@phdthesis{Friedrich2015,
  author    = {Friedrich, Alexandra},
  title     = {Beeinflussung des Na+-D-Glukose-Kotransporters SGLT1 und der Na+-Nukleosidtransporter CNT durch Peptidmotive des Regulatorproteins RS1 im Darm},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-127394},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Der Natrium-D-Glukose Kotransporter 1 (SGLT1) spielt eine wichtige Rolle bei der Aufnahme von Glukose aus dem Darmlumen in die Enterozyten des Darms. Anhand von Untersuchungen an Xenopus laevis-Oozyten konnte in unserem Labor das Protein RS1 als posttranslationales Regulatorprotein f{\"u}r SGLT1 und diverse andere Transporter ermittelt werden. Es wurde eine regulatorische Dom{\"a}ne aus RS1 mit vielen potentiellen Phosphorylierungsstellen isoliert (RS1-Reg) und gezeigt dass RS1-Reg die Abschn{\"u}rung von Transporter enthaltenen Vesikeln vom Transgolgi-Netzwerk hemmt. Neben SGLT1 reguliert RS1 auch die konzentrierenden Nukleosidtransporter (CNTs) am TGN. Die Regulation der Transporter ist vom Phosphorylierungszustand von RS1-Reg abh{\"a}ngig. So wurde durch Versuche an Oozyten von Xenopus laevis und Injektion von RS1-Reg Mutanten gezeigt, dass die Phosphorylierung von RS1-Reg an einigen Stellen zu einer Inhibition von SGLT1 f{\"u}hrte, w{\"a}hrend der Nukleosidtransporter CNT1 durch die dephosphorylierte Mutante herunterreguliert wurden. Neben der phosphorylierungsabh{\"a}ngigen Regulation konnte f{\"u}r SGLT1 auch gezeigt werden, dass die Herunterregulation nur unter Niedrigzucker-Bedingungen erfolgte, nicht jedoch bei hohen Glukosekonzentrationen. F{\"u}r die CNTs war eine derartige Zuckerabh{\"a}ngigkeit nicht zu beobachten. Im Rahmen der vorliegenden Studie wurde untersucht, ob die Ergebnisse aus den Oozytenmessungen auch in vivo in einem S{\"a}ugetier gezeigt werden k{\"o}nnen. Hierzu wurden Mutanten der regulatorischen Dom{\"a}ne (RS1-Reg) des Maus-Proteins, welche den phosphorylierten Zustand simulierten (RS1-Reg (S19E)), oder die Phosphorylierung verhinderten (RS1-Reg (S19A)) eingesetzt. Diese wurden an ein Nanohydrogel gekoppelt, um eine Aufnahme in die Enterozyten im Darm zu gew{\"a}hrleisten. Es wurde in der RS1KO-Mausohne funktionelles RS1 gezeigt, dass auch im in vivo-System eine Herunterregulation von SGLT1 durch mRS1-Reg (S19E), nicht jedoch durch mRS1-Reg (S19A) erfolgte, w{\"a}hrend die CNTs nur durch mRS1-Reg (S19A) inhibiert wurden. Des Weiteren f{\"u}hrte mRS1-Reg (S19A) in der Wildtypmaus bei niedrigen Zuckerkonzentrationen zu einer Stimulation von SGLT1, was f{\"u}r eine Kompetition mit dem endogenen RS1-Proteins spricht. Es konnte indirekt der Beweis erbracht werden, dass {\"u}ber Nanohydrogele l{\"a}ngere Proteine in die Zelle gebracht werden k{\"o}nnen und dort funktionell freigesetzt werden.},
  subject      = {Glucosetransport},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Rikkala2015,
  author    = {Rikkala, Prashanth Reddy},
  title     = {Regulation of the Na+-D-glucose cotransporter SGLT1 in the small intestine in response to bariatric surgery and peptides derived from protein RS1 (RSC1A1)},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-130608},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Bariatric surgery represents the first-line treatment for morbid obesity, resulting in weight loss and improved diabetes control. The positive effect of bariatric surgery on type-2 diabetes is unclear. Increased secretion of insulin regulating enterohormone glucagon-like-peptide 1 (GLP-1) has been observed in rats with experimental type 2-like diabetes following duodenal-jejunal bypass (DJB) and ileal transposition (IT). Sodium dependent glucose co-transporter (SGLT1) is involved in the secretion of GLP-1 that in turn regulates insulin secretion. In the present study, an attempt was made to elucidate the impact of DJB and IT on SGLT1 mediated glucose transport. Transport measurements using phlorizin inhibited uptake of SGLT1-specific glucose analogue [14C] α-Methyl-D-glucopyranoside (AMG) were performed to determine the changes