@phdthesis{Amatobi2022,
  author    = {Amatobi, Kelechi Michael},
  title     = {Circadian clocks determine transport and membrane lipid oscillation in \(Drosophila\) hemolymph in complex interactions between nutrient-type, photic conditions and feeding behaviour},
  doi       = {10.25972/OPUS-24446},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-244462},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2022},
  abstract  = {The interaction between circadian clocks and metabolism is of increasing interest, since clock dysfunction often correlates with metabolic pathologies. Many research articles have been published analysing the impact of factors such as circadian clock, light, feeding time and diet-type on energy homeostasis in various tissues/organs of organisms with most of the findings done in mammals. Little is known about the impact of circadian clock and the above-mentioned factors on circulating lipids, especially the transport form of lipids - diacylglycerol (DG) and membrane lipids such as phosphatidylethanolamine (PE) and phosphatidylcholine (PC) in the Drosophila hemolymph. The fruit fly Drosophila is a prime model organism in circadian, behaviour and metabolism research. To study the role of circadian clock and behaviour in metabolism, we performed an extensive comparative hemolymph lipid (diacylglycerol: DG, phosphatidylethanolamine: PE, phosphatidylcholine: PC) analysis using ultra performance liquid chromatography coupled to time-of-flight mass spectrometry (UPLC-MS) between wild-type flies (WTCS) and clock disrupted mutants (per01). In addition, clock controlled food intake- feeding behaviour was investigated. Time-dependent variation of transport (DG) and membrane lipids (PE and PC) were not rhythmic in WTCS under constant darkness and in per01 under LD, suggesting an impact of light and clock genes on daily lipid oscillations. Day-time and night-time restriction of food led to comparable lipid profiles, suggesting that lipid oscillations are not exclusively entrained by feeding but rather are endogenously regulated. Ultradian oscillations in lipid levels in WTCS under LD were masked by digested fatty acids since lipid levels peaked more robustly at the beginning and end of light phase when flies were fed a lipid- and protein-free diet. These results suggest that metabolite (DG, PE and PC) oscillation is influenced by complex interactions between nutrient-type, photic conditions, circadian clock and feeding time. In conclusion, the results of this thesis suggest that circadian clocks determine transport and membrane lipid oscillation in Drosophila hemolymph in complex interactions between nutrient-type, photic conditions and feeding behaviour.},
  subject      = {Pharmaceutische Biologie},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Balasubramanian2018,
  author    = {Balasubramanian, Srikkanth},
  title     = {Novel anti-infectives against pathogenic bacteria},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-163882},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2018},
  abstract  = {Marine sponge-associated actinomycetes are reservoirs of diverse natural products with novel biological activities. Their antibiotic potential has been well explored against a range of Gram positive and negative bacteria. However, not much is known about their anti-infective or anti-virulence potential against human pathogens. This Ph.D. project aimed to investigate the anti-infective (anti-Shiga toxin and anti-biofilm) potential of sponge-derived actinobacteria through identification and isolation of their bioactive metabolites produced and characterizing their mechanism of action by transcriptomics. This thesis is divided into three studies with the overall objective of exploring the anti-infective efficacy of actinomycetes-derived extracts and compound(s) that could possibly be used as future therapeutics. The first study deals with investigation on the anti-Shiga toxin effects of sponge-associated actinomycetes. Diarrheal infections pose a huge burden in several developing and developed countries. Diarrheal outbreaks caused by Enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC) could lead to life-threatening complications like gastroenteritis and haemolytic uremic syndrome (HUS) if left untreated. Shiga toxin (Stx) produced by EHEC is a major virulence factor that negatively affects the human cells, leading them to death via apoptosis. Antibiotics are not prescribed against EHEC infections since they may enhance the risk of development of HUS by inducing the production and release of Stx from disintegrating bacteria and thereby, worsening the complications. Therefore, an effective drug that blocks the Stx production without affecting the growth needs to be urgently developed. In this study, the inhibitory effects of 194 extracts and several compounds originating from a collection of marine sponge-derived actinomycetes were evaluated against the Stx production in EHEC strain EDL933 with the aid of Ridascreen® Verotoxin ELISA assay kit. It was found that