@article{SerenGrimmFitzetal.2016,
  author    = {Seren, {\"U}mit and Grimm, Dominik and Fitz, Joffrey and Weigel, Detlef and Nordborg, Magnus and Borgwardt, Karsten and Korte, Arthur},
  title     = {AraPheno: a public database for Arabidopsis thaliana phenotypes},
  series = {Nucleic Acids Research},
  volume    = {45},
  journal   = {Nucleic Acids Research},
  number    = {D1},
  doi       = {10.1093/nar/gkw986},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-147909},
  pages     = {D1054-D1059},
  year      = {2016},
  abstract  = {Natural genetic variation makes it possible to discover evolutionary changes that have been maintained in a population because they are advantageous. To understand genotype-phenotype relationships and to investigate trait architecture, the existence of both high-resolution genotypic and phenotypic data is necessary. Arabidopsis thaliana is a prime model for these purposes. This herb naturally occurs across much of the Eurasian continent and North America. Thus, it is exposed to a wide range of environmental factors and has been subject to natural selection under distinct conditions. Full genome sequencing data for more than 1000 different natural inbred lines are available, and this has encouraged the distributed generation of many types of phenotypic data. To leverage these data for meta analyses, AraPheno (https://arapheno.1001genomes.org) provide a central repository of population-scale phenotypes for A. thaliana inbred lines. AraPheno includes various features to easily access, download and visualize the phenotypic data. This will facilitate a comparative analysis of the many different types of phenotypic data, which is the base to further enhance our understanding of the genotype-phenotype map.},
  language  = {en}
}
@article{BargulJungMcOdimbaetal.2016,
  author    = {Bargul, Joel L. and Jung, Jamin and McOdimba, Francis A. and Omogo, Collins O. and Adung'a, Vincent O. and Kr{\"u}ger, Timothy and Masiga, Daniel K. and Engstler, Markus},
  title     = {Species-Specific Adaptations of Trypanosome Morphology and Motility to the Mammalian Host},
  series = {PLoS Pathogens},
  volume    = {12},
  journal   = {PLoS Pathogens},
  number    = {2},
  doi       = {10.1371/journal.ppat.1005448},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-146513},
  pages     = {e1005448},
  year      = {2016},
  abstract  = {African trypanosomes thrive in the bloodstream and tissue spaces of a wide range of mammalian hosts. Infections of cattle cause an enormous socio-economic burden in sub-Saharan Africa. A hallmark of the trypanosome lifestyle is the flagellate's incessant motion. This work details the cell motility behavior of the four livestock-parasites Trypanosoma vivax, T. brucei, T. evansi and T. congolense. The trypanosomes feature distinct swimming patterns, speeds and flagellar wave frequencies, although the basic mechanism of flagellar propulsion is conserved, as is shown by extended single flagellar beat analyses. Three-dimensional analyses of the trypanosomes expose a high degree of dynamic pleomorphism, typified by the 'cellular waveform'. This is a product of the flagellar oscillation, the chirality of the flagellum attachment and the stiffness of the trypanosome cell body. The waveforms are characteristic for each trypanosome species and are influenced by changes of the microenvironment, such as differences in viscosity and the presence of confining obstacles. The distinct cellular waveforms may be reflective of the actual anatomical niches the parasites populate within their mammalian host. T. vivax displays waveforms optimally aligned to the topology of the bloodstream, while the two subspecies T. brucei and T. evansi feature distinct cellular waveforms, both additionally adapted to motion in more confined environments such as tissue spaces. T. congolense reveals a small and stiff waveform, which makes these parasites weak swimmers and destined for cell adherence in low flow areas of the circulation. Thus, our experiments show that the differential dissemination and annidation of trypanosomes in their mammalian hosts may depend on the distinct swimming capabilities of the parasites.},
  language  = {en}
}
@article{RosenbaumSchickWollbornetal.2016,
  author    = {Rosenbaum, Corinna and Schick, Martin Alexander and Wollborn, Jakob and Heider, Andreas and Scholz, Claus-J{\"u}rgen and Cecil, Alexander and Niesler, Beate and Hirrlinger, Johannes and Walles, Heike and Metzger, Marco},
  title     = {Activation of Myenteric Glia during Acute Inflammation In Vitro and In Vivo},
  series = {PLoS One},
  volume    = {11},
  journal   = {PLoS One},
  number    = {3},