in SGLT1 transport upon these surgical procedures. The data indicated that DJB decreased SGLT1-mediated glucose absorption in the small intestine which contributes to the body-weight independent improvement of type 2 diabetes. However, IT did not change the SGLT1-mediated glucose transport. Immunohistochemical analysis revealed that in IT, the transposed ileum showed increased diameter, increased villi length and increased number of GLP-1 secreting L-cells. The weight-independent improvement in glycemic control after IT is not related to SGLT1-mediated glucose absorption but may be linked to increased GLP-1 secretion. Along with this, the study also focused on the regulation of SGLT1 by several RS1 derived tripeptides in mouse and human intestinal tissues (ex vivo). Phlorizin inhibited uptake of AMG was measured without and with tripeptides. QEP and thiophosphorylated QSP down-regulated SGLT1 activity in small intestine in a concentration-dependent manner. Among the tested tripeptides, QEP showed higher activity and further analysis in various species demonstrated its universal role in SGLT1 regulation. The data thus indicates that RS1 derived tripeptides QEP and thiophosphorylated QSP may be employed for the treatment of type 2 diabetes.},
  subject      = {Glucosetransportproteine},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Aichner2014,
  author    = {Aichner, Christian},
  title     = {Die Aminos{\"a}uren W355 und A359 des rOCT1 zeigen substratabh{\"a}ngige Mutationseffekte und {\"a}ndern nach Mutation die Affinit{\"a}t des Transporters zu TBuA},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-114481},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {Die Aminos{\"a}uren W355 und A359 des rOCT1 zeigen substratabh{\"a}ngige Mutationseffekte und {\"a}ndern nach Mutation die Affinit{\"a}t des Transporters zu TBuA},
  subject      = {rOCT1},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Ullrich2013,
  author    = {Ullrich, Sybille},
  title     = {Biochemische und biophysikalische Analyse der strukturellen Integrit{\"a}t von Channelrhodopsin 2 und dessen Mutanten},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-92006},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Channelrhodopsin 2 (ChR2) aus dem Augenfleck von C. rheinhardtii geh{\"o}rt zur Gruppe der mikrobiellen Rhodopsine (Typ1-Rhodopsine). ChR2 besteht aus einem extrazellul{\"a}r gelegenen N-Terminus, 7 Transmembranhelices und einem zytosolisch gelegenen C-Terminus. Der lichtreaktive Bestandteil (Chromophor) all-trans-Retinal ist via Schiff´ Base kovalent an ein Lysinrest der siebten Transmembranhelix gebunden. Bei Applikation von Blaulicht isomerisiert all-trans- zu 13-cis-Retinal, was in einer Konformations{\"a}nderung und dem {\"O}ffnen des Kanals resultiert. Abh{\"a}ngig vom elektrochemischen Gradienten k{\"o}nnen ein- und zweiwertige Kationen in die Zelle ein- oder aus der Zelle herausstr{\"o}men. Eine retinalabh{\"a}ngige Stabilit{\"a}t konnte bereits f{\"u}r Bakteriorhodopsin (BR) best{\"a}tigt werden (Booth, Farooq et al. 1996, Turner, Chittiboyina et al. 2009, Curnow and Booth 2010), bez{\"u}glich ChR2 waren bisher nur wenige Daten verf{\"u}gbar (Hegemann, Gartner et al. 1991, Lawson, Zacks et al. 1991). Die heterologe Expression von wildtypischem und modifiziertem ChR2 in Oozyten von X. laevis erlaubte einen detaillierteren Einblick in die retinalabh{\"a}ngige Stabilit{\"a}t und pH-abh{\"a}ngige Dunkelleitf{\"a}higkeit von Guanidinium. Wildtypisches Chop2 zeigte bei Zugabe von Retinal zum Inkubationsmedium, direkt nach RNA-Injektion, Stromamplituden im µA-Bereich und deutliche Fluoreszenzintensit{\"a}ten. Ausschließlich endogen vorhandenes Retinal hatte verminderten Fluoreszenzen und Stromamplituden zur Folge, was auf ein geringes Vorhandensein von Chop2-Proteinen in der Plasmamembran hindeutete. Da die Inkubation {\"u}ber Nacht in retinalsupplementierter L{\"o}sung nur eine minimale Erh{\"o}hung des resultierenden Stromes erbrachte, deuten die in dieser Arbeit erhaltenen Ergebnisse stark