treatment with the extracts did not lead to significant reduction in Stx production. However, strepthonium A isolated from the culture of Streptomyces sp. SBT345 (previously cultivated from the Mediterranean sponge Agelas oroides) reduced the Stx production (at 80 μM concentration) in EHEC strain EDL933 without affecting the bacterial growth. The structure of strepthonium A was resolved by spectroscopic analyses including 1D and 2D-NMR, as well as ESI-HRMS and ESI-HRMS2 experiments. This demonstrated the possible application of strepthonium A in restraining EHEC infections. VI In the second study, the effect of marine sponge-associated actinomycetes on biofilm formation of staphylococci was assessed. Medical devices such as contact lenses, metallic implants, catheters, pacemakers etc. are ideal ecological niches for formation of bacterial biofilms, which thereby lead to device-related infections. Bacteria in biofilms are multiple fold more tolerant to the host immune responses and conventional antibiotics, and hence are hard-to-treat. Here, the anti-biofilm potential of an organic extract derived from liquid fermentation of Streptomyces sp. SBT343 (previously cultivated from the Mediterranean sponge Petrosia ficiformis) was reported. Results obtained in vitro demonstrated its anti-biofilm (against staphylococci) and non-toxic nature (against mouse macrophage (J774.1), fibroblast (NIH/3T3) and human corneal epithelial cell lines). Interestingly, SBT343 extract could inhibit staphylococcal biofilm formation on polystyrene, glass and contact lens surfaces without affecting the bacterial growth. High Resolution Fourier Transform Mass Spectrometry (HR-MS) analysis indicated the complexity and the chemical diversity of components present in the extract. Preliminary physio-chemical characterization unmasked the heat stable and non-proteinaceous nature of the active component(s) in the extract. Finally, fractionation experiments revealed that the biological activity was due to synergistic effects of multiple components present in the extract. In the third study, anti-biofilm screening of 50 organic extracts generated from solid and liquid fermentation of 25 different previously characterized sponge-derived actinomycetes was carried out. This led to identification of the anti-biofilm organic extract derived from the solid culture of Streptomyces sp. SBT348 (previously cultivated from the Mediterranean sponge Petrosia ficiformis). Bioassay-guided fractionation was employed to identify the active fraction Fr 7 in the SBT348 crude extract. Further purification with semi-preparative HPLC led to isolation of the bioactive SKC1, SKC2, SKC3, SKC4 and SKC5 sub-fractions. The most active sub-fraction SKC3 was found to be a pure compound having BIC90 and MIC values of 3.95 μg/ml and 31.25 μg/ml against S. epidermidis RP62A. SKC3 had no apparent toxicity in vitro on cell lines and in vivo on the greater wax moth Galleria melonella larvae. SKC3 was stable to heat and enzymatic treatments indicating its non-proteinaceous nature. HR-MS analysis revealed the mass of SKC3 to be 1258.3 Da. Structure elucidation of SKC3 with the aid of 1D and 2D-NMR data is currently under investigation. Further, to obtain insights into the mode of action of SKC3 on S. epidermidis RP62A, RNA sequencing was done. Transcriptome data revealed that SKC3 was recognized by RP62A at 20 min and SKC3 negatively interfered with the central metabolism of staphylococci at 3 h. Taken VII together, these findings suggest that SKC3 could be a lead structure for development of new anti-staphylococcal drugs. Overall, the results obtained from this work underscore the anti-infective attributes of actinomycetes consortia associated with marine sponges, and their applications in natural product drug discovery programs.},
  subject      = {Marine sponges},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Bertolini2020,
  author    = {Bertolini, Enrico},
  title     = {Comparative analysis of insect circadian clocks: a behavioural, anatomical, and molecular study},
  doi       = {10.25972/OPUS-16465},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-164651},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2020},
  abstract  = {Biological clocks are endogenous oscillators that give organisms the sense of time. Insects, as the largest taxonomic group, offer fascinating models to study the evolution of clocks and their adaptation to various environments. Although the laboratory fruit fly, Drosophila melanogaster, led the role in the field of circadian biology as it provides a powerful genetic experimental tool, new model insect species need to be established to understand photoperiodic responses and to enable comparative studies. This work reports the behavioural, anatomical, and molecular characterization of the circadian clock of five insect species. The malt fly Chymomyza costata carries a D. melanogaster-like clock network, which supports circadian rhythms under rhythmic environment but cannot self-sustain when isolated from external time