  doi       = {10.1371/journal.pone.0151335},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-146544},
  pages     = {e0151335},
  year      = {2016},
  abstract  = {Background Enteric glial cells (EGCs) are the main constituent of the enteric nervous system and share similarities with astrocytes from the central nervous system including their reactivity to an inflammatory microenvironment. Previous studies on EGC pathophysiology have specifically focused on mucosal glia activation and its contribution to mucosal inflammatory processes observed in the gut of inflammatory bowel disease (IBD) patients. In contrast knowledge is scarce on intestinal inflammation not locally restricted to the mucosa but systemically affecting the intestine and its effect on the overall EGC network. Methods and Results In this study, we analyzed the biological effects of a systemic LPS-induced hyperinflammatory insult on overall EGCs in a rat model in vivo, mimicking the clinical situation of systemic inflammation response syndrome (SIRS). Tissues from small and large intestine were removed 4 hours after systemic LPS-injection and analyzed on transcript and protein level. Laser capture microdissection was performed to study plexus-specific gene expression alterations. Upon systemic LPS-injection in vivo we observed a rapid and dramatic activation of Glial Fibrillary Acidic Protein (GFAP)-expressing glia on mRNA level, locally restricted to the myenteric plexus. To study the specific role of the GFAP subpopulation, we established flow cytometry-purified primary glial cell cultures from GFAP promotor-driven EGFP reporter mice. After LPS stimulation, we analyzed cytokine secretion and global gene expression profiles, which were finally implemented in a bioinformatic comparative transcriptome analysis. Enriched GFAP+ glial cells cultured as gliospheres secreted increased levels of prominent inflammatory cytokines upon LPS stimulation. Additionally, a shift in myenteric glial gene expression profile was induced that predominantly affected genes associated with immune response. Conclusion and Significance Our findings identify the myenteric GFAP-expressing glial subpopulation as particularly susceptible and responsive to acute systemic inflammation of the gut wall and complement knowledge on glial involvement in mucosal inflammation of the intestine.},
  language  = {en}
}
@article{ChenReiherHermannLuibletal.2016,
  author    = {Chen, Jiangtian and Reiher, Wencke and Hermann-Luibl, Christiane and Sellami, Azza and Cognigni, Paola and Kondo, Shu and Helfrich-F{\"o}rster, Charlotte and Veenstra, Jan A. and Wegener, Christian},
  title     = {Allatostatin A Signalling in Drosophila Regulates Feeding and Sleep and Is Modulated by PDF},
  series = {PLoS Genetics},
  volume    = {12},
  journal   = {PLoS Genetics},
  number    = {9},
  doi       = {10.1371/journal.pgen.1006346},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-178170},
  year      = {2016},
  abstract  = {Feeding and sleep are fundamental behaviours with significant interconnections and cross-modulations. The circadian system and peptidergic signals are important components of this modulation, but still little is known about the mechanisms and networks by which they interact to regulate feeding and sleep. We show that specific thermogenetic activation of peptidergic Allatostatin A (AstA)-expressing PLP neurons and enteroendocrine cells reduces feeding and promotes sleep in the fruit fly Drosophila. The effects of AstA cell activation are mediated by AstA peptides with receptors homolog to galanin receptors subserving similar and apparently conserved functions in vertebrates. We further identify the PLP neurons as a downstream target of the neuropeptide pigment-dispersing factor (PDF), an output factor of the circadian clock. PLP neurons are contacted by PDF-expressing clock neurons, and express a functional PDF receptor demonstrated by cAMP imaging. Silencing of AstA signalling and continuous input to AstA cells by tethered PDF changes the sleep/activity ratio in opposite directions but does not affect rhythmicity. Taken together, our results suggest that pleiotropic AstA signalling by a distinct neuronal and enteroendocrine AstA cell subset adapts the fly to a digestive energy-saving state which can be modulated by PDF.},
  language  = {en}
}
@article{DjuzenovaFiedlerKatzeretal.2016,
  author    = {Djuzenova, Cholpon S. and Fiedler, Vanessa and Katzer, Astrid and Michel, Konstanze and Deckert, Stefanie and Zimmermann, Heiko and Sukhorukov, Vladimir L. and Flentje, Michael},
