@phdthesis{Huemmert2020,
  author    = {H{\"u}mmert, Martin W.},
  title     = {Untersuchung einer monomeren Mutante der extrazellul{\"a}r regulierten Kinase 2 (ERK2) bei kardialer Hypertrophie},
  doi       = {10.25972/OPUS-15564},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-155644},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2020},
  abstract  = {Die Raf-MEK-ERK1/2-Kaskade spielt eine wichtige Rolle in der Vermittlung von kardialer Hypertrophie und Zell{\"u}berleben. Durch unsere Arbeitsgruppe konnte im Vorfeld gezeigt werden, dass die Dimerisierung von ERK2 eine Voraussetzung f{\"u}r dessen Autophosphorylierung an Thr188 darstellt, welche wiederum f{\"u}r die {\"U}bermittlung der hypertrophen Effekten von ERK1/2 erforderlich ist. Im Rahmen dieser Arbeit wurde daraus abgeleitet die Fragestellung untersucht, ob mit Verhinderung der ERK2-Dimerisierung eine n{\"u}tzliche Strategie zur Inhibition von Hypertrophie vorliegt und welchen Einfluss diese auf das Zell{\"u}berleben hat. Die Auswirkungen der Dimerisierungsdefizienz von ERK2 wurden in neonatalen Kardiomyozyten der Ratte und in transgenen M{\"a}usen mithilfe einer ERK2-Mutante untersucht, der einige Aminos{\"a}uren in der ERK-ERK-Interaktionsfl{\"a}che fehlen und daher keine Dimere bilden kann (ERK2Δ174-177). Eine {\"U}berexpression von ERK2Δ174-177 in neonatalen Kardiomyozyten verringerte signifikant die Antwort auf hypertrophe Stimuli (Phenylephrin, Endothelin 1). Im Anschluss daran wurden die Effekte der Dimerisierungsdefizienz von ERK2 in vivo an transgenen M{\"a}usen mit kardialer {\"U}berexpression von ERK2Δ174-177 erforscht. Diese M{\"a}use zeigten unter basalen Bedingungen keine Unterschiede gegen{\"u}ber Wildtyp-M{\"a}usen hinsichtlich Kardiomyozytengr{\"o}ße, Ventrikelwanddicke und kardialer Funktion. Unter chronischer Druckbelastung mittels TAC ließ sich hingegen ein signifikant vermindertes Ausmaß an Hypertrophie im Vergleich zu Wildtyp quantifizieren. Da der ERK1/2-Signalweg auch am {\"U}berleben von Kardiomyozyten beteiligt ist, wurde die Apoptose an histologischen Schnitten von Mausherzen analysiert. Interessanterweise fand sich bei Herzen, die das dimerisierungsdefiziente ERK2-Protein {\"u}berexprimierten, eine mit Wildtyp vergleichbare Anzahl TUNEL-positiver Zellen. Ein {\"a}hnliches Ergebnis konnte bei der Messung des Fibrosegrades an Sirius-Rot gef{\"a}rbten histologischen Schnitten beobachtet werden. Zuletzt wurden die Folgen der ERK2-Dimerisierungsdefizienz auf physiologische Hypertrophie mit einem Laufrad-Versuchsaufbau evaluiert. Transgene ERK2Δ174-177- und Wildtyp-M{\"a}use zeigten unter diesem physiologischen Stimulus keine Unterschiede im Hinblick auf die Zunahme an kardialer Hypertrophie. Da die Dimerisierungsdefizienz von ERK2 zu einer reduzierten pathologischen Hypertrophie, ohne negative Auswirkungen auf ERK1/2-vermittelte anti-apoptotische Effekte noch auf kardiale Funktion oder physiologische Hypertrophieprozesse f{\"u}hrt, stellt die Hemmung der ERK-Dimerisierung ein attraktives Ziel zur Therapie pathologischer Hypertrophie sowie potentiell auch anderer auf den ERK1/2-Signalweg basierenden Krankheiten dar.},
  subject      = {ERK2d4},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Kramer2021,
  author    = {Kramer, Sofia},
  title     = {Hemmung pathologischer kardialer Hypertrophie {\"u}ber das Dimer-Interface von ERK1/2},
  doi       = {10.25972/OPUS-23373},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-233739},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Die extrazellul{\"a}r Signal-regulierten Kinasen 1 und 2 (ERK1/2) spielen eine zentrale Rolle bei der Vermittlung kardialer Hypertrophie und dem Zell{\"u}berleben. Hypertrophe Stimuli aktivieren ERK1/2, triggern deren Dimerisierung und in der Folge die ERK188-Autophosphorylierung. Diese neu entdeckte Autophosphorylierung ist eine Voraussetzung f{\"u}r den nukle{\"a}ren Import von ERK1/2 und f{\"u}hrt zum Entstehen pathologischer kardialer Hypertrophie. Da das Dimer Interface von ERK eine m{\"o}gliche Zielstruktur darstellt, um selektiv die nukle{\"a}ren Signalwege von ERK zu unterbrechen, wurde untersucht, ob man mit Hemmung der ERK-Dimerisierung eine therapeutische M{\"o}glichkeit hat, um pathologische kardiale Hypertrophie zu verhindern. Dazu wurden verschiedene ERK2 Mutanten und Peptide generiert, um die ERK-Dimerisierung zu verhindern. Die Effekte dieser Konstrukte auf die ERK-Dimerisierung und den Kernimport wurden in verschiedenen Zelltypen mittels Fluoreszenzmikroskopie, Co-Immunopr{\"a}zipitationen und Duolink proximity ligation assays getestet. Es konnte gezeigt werden, dass die Peptide effektiv die ERK-ERK Interaktion nach Stimulation mit Phenylephrin und/oder Carbachol verhindern. Zus{\"a}tzlich reduzierten die Peptide ERKT188-Phosphorylierung und in der Folge den ERK-Import in den Nukleus und Kardiomyozytenhypertrophie. Normale ERK-Aktivierung wurde jedoch durch die Peptide nicht verhindert. Insgesamt konnte gezeigt werden, dass das ERK-Dimer Interface eine wertvolle Zielstruktur ist, mit dem man nukle{\"a}re ERK1/2 Signalwege selektiv unterbrechen und damit effektiv Kardiomyozytenwachstum reduzieren kann, ohne gleichzeitig das Zell{\"u}berleben zu gef{\"a}hrden.},