cues. The olive fly Bactrocera oleae is the major pest of olive plantations and the characterization of its circadian clock will improve future pest management strategies. The linden bug Pyrrhocoris apterus, a well suited model for investigating circadian and photoperiodic timing interactions, shows high degree of homology of the clock network with D. melanogaster. The scuttle flies Megaselia scalaris and Megaselia abdita represent new fascinating models to study how the clock network controls circadian behaviour. Overall, this work highlights high degree of homology between different circadian clock systems, but at the same time also dramatic differences in terms of circadian behaviour and neuro-anatomical expression of clock components. These have been mainly discussed in regards to the evolution of clocks in Diptera, and the adaptation of clocks to high latitudes.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Bluemel2021,
  author    = {Bl{\"u}mel, Rabea},
  title     = {Der Zebrab{\"a}rbling (Danio rerio) als in vivo Modell zur Untersuchung der Entstehung von Kraniosynostosen},
  doi       = {10.25972/OPUS-20743},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-207436},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Die Entwicklung des Sch{\"a}deldachs beginnt beim Menschen bereits in der fr{\"u}hen Embryogenese und ist erst im Erwachsenenalter abgeschlossen. Das Wachstum der Sch{\"a}delknochen muss sich w{\"a}hrend der Entwicklung fortw{\"a}hrend dem Gehirnwachstum anpassen. An den Stellen, wo zwei Sch{\"a}delknochen aufeinandertreffen, formen sich Sch{\"a}deln{\"a}hte, die aus mesenchymalem Bindegewebe bestehen und als Wachstumsfugen des Sch{\"a}dels dienen. Tritt eine fr{\"u}hzeitige Verkn{\"o}cherung innerhalb einer oder mehrerer Sch{\"a}deln{\"a}hte auf, spricht man von einer Kraniosynostose. Als Konsequenz wird ein weiteres Knochenwachstum verhindert, sodass sich das Neurokranium in dieser Region nicht dem expansiven Wachstum des Gehirns anpassen kann. Dies geht in der Regel mit einem kompensatorischen Wachstum des Sch{\"a}dels und infolgedessen mit kraniofazialen Dysmorphien und einem erh{\"o}hten intrakraniellen Druck einher. Klinische Studien und Forschungen an Modellorganismen konnten bereits eine Vielzahl an Genen mit der Entstehung von Kraniosynostosen assoziieren, darunter die Transkriptionsfaktoren TCF12 und TWIST1. Beim Menschen sind heterozygote Mutationen in TCF12 und TWIST1 mit Kraniosynostosen der Koronarnaht assoziiert. Bei M{\"a}usen hingegen f{\"u}hrt eine heterozygote Tcf12 Mutation nur in Kombination mit einer heterozygoten Twist1 Mutation zu Fusionen der Koronarnaht. Der Zebrab{\"a}rbling (Danio rerio, {\"u}berwiegend auch Zebrafisch genannt) weist eine bemerkenswerte {\"A}hnlichkeit bez{\"u}glich der Anatomie und Morphologie des Sch{\"a}deldachs zum Menschen auf. Um die genaue Funktion von TCF12 bei der Ausbildung der Sch{\"a}deln{\"a}hte zu untersuchen, wurde im Rahmen dieser Arbeit der Zebrafisch als in vivo Modell f{\"u}r die Entstehung tcf12-induzierter Kraniosynostosen etabliert. Zu Beginn der Arbeit wurde das Expressionsmuster von tcf12 {\"u}ber die Entwicklung hinweg analysiert. Ein besonderer Fokus lag dabei auf einem Expressionsnachweis w{\"a}hrend der Entwicklung der Sch{\"a}delplatten und der Sch{\"a}deln{\"a}hte. Ein erster Expressionsnachweis von tcf12 mittels PCR-Analysen und Whole-mount RNA in-situ Hybridisierungen zeigte eine breite Expression von tcf12 ab dem 1-3 Somiten Stadium an. F{\"u}r tiefergehende in vivo Analysen wurden im Zuge dieser Arbeit tcf12:EGFP Reportergenlinien generiert. Mit diesen gelang ein Nachweis der tcf12 Expression entlang der Wachstumsfronten der Sch{\"a}delplatten, innerhalb der Sch{\"a}deln{\"a}hte sowie im Periost und der Dura mater. Mit den tcf12:EGFP Fischen als Referenz wurde in weiterf{\"u}hrenden Experimenten die Aktivit{\"a}t drei hochkonservierter CNEs (engl. conserved non-coding elements) in vivo im Zebrafisch untersucht. Zwei der CNEs konnten als tcf12 Enhancer verifiziert werden, die eine Genexpression w{\"a}hrend der Neurogenese des zentralen Nervensystems (ZNS) steuern. Die beiden Enhancer-Elemente zeichnen sich durch eine hohe Konservierung vom Menschen bis hin zum Zebrafisch aus. Aufgrund der unterschiedlichen Sensitivit{\"a}t gegen{\"u}ber einem Funktionsverlust von TCF12 und TWIST1 in Mensch und Maus sollte die Auswirkung eines Knockouts der orthologen Gene auf die Entwicklung der Sch{\"a}deln{\"a}hte des Zebrafisches untersucht werden. Mittels CRISPR/Cas9 wurden verschiedene Knockout-Linien f{\"u}r die Gene tcf12, twist1a und twist1b generiert. Analysen der Knockoutmutanten zeigten, dass ein heterozygoter Verlust von tcf12 und twist1b in seltenen F{\"a}llen zu partiellen Fusionen der Koronarn{\"a}hte im Zebrafisch f{\"u}hrt. Des Weiteren konnte bei tcf12 und twist1b Einzel- und Doppelmutanten ein abnormes Wachstum der Sch{\"a}delplatten im Bereich der Suturen beobachtet werden. Die Expressionsstudien und die Analysen der Knockoutmutanten deuten auf eine Regulation von TCF12 bei der