  title     = {Dual PI3K-and mTOR-inhibitor PI-103 can either enhance or reduce the radiosensitizing effect of the Hsp90 inhibitor NVP-AUY922 in tumor cells: The role of drug-irradiation schedule},
  series = {Oncotarget},
  volume    = {7},
  journal   = {Oncotarget},
  number    = {25},
  doi       = {10.18632/oncotarget.9501},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-177770},
  pages     = {38191-38209},
  year      = {2016},
  abstract  = {Inhibition of Hsp90 can increase the radiosensitivity of tumor cells. However, inhibition of Hsp90 alone induces the anti-apoptotic Hsp70 and thereby decreases radiosensitivity. Therefore, preventing Hsp70 induction can be a promising strategy for radiosensitization. PI-103, an inhibitor of PI3K and mTOR, has previously been shown to suppress the up-regulation of Hsp70. Here, we explore the impact of combining PI-103 with the Hsp90 inhibitor NVP-AUY922 in irradiated glioblastoma and colon carcinoma cells. We analyzed the cellular response to drug-irradiation treatments by colony-forming assay, expression of several marker proteins, cell cycle progression and induction/repair of DNA damage. Although PI-103, given 24 h prior to irradiation, slightly suppressed the NVP-AUY922-mediated up-regulation of Hsp70, it did not cause radiosensitization and even diminished the radiosensitizing effect of NVP-AUY922. This result can be explained by the activation of PI3K and ERK pathways along with G1-arrest at the time of irradiation. In sharp contrast, PI-103 not only exerted a radiosensitizing effect but also strongly enhanced the radiosensitization by NVP-AUY922 when both inhibitors were added 3 h before irradiation and kept in culture for 24 h. Possible reasons for the observed radiosensitization under this drug-irradiation schedule may be a down-regulation of PI3K and ERK pathways during or directly after irradiation, increased residual DNA damage and strong G2/M arrest 24 h thereafter. We conclude that duration of drug treatment before irradiation plays a key role in the concomitant targeting of PI3K/mTOR and Hsp90 in tumor cells.},
  language  = {en}
}
@article{EndresKneitzOrthetal.2016,
  author    = {Endres, Marcel and Kneitz, Susanne and Orth, Martin F. and Perera, Ruwan K. and Zernecke, Alma and Butt, Elke},
  title     = {Regulation of matrix metalloproteinases (MMPs) expression and secretion in MDA-MB-231 breast cancer cells by LIM and SH3 protein 1 (LASP1)},
  series = {Oncotarget},
  volume    = {7},
  journal   = {Oncotarget},
  number    = {39},
  doi       = {10.18632/oncotarget.11720},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-176920},
  pages     = {64244-64259},
  year      = {2016},
  abstract  = {The process of tumor invasion requires degradation of extracellular matrix by proteolytic enzymes. Cancer cells form protrusive invadopodia, which produce and release matrix metalloproteinases (MMPs) to degrade the basement membrane thereby enabling metastasis. We investigated the effect of LASP1, a newly identified protein in invadopodia, on expression, secretion and activation of MMPs in invasive breast tumor cell lines. By analyzing microarray data of in-house generated control and LASP1-depleted MDA-MB-231 breast cancer cells, we observed downregulation of MMP1, -3 and -9 upon LASP1 depletion. This was confirmed by Western blot analysis. Conversely, rescue experiments restored in part MMP expression and secretion. The regulatory effect of LASP1 on MMP expression was also observed in BT-20 breast cancer cells as well as in prostate and bladder cancer cell lines. In line with bioinformatic FunRich analysis of our data, which mapped a high regulation of transcription factors by LASP1, public microarray data analysis detected a correlation between high LASP1 expression and enhanced c-Fos levels, a protein that is part of the transcription factor AP-1 and known to regulate MMP expression. Compatibly, in luciferase reporter assays, AP-1 showed a decreased transcriptional activity after LASP1 knockdown. Zymography assays and Western blot analysis revealed an additional promotion of MMP secretion into the extracellular matrix by LASP1, thus, most likely, altering the microenvironment during cancer progression. The newly identified role of LASP1 in regulating matrix degradation by affecting MMP transcription and secretion elucidated the migratory potential of LASP1 overexpressing aggressive tumor cells in earlier studies.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Hackl2016,
  author    = {Hackl, Thomas},
  title     = {A draft genome for the Venus flytrap, Dionaea muscipula : Evaluation of assembly strategies for a complex Genome - Development of novel approaches and bioinformatics solutions},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-133149},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2016},
