk konzentriert, das bei der Unterdr{\"u}ckung oder Aktivierung der Aktin-Polymerisation eine große Rolle spielt. Wir haben f{\"u}r diese Netzwerkanalyse eine Simulation f{\"u}r verschiedene Zeitpunkte {\"a}hnlich wie in Teil eins angewandt. ii) Es wird vermutet, dass Aktin-Polymere bei der Fusion des Phagosoms mit dem Lysosom eine Rolle spielen. Um diese Hypothese zu untersuchen, wurde ein in silico Modell von uns entwickelt. Wir fanden heraus, dass in der Anwesenheit von Aktin-Polymeren die Suchzeit f{\"u}r das Lysosom um das F{\"u}nffache reduziert wurde. Weiterhin wurden die Effekte der L{\"a}nge der Aktin-Polymere, die Gr{\"o}ße der Lysosomen sowie der Phagosomen und etliche andere Modellparameter analysiert. Nach der Untersuchung eines Signalwegs und einer Organelle f{\"u}hrte der n{\"a}chste Schritt zur Untersuchung eines komplexen biologischen Systems der Infektabwehr. Dies wurde am Beispiel der Wirt-Pathogen Interaktion bei Bordetella pertussis und Bordetella bronchiseptica dargestellt. Die geringe Menge verf{\"u}gbarer quantitativer Daten war der ausschlaggebende Faktor bei unserer Modellwahl. F{\"u}r die dynamische Simulation wurde ein selbst entwickeltes Bool'sches Modell verwendet. Die Ergebnisse sagen wichtige Faktoren bei der Pathologie von Bordetellen hervor, besonders die Bedeutung der Th1 assoziierten Antworten und dagegen nicht der Th2 assoziierten Antworten f{\"u}r die Eliminierung des Pathogens. Einige der quantitativen Vorhersagen wurden durch Experimente wie die Untersuchung des Verlaufs einer Infektion in verschiedenen Mutanten und Wildtyp-M{\"a}usen {\"u}berpr{\"u}ft. Die begrenzte Verf{\"u}gbarkeit kinetischer Daten war der kritische Faktor bei der Auswahl der computer-gest{\"u}tzten Modelle. Der Erfolg unserer Modelle konnte durch den Vergleich mit experimentellen Beobachtungen belegt werden. Die vergleichenden Modelle in Kapitel 6 und 9 k{\"o}nnen zur Untersuchung neuer Wirt-Pathogen Interaktionen verwendet werden. Beispielsweise f{\"u}hrt in Kapitel 6 die Analyse von Inhibitoren und inhibitorischer Signalwege aus drei Organismen zur Identifikation wichtiger regulatorischer Zentren in komplexen Organismen und in Kapitel 9 erm{\"o}glicht die Identifikation von drei Phasen in B. bronchiseptica und der Inhibition von IFN-\&\#947; durch den Faktor TTSS die Untersuchung {\"a}hnlicher Phasen und die Inhibition von IFN-\&\#947; in B. pertussis. Eine weitere wichtige Bedeutung bekommen diese Modelle durch die m{\"o}gliche Identifikation neuer, essentieller Komponenten in Wirt-Pathogen Interaktionen. In silico Modelle der Effekte von Deletionen zeigen solche Komponenten auf, die anschließend durch experimentelle Mutationen weiter untersucht werden k{\"o}nnen.},
  subject      = {Bordetella pertussis},
  language  = {en}
}