Differenzierung der Stammzellen sowie der Proliferation der Osteoblasten innerhalb der Sch{\"a}deln{\"a}hte hin. Um die Auswirkung von TCF12 Mutationen auf funktioneller Ebene zu untersuchen wurden im Verlauf dieser Arbeit Luciferase-Reporter Assays durchgef{\"u}hrt. Anhand dieser konnte nachgewiesen werden, dass Mutationen, die die basic helix-loop-helix (bHLH)-Dom{\"a}ne beeintr{\"a}chtigen, die Transaktivierungsf{\"a}higkeit von TCF12 aufheben. Co-Transfektions-Experimente mit TWIST1 offenbarten eine Regulation der Transaktivierung von TCF12 durch TWIST1, sowohl im Menschen, als auch im Zebrafisch. Im Rahmen dieser Arbeit konnten die genauen Expressionsorte von TCF12 w{\"a}hrend der Morphogenese des Sch{\"a}deldachs nachgwiesen und die Funktion von TCF12 und seinem Interaktionspartner TWIST1 bei der Entstehung von Kraniosynostosen weiter aufgekl{\"a}rt werden.},
  subject      = {Kraniosynostose},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Bury2018,
  author    = {Bury, Susanne},
  title     = {Molekularbiologische Untersuchungen der antagonistischen Effekte des probiotischen \(Escherichia\) \(coli\) Stamms Nissle 1917 auf Shiga-Toxin produzierende \(Escherichia\) \(coli\) St{\"a}mme},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-163401},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2018},
  abstract  = {Shiga toxin produzierende E. coli (STEC) stellen mit einer Infektionsdosis von gerade einmal 100 Bakterien ein großes Risiko f{\"u}r unsere Gesundheit dar. Betroffene Patienten k{\"o}nnen milde Krankheitssymptome wie w{\"a}ssrigen Durchfall aufweisen, welcher sich allerdings zu blutigem Durchfall oder dem h{\"a}molytisch ur{\"a}mischen Syndrom (HUS) weiterentwickeln kann. Die Ursache f{\"u}r das Krankheitsbild ist das zytotoxische Protein Shiga-Toxin (Stx), welches von STEC St{\"a}mmen produziert wird, eukaryotischen Zellen angreift und den apoptotischen Zelltod induziert. Es konnte gezeigt werden, dass infizierte Patienten in ihrem Krankheitsverlauf stark variieren, was unter anderem auf die Zusammensetzung ihrer Mikrobiota zur{\"u}ckzuf{\"u}hren sein k{\"o}nnte. Diesbez{\"u}glich k{\"o}nnen zum Beispiel einige Bakterien bereits die Darmbesiedlung von STEC St{\"a}mmen unterbinden, wohingegen andere die Toxin Produktion der pathogenen St{\"a}mme beeinflussen und wieder andere von den stx tragenden Phagen infiziert werden k{\"o}nnen und daraufhin selbst zu Toxin produzierenden St{\"a}mmen werden. Da die genetischen Informationen f{\"u}r das Toxin auf einem Prophagen im Genom der STEC St{\"a}mme kodiert ist, f{\"u}hrt eine Antibiotika Behandlung von infizierten Patienten zwar zum Tod der Bakterien, hat allerdings auch einen Wechsel vom lysogenen zum lytischen Phagen Zyklus und damit einen enormen Anstieg an freigesetztem Stx zur Folge. In den letzten Jahrzehnten kam es immer wieder zu Epidemien mit STEC St{\"a}mmen, welche auch einige Todesopfer forderten. Die Behandlung von Patienten erfolgt auf Grund von mangelnden Behandlungsm{\"o}glichkeiten meist nur symptomatisch, weswegen neue Strategien f{\"u}r die Behandlung einer STEC Infektion dringend ben{\"o}tigt werden. Der probiotische E. coli Stamm Nissle 1917 (EcN) z{\"a}hlt bereits seit mehr als 100 Jahren als Medikament f{\"u}r Behandlungen von Darmentz{\"u}ndungen. In vitro und in vivo Studien mit dem probiotischen Stamm und STEC St{\"a}mmen konnten zeigen, dass EcN die Produktion von Stx unterdr{\"u}ckt und gleichzeitig die STEC Zellzahl reduziert. Diese Ergebnisse waren der Anlass f{\"u}r diese Studie in der die Auswirkungen von EcN auf STEC St{\"a}mme genauer untersucht wurden, um eine m{\"o}gliche Behandlung von STEC Infektionen mit dem Probiotikum zu gew{\"a}hrleisten. Eines der Hauptziele dieser Studie war es, herauszufinden, ob EcN von stx-Phagen infiziert werden kann und damit selbst zu einem Toxin Produzenten wird. In diesem Falle w{\"a}re eine Behandlung mit dem E. coli Stamm ausgeschlossen, da es den Krankheitsverlauf verschlimmern k{\"o}nnte. Verschiedene experimentelle Ans{\"a}tze in denen versucht wurde den YaeT stx-Phagen Rezeptor tragenden Stamm zu infizieren schlugen fehl. Weder mittels PCR Analysen, Phagen Plaque Assays oder der Phagen Anreicherung konnte eine Lyse oder eine Prophagen Integration nachgewiesen werden. Transkriptom Analysen konnten zeigen, dass Gene eines lambdoiden Prophagen in EcN in Anwesenheit von stx-Phagen stark reguliert sind. Auch andere E. coli St{\"a}mme, welche sich ebenfalls durch eine Resistenz gegen{\"u}ber einer stx-Phagen Infektion auswiesen, wurden positiv auf lambdoide Prophagen untersucht. Einzig dem stx-Phagen sensitiven K-12 Stamm MG1655 fehlt ein kompletter lambdoider Prophage, weswegen die Vermutung nahe liegt, dass ein intakter lambdoider Prophage vor der Superinfektion mit stx-Phagen sch{\"u}tzten kann. In weiteren Experimenten wurde der Einfluss der Mikrozin-negativen EcN Mutante SK22D auf STEC St{\"a}mme untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass SK22D nicht nur die Produktion des zytotoxischen Proteins unterdr{\"u}ckt, sondern auch