  abstract  = {The Venus flytrap, \textit{Dionaea muscipula}, with its carnivorous life-style and its highly specialized snap-traps has fascinated biologist since the days of Charles Darwin. The goal of the \textit{D. muscipula} genome project is to gain comprehensive insights into the genomic landscape of this remarkable plant. The genome of the diploid Venus flytrap with an estimated size between 2.6 Gbp to 3.0 Gbp is comparatively large and comprises more than 70 \% of repetitive regions. Sequencing and assembly of genomes of this scale are even with state-of-the-art technology and software challenging. Initial sequencing and assembly of the genome was performed by the BGI (Beijing Genomics Institute) in 2011 resulting in a 3.7 Gbp draft assembly. I started my work with thorough assessment of the delivered assembly and data. My analysis showed that the BGI assembly is highly fragmented and at the same time artificially inflated due to overassembly of repetitive sequences. Furthermore, it only comprises about on third of the expected genes in full-length, rendering it inadequate for downstream analysis. In the following I sought to optimize the sequencing and assembly strategy to obtain an assembly of higher completeness and contiguity by improving data quality and assembly procedure and by developing tailored bioinformatics tools. Issues with technical biases and high levels of heterogeneity in the original data set were solved by sequencing additional short read libraries from high quality non-polymorphic DNA samples. To address contiguity and heterozygosity I examined numerous alternative assembly software packages and strategies and eventually identified ALLPATHS-LG as the most suited program for assembling the data at hand. Moreover, by utilizing digital normalization to reduce repetitive reads, I was able to substantially reduce computational demands while at the same time significantly increasing contiguity of the assembly. To improve repeat resolution and scaffolding, I started to explore the novel PacBio long read sequencing technology. Raw PacBio reads exhibit high error rates of 15 \% impeding their use for assembly. To overcome this issue, I developed the PacBio hybrid correction pipeline proovread (Hackl et al., 2014). proovread uses high coverage Illumina read data in an iterative mapping-based consensus procedure to identify and remove errors present in raw PacBio reads. In terms of sensitivity and accuracy, proovread outperforms existing software. In contrast to other correction programs, which are incapable of handling data sets of the size of D. muscipula project, proovread's flexible design allows for the efficient distribution of work load on high-performance computing clusters, thus enabling the correction of the Venus flytrap PacBio data set. Next to the assembly process itself, also the assessment of the large de novo draft assemblies, particularly with respect to coverage by available sequencing data, is difficult. While typical evaluation procedures rely on computationally extensive mapping approaches, I developed and implemented a set of tools that utilize k-mer coverage and derived values to efficiently compute coverage landscapes of large-scale assemblies and in addition allow for automated visualization of the of the obtained information in comprehensive plots. Using the developed tools to analyze preliminary assemblies and by combining my findings regarding optimizations of the assembly process, I was ultimately able to generate a high quality draft assembly for D. muscipula. I further refined the assembly by removal of redundant contigs resulting from separate assembly of heterozygous regions and additional scaffolding and gapclosing using corrected PacBio data. The final draft assembly comprises 86 × 10 3 scaffolds and has a total size of 1.45 Gbp. The difference to the estimated genomes size is well explained by collapsed repeats. At the same time, the assembly exhibits high fractions full-length gene models, corroborating the interpretation that the obtained draft assembly provides a complete and comprehensive reference for further exploration of the fascinating biology of the Venus flytrap.},
  subject      = {Venusfliegenfalle},
  language  = {en}
}
@phdthesis{AppeltMenzel2016,
  author    = {Appelt-Menzel, Antje},
  title     = {Etablierung und Qualifizierung eines humanen Blut-Hirn-Schranken-Modells unter Verwendung von induziert pluripotenten und multipotenten Stammzellen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-134646},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2016},