auf eine verminderte Stabilit{\"a}t des Proteins bei fehlender Bindung des Kofaktors Retinal. Das Einf{\"u}gen einer aromatischen Aminos{\"a}ure (Y/F/W) an Position 159 f{\"u}hrte zu einer, von der Retinalsupplementation unabh{\"a}ngigen, in beiden Ans{\"a}tzen gleichwertigen Expressionsst{\"a}rke. Diese {\"a}usserte sich in {\"a}quivalenten Fluoreszenzintensit{\"a}ten. Die erhaltenen Stromamplituden wiesen eine starke Differenz auf: ohne Zugabe zus{\"a}tzlichen Chromophors lag die Stromst{\"a}rke bei nur wenigen Nanoampere, die bei Inkubation in einer retinalhaltigen L{\"o}sung {\"u}ber Nacht auf das Niveau von retinalsupplementierten Oozyten anstieg. Des Weiteren konnte die Zunahme der Stromamplitude innerhalb von 15 Minuten beobachtet werden, wenn die vermessenen Oozyten mit einer retinalhaltigen L{\"o}sung perfundiert wurden. Zusammengefasst weisen die Ergebnisse auf eine Stabilisierung des aromatisch substituierten Proteins hin. Bei der von Berndt et al. (2011) beschriebenen Mutante T159C konnten diese Eigenschaften nicht nachgewiesen werden. Die Modifikation der Retinalbindestelle (K257) in Verbindung mit einer aromatischen Substitution an Position 159 resultierte in deutlichen Fluoreszenzintensit{\"a}ten, unabh{\"a}ngig von der Retinalverf{\"u}gbarkeit bei, in beiden F{\"a}llen, fehlenden lichtaktivierten Str{\"o}men. Diese und die gleichwertigen Bandenst{\"a}rken des Proteinimmunoblots von aromatisch substituierten ChR2-Varianten unterst{\"u}tzen die Hypothese der retinalunabh{\"a}ngigen Stabilit{\"a}t zus{\"a}tzlich. Die Ergebnisse legen, im Falle von Chop2-WT, eine Degradation des Apoproteins nahe. Bei Einf{\"u}gen einer aromatischen AS an Position 159 ist das Apoprotein davor gesch{\"u}tzt (siehe Abb. 75). Infolge der strukturellen Similarit{\"a}t, dem Vorhandensein delokalisierter π-Elektronen und der r{\"a}umlichen Gr{\"o}ße der aromatischen AS ist eine strukturelle Ver{\"a}nderung des Apoproteins denkbar, die eine Degradation aufgrund von nunmehr unzug{\"a}nglichen Ubiquitinierungsstellen verhindert. Des Weiteren besteht die M{\"o}glichkeit, dass sich bei fehlender Bindung des Kofaktors Wassermolek{\"u}le in der N{\"a}he der Bindetasche befinden, welche von umliegenden Aminos{\"a}uren (u.a. T159, D156) unter großem Energieaufwand koordiniert werden und die strukturelle Integrit{\"a}t bis hin zur Degradation beeintr{\"a}chtigen k{\"o}nnen. Dies k{\"o}nnte durch eine Erh{\"o}hung der Hydrophobizit{\"a}t bei Einf{\"u}gen einer aromatischen Aminos{\"a}ure verhindert werden. Bei Substitutionen durch eine aromatische AS (Y/W/F) an Position 159 zeigte sich ein weiteres, bisher nicht beschriebenes, Charakteristikum. Bei Perfusion der Oozyten mit einer guanidiniumhaltigen L{\"o}sung, konnten in Abh{\"a}ngigkeit des pH-Wertes ohne die Applikation von Licht St{\"o}me im µA Bereich aufgezeichnet werden. Die Gr{\"o}ße der Stromamplitude korreliert hierbei mit dem Anstieg des pH-Wertes und der Konzentration an Guanidiniumionen der perfundierten L{\"o}sung und kann durch das Hinzuf{\"u}gen von 1mM Lanthan reversibel geblockt werden. Des Weiteren konnten die vorgenommenen Messungen die Ergebnisse der retinalabh{\"a}ngigen Degradation verifizieren, da der Einstrom von Gua+ sowohl bei retinalsupplementierter Inkubation, als auch bei ausschließlich endogen vorhandenem Retinal zu beobachten war. Des Weiteren zeigte auch die Doppelmutante T159Y/K257R trotz ihres Unverm{\"o}gens Retinal zu binden, die beschriebenen lichtunabh{\"a}ngigen Str{\"o}me. Die Ergebnisse bei Substitution durch Phenylalanin (F) stellen eine Abweichung des Musters dar. Bei Inkubation von T159F-injizierten Zellen bei ausschließlich endogen vorhandenem Retinal konnte eine stark erh{\"o}hte Guanidiniumleitf{\"a}higkeit festgestellt werden, diese kam jedoch bei retinalsupplementierter Inkubation nicht zum Tragen. Dies k{\"o}nnte ein Hinweis auf eine sterische Hinderung durch das gebundene Chromophor sein, die bei den Substitutionen durch Tyrosin und Tryptophan, m{\"o}glicherweise durch unterschiedliche chemische Eigenschaften der