mit der Produktion der stx-Phagen von allen getesteten STEC St{\"a}mmen interferiert (O157:H7, O26:H11, O145:H25, O103:H2, O111:H- und zwei O104:H4 Isolate vom STEC Ausbruch in Deutschland im Jahr 2011). Transwell Studien konnten zeigen, dass der Faktor, welcher die Transkription des Prophagen unterdr{\"u}ckt, von SK22D sekretiert wird. Die Ergebnisse lassen vermuten, dass die Pr{\"a}senz von SK22D den lysogenen Zustand des Prophagen st{\"u}tzt und somit den lytischen Zyklus unterdr{\"u}ckt. Da stx-Phagen eine große Gefahr darstellen andere E. coli St{\"a}mme zu infizieren, haben wir uns in weiteren Studien dem Einfluss von EcN auf isolierte Phagen gewidmet. Die Kultivierungsexperimente von EcN mit Phagen zeigten, dass der probiotische Stamm in der Lage war die stx-Phagen in ihrer Effizienz der Lyse des K 12 Stammes MG1655 von~ 1e7 pfus/ml auf 0 pfus/ml nach einer 44 st{\"u}ndigen Inkubation zu inaktivieren. Diese Inaktivierung konnte auf die Aktivit{\"a}t eines hitzestabilen Proteins, welches in der station{\"a}ren Wachstumsphase synthetisiert wird, zur{\"u}ckgef{\"u}hrt werden. Studien welche einen Anstieg der Biofilmmasse zur Folge hatten zeigten eine gesteigerte Effizienz in der Phagen Inaktivierung, weswegen Komponenten des Biofilms m{\"o}glicherweise die Phagen Inaktivierung herbeif{\"u}hren. Neben dem direkten Einfluss auf die Phagen wurde auch ein Schutzeffekt von SK22D gegen{\"u}ber dem stx-Phagen empf{\"a}nglichen K 12 St{\"a}mmen untersucht. Lysogene K 12 St{\"a}mme zeichneten sich durch eine enorme Stx und stx-Phagen Produktion aus. Die Pr{\"a}senz von SK22D konnte den K 12 vermittelten Anstieg der pathogenen Faktoren unterbinden. Transwell Ergebnisse und Kinetik Studien lassen vermuten, dass SK22D eher die Phagen Infektion von K-12 St{\"a}mmen unterbindet als die Lyse von lysogenen K-12 St{\"a}mmen zu st{\"o}ren. Eine m{\"o}gliche Erkl{\"a}rung f{\"u}r den Schutz der K-12 St{\"a}mme vor einer stx-Phagen Infektion k{\"o}nnte darin liegen, dass die K-12 St{\"a}mme innerhalb der SK22D Kultur wachsen und dadurch von den infekti{\"o}sen Phagen abgeschirmt werden. Zusammenfassend konnte in dieser Studie gezeigt werden, dass der probiotische Stamm EcN sowohl die Lyse von STEC St{\"a}mmen unterdr{\"u}ckt als auch die infekti{\"o}sen stx-Phagen inaktiviert und sensitive E. coli St{\"a}mme vor der Phagen Infektion sch{\"u}tzen kann. Diese Ergebnisse sollten als Grundlage f{\"u}r in vivo Studien herangezogen werden, um eine m{\"o}gliche Behandlung von STEC infizierten Patienten mit dem Probiotikum zu gew{\"a}hrleisten.},
  subject      = {EHEC},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Eckert2023,
  author    = {Eckert, Ina-Nathalie},
  title     = {Molecular markers of myeloid-derived suppressor cells and their functional role for homing and in disease models in mice},
  doi       = {10.25972/OPUS-31997},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-319974},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {MDSCs are suppressive immune cells with a high relevance in various pathologies including cancer, autoimmunity, and chronic infections. Surface marker expression of MDSCs resembles monocytes and neutrophils which have immunostimulatory functions instead of suppressing T cells. Therefore, finding specific surface markers for MDSCs is important for MDSC research and therapeutic MDSC manipulation. In this study, we analyzed if the integrin VLA-1 has the potential as a novel MDSC marker. VLA-1 was expressed by M-MDSCs but not by G-MDSCs as well as by Teff cells. VLA-1 deficiency did not impact iNOS expression, the distribution of M-MDSC and G-MDSC subsets, and the suppressive capacity of MDSCs towards na{\"i}ve and Teff cells in vitro. In mice, VLA-1 had no effect on the homing capability of MDSCs to the spleen, which is a major reservoir for MDSCs. Since the splenic red pulp contains collagen IV and VLA-1 binds collagen IV with a high affinity, we found MDSCs and Teff cells in this area as expected. We showed that T cell suppression in the spleen, indicated by reduced T cell recovery and proliferation as well as increased apoptosis and cell death, partially depended on VLA-1 expression by the MDSCs. In a mouse model of multiple sclerosis, MDSC injection prior to disease onset led to a decrease of the disease score, and this effect was significantly reduced when MDSCs were VLA-1 deficient. The expression of Sema7A by Teff cells, a ligand for VLA-1 which is implicated in negative T cell regulation, resulted in a slightly stronger Teff cell suppression by MDSCs compared to Sema7A deficient T cells. Live cell imaging and intravital 2-photon microscopy showed that the interaction time of MDSCs and Teff cells was shorter when MDSCs lacked VLA 1 expression, however VLA-1 expression had no impact on MDSC mobility. Therefore, the VLA-1-dependent interaction of MDSC and Teff cells on collagen IV in the splenic red pulp is implicated MDSC-mediated Teff cell suppression.},
  subject      = {Immunologie},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Figueiredo2021,