  abstract  = {Die Blut-Hirn-Schranke (BHS) stellt eine der dichtesten und wichtigsten Barrieren zwischen Blutzirkulation und Zentralnervensystem (ZNS) dar. Sie besteht aus spezialisierten Endothelzellen, welche die zerebralen Kapillaren auskleiden und durch sehr dichte Tight Junctions (TJs) miteinander verbunden sind. Weitere Komponenten der dynamischen Blut-Hirn-Schrankenbarriere stellen Perizyten, Astrozyten, Neurone und Mikrogliazellen dar, welche zusammen mit der extrazellul{\"a}ren Matrix der Basalmembran der Gehirnkapillaren und den zuvor genannten Endothelzellen ein komplexes regulatorisches System, die so genannte neurovaskul{\"a}re Einheit bilden (Hawkins und Davis 2005). Die Hauptfunktionen der BHS lassen sich in drei Untergruppen untergliedern, die physikalische, metabolische und Transport-Barriere (Neuhaus und Noe 2010). Haupts{\"a}chlich dient die BHS der Aufrechterhaltung der Hom{\"o}ostase des ZNS und dem Schutz vor neurotoxischen Substanzen sowie Pathogenen, wie Bakterien und Viren. Zudem ist sie auch f{\"u}r die Versorgung der Neuronen mit N{\"a}hrstoffen und regulierenden Substanzen sowie den Efflux von Stoffwechselendprodukten des ZNS zur{\"u}ck ins Blut verantwortlich. F{\"u}r die Entwicklung von Medikamenten zur Behandlung von neurodegenerativen Erkrankungen, wie Morbus Alzheimer, Morbus Parkinson und Multiple Sklerose oder Gehirntumoren, stellt die Dichtigkeit der BHS gegen{\"u}ber Substanzen und die hohe metabolische Aktivit{\"a}t der Endothelzellen aber ein großes Problem dar. Viele Medikamente sind nicht in der Lage in ausreichender Konzentration die BHS zu {\"u}berwinden, um an ihren Wirkort zu gelangen oder werden vor dem Transport metabolisiert und die Wirksamkeit dadurch eingeschr{\"a}nkt. Weiterhin spielen auch Defekte der BHS eine entscheidende Rolle in der Beeinflussung der Pathogenese vieler ZNS-Erkrankungen. Aufgrund des hohen Bedarfs an geeigneten Testsystemen in der Grundlagen- sowie pr{\"a}klinischen Forschung f{\"u}r Medikamentenentwicklung und Infektionsstudien wurden eine Vielzahl unterschiedlicher BHS-Modelle entwickelt. Neben in silico-, azellul{\"a}ren in vitro- und in vivo-Modellen sind auch zahlreiche zellbasierte Modelle der BHS entwickelt worden. Standardisierte Modelle auf Basis immortalisierter Zelllinien jedoch weisen nur eine inhomogene TJ-Expression auf und verf{\"u}gen meist {\"u}ber eine geringe Barriereintegrit{\"a}t, erfasst {\"u}ber transendotheliale elektrische Widerst{\"a}nde (TEER) unter 150 · cm2 (Deli et al. 2005). Im Vergleich dazu wurden in Tierexperimenten TEER-Werte von mehr als 1500 · cm2 an der BHS gemessen (Butt et al. 1990; Crone und Olesen 1982). Die Verf{\"u}gbarkeit humaner prim{\"a}rer BHS-Zellen ist sehr limitiert und ihr Einsatz nicht nur im Hinblick auf ethische Aspekte bedenklich. Humane Gehirnzellen k{\"o}nnen z. B. aus Biopsie- oder Autopsiematerial von Patienten mit Epilepsie oder Gehirntumoren isoliert werden. Allerdings besteht hier das Risiko, dass die isolierten Zellen krankheitsbedingt ver{\"a}ndert sind, was die Eigenschaften der BHS-Modelle erheblich beeinflussen kann. Eine Alternative, die diese Probleme umgeht, ist die Verwendung von humanen induziert pluripotenten Stammzellen (hiPSCs), um standardisierte humane BHS-Modelle unter reproduzierbaren Bedingungen bereitzustellen. Im Rahmen dieser Arbeit ist es gelungen, hiPSCs in vitro nach etablierten und standardisierten Methoden in Endothelzellen der BHS, neurale Stammzellen (hiPS-NSCs) sowie Astrozyten (hiPS-A) zu differenzieren (Lippmann et al. 2012; Lippmann et al. 2014; Wilson et al. 2015; Yan et al. 2013;Reinhardt et al. 2013) und zum Aufbau der Modelle einzusetzen. Die Endothelzellen wurden mit Hilfe protein- und genbasierter Nachweismethoden auf das Vorhandensein von endothelzellspezifischen TJ-Markern sowie spezifischen Transportern untersucht und funktionell charakterisiert. Die Kryokonservierung der hiPS-EC-Progenitoren, die im Rahmen der vorliegenden Arbeit entwickelt wurde, erm{\"o}glicht eine gr{\"o}ßere r{\"a}umliche und zeitliche Flexibilit{\"a}t beim Arbeiten mit den stammzellbasierten Modellen sowie das Anlegen standardisierter Zellbanken. Weiterhin wurden multipotente NSCs aus fetalen Gehirnbiopsien isoliert (fNSCs) und als Kontrollkulturen zu den hiPS-NSCs f{\"u}r den Aufbau von BHS-Modellen eingesetzt. Mit dem Ziel die in vivo-BHS bestm{\"o}glich zu imitieren und die Modelleigenschaften zu optimieren, wurde ein Set aus zehn unterschiedlichen BHS-Modellen basierend auf prim{\"a}ren Zellen, hiPSCs und fNSCs analysiert. Der Aufbau der BHS-Modelle erfolgte unter Verwendung von Transwellsystemen. Durch