AS, nicht auftreten. Die hervorgerufene pH-Abh{\"a}ngigkeit kann in zwei m{\"o}glichen Ursachen begr{\"u}ndet liegen: • Vorhandensein einer (de)protonierbaren Gruppe wie Histidin, Arginin oder Lysin, die als pH-Sensor dienen k{\"o}nnte • Deprotonierung der Schiff´ Base durch Guandininium Das Vorhandensein eines pH-Sensors konnte durch die vorgenommenen Modifikationen von H114, R115, R120 und H249 nicht best{\"a}tigt werden. Bei Substitution von K257 (in Verbindung mit T159Y) zu Arginin (R) konnte weiterhin ein pH-abh{\"a}ngiger Gua+-Dunkelstrom festgestellt werden. Die Modifikation zu Alanin (A) oder Glutamin (Q) hingegen resultierte im Ausbleiben der Str{\"o}me. Der Austausch einer basischen zu einer neutralen Gruppe ohne protonierbaren Rest deutet auf die Beteiligung der Schiff´ Base bzw. der Aminos{\"a}ure an Position 257 am Mechanismus der Dunkelleitf{\"a}higkeit hin.},
  subject      = {Elektrophysiologie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Rehman2018,
  author    = {Rehman, Saba},
  title     = {Identification of accessible and closed substrate binding sites in the outward open cleft of rat Organic Cation Transporter 1 (rOCT1)},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-169992},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2018},
  abstract  = {The present study was conducted on the rOCT1, a member of SLC22 family. Structurally, it consists of 12 membrane spanning α-helices with both N- and C-termini intracellular. Studies done so far, through tracer uptake and inhibition, reconstitution of rOCT1 in nanodiscs and proteoliposomes and voltage-clamp fluorometry, have identified the main amino acids in the cleft of rOCT1 that interact in a critical manner with the substrates/inhibitors either directly or indirectly. Homology modeling studies have also supported these observations. In the present study we aimed at measuring the binding of substrates MPP+ and TEA+ to rOCT1 at 0oC in order to establish the amino acids in the cleft region that interact with the substrate when the transporter is frozen in the outward-open conformation. Previously identified crucial amino acids (Asp475, Phe160, Leu447, Arg440, Trp218 and Tyr222) were selected for the study. rOCT1 wild-type and its mutants were stably expressed in HEK293 cells and these cells were used for the binding measurements with the radioactive substrate (MPP+ or TEA+) at 0°C in Mg-Ca-PBS buffer as described in "Materials and Methods" section in detail. rOCT1 wild-type revealed for MPP+-binding a KD which was not significantly different from the corresponding Km value. Also, after addition of 10 nM non-radioactive MPP+, an initial increase of about 20\% in bound MPP+ was observed. The results indicate that the Km for transport is dependent on the binding of MPP+ to the outward-open conformation and hints at the possibility of allosteric interaction between the binding sites. Mutations at position Trp218, Phe160 and Asp475 resulted in a change in the KD value. Trp218 mutations also showed an allosteric increase similar to the rOCT1 wild-type. This study suggests that these amino acids are located at a critical position in the outward-open conformation for MPP+ transport. TEA+-binding could not be observed in rOCT1 wild-type, indicating that the binding site is perhaps inaccessible for TEA+ in frozen outward-open state. The mutants D475E, F160A, L447F, R440K and Y222F showed a very low affinity binding with a very high KD value as compared to the corresponding Km values indicating that the transporter might have different affinities for extra-cellular binding alone and for the complete transport process especially if temperature is the limiting factor. Substrate inhibition studies done using both MPP+ and TEA+ have confirmed the existence of overlapping binding sites for these two ligands. This study has confirmed the direct interaction of Trp218, Phe160, Asp475 with MPP+ and Phe160, Asp475, Leu447, Arg440 and Tyr222 with TEA+ in the outward-open conformation.},
  subject      = {Kation},
  language  = {en}
}