  author    = {Figueiredo, Ludmilla},
  title     = {Extinction debt of plants, insects and biotic interactions: interactive effects of habitat fragmentation and climate change},
  doi       = {10.25972/OPUS-23873},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-238738},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {The importance of understanding species extinctions and its consequences for ecosystems and human life has been getting increasing public attention. Nonetheless, regardless of how pressing the current biodiversity loss is, with rare exceptions, extinctions are actually not immediate. Rather, they happen many generations after the disturbance that caused them. This means that, at any point in time after a given disturbance, there is a number of extinctions that are expected to happen. This number is the extinction debt. As long as all the extinctions triggered by the disturbance have not happened, there is a debt to be paid. This delay in extinctions can be interpreted as a window of opportunity, when conservation measures can be implemented. In this thesis, I investigated the relative importance of ecological and evolutionary processes unfolding after different disturbances scenarios, to understand how this knowledge can be used to improve conservation practices aiming at controlling extinctions. In the Introduction (chapter 1), I present the concept of extinction debts and the complicating factors behind its understanding. Namely, I start by presenting i) the theoretical basis behind the definition of extinction debts, and how each theory informed different methodologies of study, ii) the complexity of understanding and predicting eco-evolutionary dynamics, and iii) the challenges to studying extinctions under a regime of widespread and varied disturbance of natural habitats. I start the main body of the thesis (chapter 2) by summarizing the current state of empirical, theoretical, and methodological research on extinction debts. In the last 10 years, extinction debts were detected all over the globe, for a variety of ecosystems and taxonomic groups. When estimated - a rare occurrence, since quantifying debts requires often unavailable data - the sizes of these debts range from 9 to 90\\% of current species richness and they have been sustained for periods ranging from 5 to 570 yr. I identified two processes whose contributions to extinction debts have been studied more often, namely 1) life-history traits that prolong individual survival, and 2) population and metapopulation dynamics that maintain populations under deteriorated conditions. Less studied are the microevolutionary dynamics happening during the payment of a debt, the delayed conjoint extinctions of interaction partners, and the extinction dynamics under different regimes of disturbances (e.g. habitat loss vs. climate change). Based on these observations, I proposed a roadmap for future research to focus on these less studies aspects. In chapters 3 and 4, I started to follow this roadmap. In chapter 3, I used a genomically-explicit, individual-based model of a plant community to study the microevolutionary processes happening after habitat loss and climate change, and potentially contributing to the settlement of a debt. I showed that population demographic recovery through trait adaptation, i.e. evolutionary rescue, is possible. In these cases, rather than directional selection, trait change involved increase in trait variation, which I interpreted as a sign of disruptive selection. Moreover, I disentangled evolutionary rescue from demographic rescue and show that the two types of rescue were equally important for community resistance, indicating that community re-assembly plays an important role in maintaining diversity following disturbance. The results demonstrated the importance of accounting for eco-evolutionary processes at the community level to understand and predict biodiversity change. Furthermore, they indicate that evolutionary rescue has a limited potential to avoid extinctions under scenarios of habitat loss and climate change. In chapter 4, I analysed the effects of habitat loss and disruption of pollination function on the extinction dynamics of plant communities. To do it, I used an individual, trait-based eco-evolutionary model (Extinction Dynamics Model, EDM) parameterized according to real-world species of calcareous grasslands. Specifically, I compared the effects of these disturbances on the magnitude of extinction debts and species extinction times, as well as how species functional traits affect species survival. I showed that the loss of habitat area generates higher number of immediate extinctions, but the loss of pollination generates higher extinction debt, as species take longer to go extinct. Moreover, reproductive traits (clonal ability, absence of selfing and insect pollination) were the traits that most influenced the occurrence of species extinction as payment of the debt. Thus, the disruption of pollination functions arose as a major factor in the creation of extinction debts. Thus, restoration policies should aim at monitoring the status of this and other ecological processes and functions in undisturbed systems, to inform its re-establishment in disturbed areas. Finally, I discuss the implications of these findings to i) the theoretical understanding of extinction debts, notably via the niche, coexistence, and metabolic theories, ii) the planning conservation measures, including communicating the very notion of extinction debts to improve understanding of the dimension of the current biodiversity crisis, and iii) future research, which must improve the understanding of the interplay between extinction cascades and extinction debts.},