die systematische Untersuchung des Einflusses der unterschiedlichen Zelltypen der neurovaskul{\"a}ren Einheit auf die Barriereintegrit{\"a}t und Genexpression des BHS-Endothels, konnten die Quadrupel-Kulturen mit Perizyten, Astrozyten und hiPS-NSCs als die Kultur mit den physiologischsten Eigenschaften identifiziert werden. Auf Grund der signifikant erh{\"o}hten TEER-Werte von bis zu 2500 · cm2 und einer um mindestens 1,5-fachen Steigerung der Genexpression BHSrelevanter Transporter und TJ-Molek{\"u}le gegen{\"u}ber den Monokulturen, wurden diese Modelle f{\"u}r weiterf{\"u}hrende Studien ausgew{\"a}hlt. Das Vorhandensein eines komplexen, in vivo-{\"a}hnlichen TJ-Netzwerkes, bestehend aus Occludin, Claudin 1, 3, 4 und 5, konnte mittels quantitativer Realtime-PCR, Western Blot sowie ultrastruktureller Analyse in der Gefrierbruch- und Raster-Elektronenmikroskopie nachgewiesen werden. Neben der Begrenzung der parazellul{\"a}ren Permeabilit{\"a}t, welche {\"u}ber die geringe Permeation von FITC-Dextran (4 kDa und 40 kDa), Fluoreszein und Lucifer Yellow nachgewiesen wurde, stellt die BHS ebenfalls eine Barriere f{\"u}r den transzellul{\"a}ren Transport von Substanzen dar. Eine Beurteilung der Modelle hinsichtlich der Qualifikation f{\"u}r die Nutzung im Wirkstoffscreening wurde mit Hilfe von Transportversuchen unter dem Einsatz von BHS-relevanten Referenzsubstanzen durchgef{\"u}hrt. Die Klassifikation der Testsubstanzen erfolgte analog ihrer Permeationsgeschwindigkeiten: Diazepam und Koffein gelten als schnell transportierte Wirkstoffe, Ibuprofen, Celecoxib und Diclofenac werden mit einer mittleren Geschwindigkeit {\"u}ber die BHS transportiert und Loratadin sowie Rhodamin 123 sind langsam permeierende Substanzen. Innerhalb der Versuche mit den Quadrupelkulturen wurde diese Reihenfolge best{\"a}tigt, lediglich f{\"u}r Koffein wurde ein signifikant niedrigerer Permeationskoeffizient verglichen mit der Monokultur erzielt. Der Einsatz der hiPSC-Technologie erm{\"o}glicht es zudem, aus einer Stammzelllinie große Mengen an humanen somatischen Zelltypen zu generieren und f{\"u}r gezielte Anwendungen bereitzustellen. Es konnte im Rahmen dieser Arbeit gezeigt werden, dass mit Hilfe eines eigens f{\"u}r diese Zwecke konstruierten R{\"u}hrreaktorsystems eine reproduzierbare Expansion der hiPSCs unter definierten Bedingungen erm{\"o}glicht wurde. Basierend auf dieser Grundlage ist nun ein Hochdurchsatz-Screening von Medikamenten denkbar. Die in dieser Arbeit pr{\"a}sentierten Daten belegen die Etablierung eines stammzellbasierten in vitro- Quadrupelmodels der humanen BHS, welches {\"u}ber in vivo-{\"a}hnliche Eigenschaften verf{\"u}gt. Die Anforderungen, die an humane BHS-Modelle gestellt werden, wie die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse, eine angemessene Charakterisierung, welche die Untersuchung der Permeabilit{\"a}t von Referenzsubstanzen einschließt, die Analyse der Expression von BHS-relevanten Transportermolek{\"u}len sowie die solide und physiologische Morphologie der Zellen, wurden erf{\"u}llt. Das etablierte BHS-Modell kann in der Pharmaindustrie f{\"u}r die Entwicklung von Medikamenten eingesetzt werden. Ausreichend qualifizierte Modelle k{\"o}nnen hier in der pr{\"a}klinischen Forschung genutzt werden, um Toxizit{\"a}ts- und Transportstudien an neu entwickelten Substanzen durchzuf{\"u}hren und eine bessere in vitro-in vivo-Korrelation der Ergebnisse zu erm{\"o}glichen oder Mechanismen zu entwickeln, um die BHS-Barriere gezielt zu {\"u}berwinden.},
  subject      = {Blut-Hirn-Schranke},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Imes2016,
  author    = {Imes, Dennis},
  title     = {Aufkl{\"a}rung der molekularen Struktur und Funktion des R-Typ Anionenkanals QUAC1 in Schließzellen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-136860},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2016},
  abstract  = {Zum Gasaustausch mit Ihrer Umgebung besitzen h{\"o}here Pflanzen stomat{\"a}re Komplexe. Die Turgor-getrieben Atmungs{\"o}ffnungen in der Epidermis der Bl{\"a}tter werden von zwei Schließzellen ums{\"a}umt. Um bei Trockenheit einen exzessiven Verlust von Wasser zu verhindern, synthetisieren/importieren Schließzellen das Stresshormon ABA (Abszisins{\"a}ure), das {\"u}ber eine schnelle ABA-Signalkaskade plasmamembrangebundene Ionenkan{\"a}le steuert. Dabei wird der Stomaschluss durch die Aktivit{\"a}t von R-(rapid) und S-(slow)Typ Anionenkan{\"a}len initiiert. Obwohl die R- und S-Typ Anionenstr{\"o}me in Schließzellen seit Jahrzehnten bekannt waren, konnte erst k{\"u}rzlich das Gen identifiziert werden, das f{\"u}r den S-Typ Anionenkanal (SLAC1, Slow activating Anion Channel 1) kodiert. Daraufhin wurde schnell der Zusammenhang zwischen dem Stresshormon ABA, der ABA-Signalkette und der Aktivit{\"a}t des SLAC1 Anionenkanals im heterologen Expressionssystem der X. laevis Oozyten als auch in Schließzellprotoplasten aufgekl{\"a}rt. Es konnte gezeigt werden, dass ABA durch einen zytosolischen Rezeptor/Phosphatasekomplex (RCAR1/ABI1) erkannt wird und die Aktivit{\"a}t von kalziumabh{\"a}ngigen Kinasen (CPK-Familie) sowie kalziumunabh{\"a}ngigen Kinasen der SnRK2-Familie (OST1) steuert. In Anwesenheit von ABA phosphorylieren diese Kinasen SLAC1 und sorgen so f{\"u}r die Aktivierung von Anionenstr{\"o}men und damit f{\"u}r die Initiierung des Stomaschlusses. Die genetische Herkunft der ABA-induzierten R-Typ Str{\"o}me in Schließzellen war zu Beginn der vorliegenden Arbeit noch nicht bekannt. R-Typ Str{\"o}me zeichnen sich durch eine strikte Spannungsabh{\"a}ngigkeit und sehr schnellen Aktivierungs- sowie Deaktivierungskinetiken aus. Die Charakterisierung von Verlustmutanten des Schließzell-exprimierten Gens ALMT12 (Aluminium-aktivierter Malattransporter 12) konnte in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe Martinoia (Z{\"u}rich) erste Hinweise auf die Beteiligung dieses Gens an der Stomabewegung demonstrieren. Anschließende Patch-Clamp Untersuchungen an Schließzellprotoplasten aus Wildtyppflanzen und ALMT12-Verlustmutanten zeigten, dass ALMT12 f{\"u}r die Malat-aktivierte R-Typ Anionenstromkomponente verantwortlich ist. Deshalb wurde der Anionenkanal QUAC1 (Quickly activating Anion Channel 1) benannt - in Anlehnung an die Benennung des Anionenkanals SLAC1. Mit der Identifizierung von QUAC1 in planta war es nun meine Aufgabe, die elektrischen Eigenschaften von ALMT12/QUAC1 und dessen Aktivit{\"a}tskontrolle durch die ABA-Signalkaskade im heterologen Expressionssystem der Xenopus Oozyten zu untersuchen. Protein-Protein Interaktionsstudien mit der Hilfe der Bimolekularen Fluoreszenz-Technik, sowie die Beobachtung von markant erh{\"o}hten QUAC1 Anionenstr{\"o}men in Anwesenheit der SnRK2 Kinase OST1 und den Calcium-abh{\"a}ngigen Kinasen CPK2 und CPK20, ließen den Schluss zu, dass QUAC1, ebenso wie SLAC1, unter der Kontrolle des schnellen ABA-Signalwegs steht. Eine zus{\"a}tzliche Expression des negativen Regulators ABI1 unterdr{\"u}ckte die aktivierenden Eigenschaften der QUAC1-aktivierenden Kinasen, was die Hypothese der Koregulation von S- und R-Typ Anionenkan{\"a}len durch die gleiche ABA-Signalkaskade weiter unterst{\"u}tzt. Zur weiteren Aufkl{\"a}rung der elektrischen Eigenschaften von QUAC1 wurden tiefgreifende elektrophysiologische Untersuchungen mit der Zwei-Elektroden-Spannungsklemmen Technik durchgef{\"u}hrt. Durch die Wahl von geschickten Spannungsprotokollen konnte sowohl die schnelle Aktivierungskinetik als auch die schnelle Deaktivierungskinetik von QUAC1 bestimmt und quantifiziert werden. Diese Stromantworten waren sehr {\"a}hnlich zu den R-Typ Str{\"o}men, die man von Patch-Clamp Untersuchungen an Schließzellprotoplasten kannte, was ein weiteres Indiz daf{\"u}r war, dass es sich bei QUAC1 tats{\"a}chlich um eine Komponente des R-Typ Kanals aus Schließzellen handelt. Weiterf{\"u}hrende Untersuchungen bez{\"u}glich der Spannungsabh{\"a}ngigkeit und der Selektivit{\"a}t von QUAC1 charakterisierten das Protein als einen Depolarisations-aktivierten Anionenkanal mit einer starken Pr{\"a}ferenz f{\"u}r Dicarbons{\"a}uren wie Malat und Fumarat. Zudem konnte auch eine Leitf{\"a}higkeit f{\"u}r Sulfat und Chlorid nachgewiesen werden. Interessanterweise erwies sich Malat nicht nur als ein permeierendes Ion, sondern auch als ein regulierendes Ion, welches das spannungsabh{\"a}ngige Schalten von QUAC1 maßgeblich beeinflusst. Extrazellul{\"a}res Malat verschob die Offenwahrscheinlichkeit von QUAC1 sehr stark zu negativeren Membranspannungen, so dass der Anionenkanal bereits bei typischen Ruhespannungen von Schließzellen (ca. -150 mV) aktiviert werden konnte. Eine Beladung von QUAC1-exprimierender Oozyten mit Malat bewirkte zum einen h{\"o}here Anioneneffluxstr{\"o}me, aber auch eine Verschiebung der spannungsabh{\"a}ngigen Offenwahrscheinlichkeit zu negativeren Membranpotentialen. Struktur-Funktionsanalysen sollten die umstrittene Topologie von ALMT-{\"a}hnlichen Proteinen beleuchten und die molekulare Herkunft der Phosphorylierungsaktivierung aufzeigen, sowie die Malatabh{\"a}ngigkeit und die starke Spannungsabh{\"a}ngigkeit von QUAC1 aufkl{\"a}ren. Es zeigte sich jedoch schnell, dass Punktmutationen und Deletionen im C-Terminus von QUAC1 sehr h{\"a}ufig zu nicht-funktionellen Mutanten f{\"u}hrten. Diese Tatsache weist darauf hin, dass es sich