  subject      = {Aussterbedynamik},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Gupta2017,
  author    = {Gupta, Sanjay Kumar},
  title     = {The human CCHC-type Zinc Finger Nucleic Acid Binding Protein (CNBP) binds to the G-rich elements in target mRNA coding sequences and promotes translation},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-142917},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2017},
  abstract  = {The genetic information encoded with in the genes are transcribed and translated to give rise to the functional proteins, which are building block of a cell. At first, it was thought that the regulation of gene expression particularly occurs at the level of transcription by various transcription factors. Recent discoveries have shown the vital role of gene regulation at the level of RNA also known as post-transcriptional gene regulation (PTGR). Apart from non-coding RNAs e.g. micro RNAs, various RNA binding proteins (RBPs) play essential role in PTGR. RBPs have been implicated in different stages of mRNA life cycle ranging from splicing, processing, transport, localization and decay. In last 20 years studies have shown the presence of hundreds of RBPs across eukaryotic systems many of which are widely conserved. Given the rising number of RBPs and their link to human diseases it is quite evident that RBPs have major role in cellular processes and their regulation. The current study is aimed to describe the so far unknown molecular mechanism of CCHC-type Zinc Finger Nucleic Acid Binding Protein (CNBP/ZNF9) function in vivo. CNBP is ubiquitously expressed across various human tissues and is a highly conserved RBP in eukaryotes. It is required for embryonic development in mammals and has been implicated in transcriptional as well as post-transcriptional gene regulation; however, its molecular function and direct target genes remain elusive. Here, we use multiple systems-wide approaches to identify CNBP targets and document the consequences of CNBP binding. We established CNBP as a cytoplasmic RNA-binding-protein and used Photoactivatable Ribonucleoside Enhanced Crosslinking and Immunoprecipitation (PAR-CLIP) to identify direct interactions of CNBP with 4178 mRNAs. CNBP preferentially bound a G-rich motif in the target mRNA coding sequences. Functional analyses, including ribosome profiling, RNA sequencing, and luciferase assays revealed the CNBP mode of action on target transcripts. CNBP binding was found to increase the translational efficiency of its target genes. We hypothesize that this is consistent with an RNA chaperone function of CNBP helping to resolve secondary structures, thus promoting translation. Altogether this study provides a novel mechanism of CNBP function in vivo and acts as a step-stone to study the individual CNBP targets that will bring us closer to understand the disease onset.},
  subject      = {CNBP},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Hausmann2020,
  author    = {Hausmann, Michael},
  title     = {Analyse der Genexpression verschiedener Kandidatengene und der Methylierung im Xiphophorus Melanom},
  doi       = {10.25972/OPUS-20525},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-205258},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2020},
  abstract  = {Das Melanom ist eine der aggressivsten Formen von malignen Tumoren beim Menschen. Bei Fischen der Gattung Xiphophorus kommt es zur spontanen Tumorformation, welche auch durch zwischenartliche Kreuzung herbeif{\"u}hrbar ist. Hybride mit angeborenem Melanom stellen ein n{\"u}tzliches Tiermodell zur Untersuchung der genetischen Grundlage der Tumorentwicklung dar. Ihre Tumorigenese hängt mit der pigmentzellspezifischen Überexpression der durch eine Mutation aktivierten Rezeptortyrosinkinase Xmrk zusammen. In reinrassigen Fischen wird die onkogene Funktion des xmrk durch den Genlocus R, welcher molekular noch nicht identifiziert wurde, unterdr{\"u}ckt. Zusammen mit der Überexpression von xmrk konnten mittels einer RNA-Seq Analyse weitere Gene gefunden werden, welche differenziell in den Proben von malignen und benignen Geweben des Xiphophorus exprimiert werden. Des Weiteren ist bekannt, dass die Methylierung des xmrk Promotors Einfluss auf die Expression des Genes hat. Um die Daten der durch RNA-Seq gefundenen Kandidatengene zu validieren, wurde deren Expression in malignen und benignen