um einen hoch-strukturierten und funktionell sehr wichtigen Bereich des Anionenkanals handelt. Auch die Topologie des Anionenkanalproteins wird in der Literatur kontrovers diskutiert. Sowohl die Lage des N- und C-Terminus (extrazellul{\"a}r oder intrazellul{\"a}r), als auch die Anzahl der membrandurchspannenden Dom{\"a}nen war nicht abschließend gekl{\"a}rt. Deshalb wurde in einem Fluoreszenz-basiertem Ansatz die Lage der Termini bestimmt. Im Rahmen meiner Arbeit konnte somit eindeutig gezeigt werden, dass sich beide Termini im Zytosol der Zelle befinden. Auf Grundlage von Modellen aus der Literatur und meiner Topologiebestimmungen konnte schließlich ein erweitertes Modell zur Struktur von QUAC1 entwickelt werden. Dieses Modell kann in Zukunft als Ausgangspunkt f{\"u}r weiterf{\"u}hrende Struktur-Funktionsanalysen dienen. Diese Arbeit hat somit gezeigt, dass das Gen QUAC1 tats{\"a}chlich eine Komponente der R-Typ Str{\"o}me in Schließzellen kodiert. Ebenso wie SLAC1 steht der Malat-induzierte Anionenkanal QUAC1 unter der Kontrolle der schnellen ABA-Signalkaskade. In Zukunft bleibt zu kl{\"a}ren, welche weiteren Gene f{\"u}r die R-Typ Kanalproteine in Schließzellen kodieren und welche strukturelle Grundlage f{\"u}r die besonderen Eigenschaften von QUAC1 hinsichtlich seiner schnellen Kinetiken, seiner Selektivit{\"a}t und Aktivierbarkeit durch Malat.},
  subject      = {Ackerschmalwand},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Pasch2016,
  author    = {Pasch, Elisabeth},
  title     = {The role of SUN4 and related proteins in sperm head formation and fertility},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-139092},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2016},
  abstract  = {Spermiogenesis describes the differentiation of haploid germ cells into motile, fertilization-competent spermatozoa. During this fundamental transition the species-specific sperm head is formed, which necessitates profound nuclear restructuring coincident with the assembly of sperm-specific structures and chromatin compaction. In the case of the mouse, it is characterized by reshaping of the early round spermatid nucleus into an elongated sickle-shaped sperm head. This tremendous shape change requires the transduction of cytoskeletal forces onto the nuclear envelope (NE) or even further into the nuclear interior. LINC (linkers of nucleoskeleton and cytoskeleton) complexes might be involved in this process, due to their general function in bridging the NE and thereby physically connecting the nucleus to the peripheral cytoskeleton. LINC complexes consist of inner nuclear membrane integral SUN-domain proteins and outer nuclear membrane KASH-domain counterparts. SUN- and KASH-domain proteins are directly connected to each other within the perinuclear space, and are thus capable of transferring forces across the NE. To date, these protein complexes are known for their essential functions in nuclear migration, anchoring and positioning of the nucleus, and even for chromosome movements and the maintenance of cell polarity and nuclear shape. In this study LINC complexes were investigated with regard to their potential role in sperm head formation, in order to gain further insight into the processes occurring during spermiogenesis. To this end, the behavior and function of the testis-specific SUN4 protein was studied. The SUN-domain protein SUN4, which had received limited characterization prior to this work, was found to be exclusively expressed in haploid stages during germ cell development. In these cell stages, it specifically localized to the posterior NE at regions decorated by the manchette, a spermatid-specific structure which was previously shown to be involved in nuclear shaping. Mice deficient for SUN4 exhibited severely disorganized manchette residues and gravely misshapen sperm heads. These defects resulted in a globozoospermia-like phenotype and male mice infertility. Therefore, SUN4 was not only found to be mandatory for the correct assembly and anchorage of the manchette, but also for the correct localization of SUN3 and Nesprin1, as well as of other NE components. Interaction studies revealed that SUN4 had the potential to interact with SUN3, Nesprin1, and itself, and as such is likely to build functional LINC complexes that anchor the manchette and transfer cytoskeletal forces onto the nucleus. Taken together, the severe impact of SUN4 deficiency on the nucleocytoplasmic junction during sperm development provided direct evidence for a crucial role of SUN4 and other LINC complex components in mammalian sperm head formation and fertility.},
  subject      = {Maus},
  language  = {en}
}