Geweben der Flossen und des Rumpfes mittels qPCR quantifiziert. Zusätzlich dazu wurde die Expression einiger humaner Orthologe dieser Gene in Proben aus humanen Melanomzelllinien gemessen. Mir war es möglich zu zeigen, dass mit Ausnahme von cdkn2ab, mitfb und xirp2b alle Kandidatengene signifikant unterschiedlich in mindestens einem Vergleich von benignem und malignem Gewebe exprimiert waren. Das mit xmrk verglichen gegensätzliche Expressionsmuster von pdcd4a macht es zu einem vielversprechenden Kandidaten als vom R-Locus codierten Tumorsuppressorgen. In den humanen Melanomzelllinien konnte ausschließlich von PDGFRB keine erhöhte Expression in irgendeiner Probe nachgewiesen werden. Während die Expression von PDCD4, C-MYC und MITF in mindestens drei der vier Zelllinien mittelstark erhöht war, ließ sich bei KIT eine enorm gesteigerte Überexpression in Zellen der Linie Hermes3a nachweisen. Da drei der f{\"u}nf analysierten Gene und ihre Orthologen ähnliche Expressionsmuster in Proben des Xiphophorus und der humanen Melanomzelllinien zeigen, deuten diese Ergebnisse auf die N{\"u}tzlichkeit des Tiermodells zur Identifizierung entscheidender Gene und Signalwege im malignen Melanom hin. Ein zweites Ziel der Arbeit war das Erlangen tieferer Einblicke in die Methylierung des Xiphophorus Melanoms auf einer globalen und promotor- spezifischen Ebene. Um die Hypothese einer Reduzierung der globalen Methylierung zu testen, f{\"u}hrte ich eine kolorimetrische Quantifizierung der 5-mC DNA in Kontroll- und Tumorgeweben aus. Diese Vorgehensweise zeigte zum ersten Mal eine signifikante Verminderung der methylierten globalen DNA in den benignen Läsionen und malignen Melanomen der Flossen verglichen mit dem Kontrollgewebe. Um herauszufinden, on diese Demethylierung direkt mit der Überexpression des xmrk verbunden ist, analysierte ich als nächstes die Methylierung eines CpG Dinukleotids des xmrk Promotors mithilfe von methylierungssensitiven Restriktionsendonukleasen. Obwohl nur in den Proben des exophytischen Tumorwachstums als Krebsgewebe eine verringerte Methylierung des CpG Dinukleotids verglichen mit den Kontrollen nachgewiesen werden konnte, zeigte sich die Stelle in Zellen der Xiphophorus Melanomzelllinie PSM komplett unmethyliert. Diese Ergebnisse deuten stark daraufhin, dass eine differenzierte Methylierung das onkogene Potential dieser Zellen bewirkt. Um die Effekte veränderter globaler und promotor-spezifischer Methylierung auf die Tumorigenese besser zu verstehen, sind weitere Untersuchungen nötig.},
  subject      = {Xiphophorus Melanom},
  language  = {de}
}
@phdthesis{JimenezMartin2022,
  author    = {Jim{\´e}nez Mart{\´i}n, Ovidio Manuel},
  title     = {Analysis of MYCN and MAX alterations in Wilms Tumor},
  doi       = {10.25972/OPUS-24291},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-242919},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2022},
  abstract  = {Wilms tumor (WT) is the most common renal tumor in childhood. Among others, MYCN copy number gain and MYCN P44L and MAX R60Q mutations have been identified in WT. The proto-oncogene MYCN encodes a transcription factor that requires dimerization with MAX to activate transcription of numerous target genes. MYCN gain has been associated with adverse prognosis. The MYCN P44L and MAX R60Q mutations, located in either the transactivating or basic helix-loop-helix domain, respectively, are predicted to be damaging by different pathogenicity prediction tools. These mutations have been reported in several other cancers and remain to be functionally characterized. In order to further describe these events in WT, we screened both mutations in a large cohort of unselected WT patients, to check for an association of the mutation status with certain histological or clinical features. MYCN P44L and MAX R60Q revealed frequencies of 3 \% and 0.9 \% and also were significantly associated to higher risk of relapse and metastasis, respectively. Furthermore, to get a better understanding of the MAX mutational landscape in WT, over 100 WT cases were analyzed by Sanger sequencing to identify other eventual MAX alterations in its coding sequence. R60Q remained the only MAX CDS alteration described in WT to date. To analyze the potential functional consequences of these mutations, we used a doxycycline-inducible system to overexpress each mutant in HEK293 cells. This biochemical characterization identified a reduced transcriptional activation potential for MAX R60Q, while the MYCN P44L mutation did not change activation potential or protein stability. The protein interactome of N-MYC-P44L was likewise not altered as shown by mass spectrometric analyses of purified N-MYC complexes. However, we could identify a number of novel N-MYC partner proteins, several of these known for their oncogenic potential. Their correlated expression in WT samples suggested a role in WT oncogenesis and they expand the range of potential biomarkers for WT stratification and targeting, especially for high-risk WT.},
  subject      = {Nephroblastom},
  language  = {en}
}