  subject      = {Dimerisierung},
  language  = {de}
}
@article{LorenzRosner2022,
  author    = {Lorenz, Kristina and Rosner, Marsha Rich},
  title     = {Harnessing RKIP to combat heart disease and cancer},
  series = {Cancers},
  volume    = {14},
  journal   = {Cancers},
  number    = {4},
  issn      = {2072-6694},
  doi       = {10.3390/cancers14040867},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-262185},
  year      = {2022},
  abstract  = {Cancer and heart disease are leading causes of morbidity and mortality worldwide. These diseases have common risk factors, common molecular signaling pathways that are central to their pathogenesis, and even some disease phenotypes that are interdependent. Thus, a detailed understanding of common regulators is critical for the development of new and synergistic therapeutic strategies. The Raf kinase inhibitory protein (RKIP) is a regulator of the cellular kinome that functions to maintain cellular robustness and prevent the progression of diseases including heart disease and cancer. Two of the key signaling pathways controlled by RKIP are the β-adrenergic receptor (βAR) signaling to protein kinase A (PKA), particularly in the heart, and the MAP kinase cascade Raf/MEK/ERK1/2 that regulates multiple diseases. The goal of this review is to discuss how we can leverage RKIP to suppress cancer without incurring deleterious effects on the heart. Specifically, we discuss: (1) How RKIP functions to either suppress or activate βAR (PKA) and ERK1/2 signaling; (2) How we can prevent cancer-promoting kinase signaling while at the same time avoiding cardiotoxicity.},
  language  = {en}
}
@article{SchanbacherBieberReindersetal.2022,
  author    = {Schanbacher, Constanze and Bieber, Michael and Reinders, Yvonne and Cherpokova, Deya and Teichert, Christina and Nieswandt, Bernhard and Sickmann, Albert and Kleinschnitz, Christoph and Langhauser, Friederike and Lorenz, Kristina},
  title     = {ERK1/2 activity is critical for the outcome of ischemic stroke},
  series = {International Journal of Molecular Sciences},
  volume    = {23},
  journal   = {International Journal of Molecular Sciences},
  number    = {2},
  issn      = {1422-0067},
  doi       = {10.3390/ijms23020706},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-283991},
  year      = {2022},
  abstract  = {Ischemic disorders are the leading cause of death worldwide. The extracellular signal-regulated kinases 1 and 2 (ERK1/2) are thought to affect the outcome of ischemic stroke. However, it is under debate whether activation or inhibition of ERK1/2 is beneficial. In this study, we report that the ubiquitous overexpression of wild-type ERK2 in mice (ERK2\(^{wt}\)) is detrimental after transient occlusion of the middle cerebral artery (tMCAO), as it led to a massive increase in infarct volume and neurological deficits by increasing blood-brain barrier (BBB) leakiness, inflammation, and the number of apoptotic neurons. To compare ERK1/2 activation and inhibition side-by-side, we also used mice with ubiquitous overexpression of the Raf-kinase inhibitor protein (RKIP\(^{wt}\)) and its phosphorylation-deficient mutant RKIP\(^{S153A}\), known inhibitors of the ERK1/2 signaling cascade. RKIP\(^{wt}\) and RKIP\(^{S153A}\) attenuated ischemia-induced damages, in particular via anti-inflammatory signaling. Taken together, our data suggest that stimulation of the Raf/MEK/ERK1/2-cascade is severely detrimental and its inhibition is rather protective. Thus, a tight control of the ERK1/2 signaling is essential for the outcome in response to ischemic stroke.},
  language  = {en}
}
@article{JochmannElkenaniMohamedetal.2019,
  author    = {Jochmann, Svenja and Elkenani, Manar and Mohamed, Belal A. and Buchholz, Eric and Lbik, Dawid and Binder, Lutz and Lorenz, Kristina and Shah, Ajay M. and Hasenfuß, Gerd and Toischer, Karl and Schnelle, Moritz},
  title     = {Assessing the role of extracellular signal-regulated kinases 1 and 2 in volume overload-induced cardiac remodelling},
  series = {ESC Heart Failure},
  volume    = {6},
  journal   = {ESC Heart Failure},
  number    = {5},
  doi       = {10.1002/ehf2.12497},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-212735},
  pages     = {1015 -- 1026},
  year      = {2019},
  abstract  = {Aims Volume overload (VO) and pressure overload (PO) induce differential cardiac remodelling responses including distinct signalling pathways. Extracellular signal-regulated kinases 1 and 2 (ERK1/2), key signalling components in the mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathways, modulate cardiac remodelling during pressure overload (PO). This study aimed to assess their role in VO-induced cardiac remodelling as this was unknown. Methods and results Aortocaval fistula (Shunt) surgery was performed in mice to induce cardiac VO. Two weeks of Shunt caused a significant reduction of cardiac ERK1/2 activation in wild type (WT) mice as indicated by decreased phosphorylation of the TEY (Thr-Glu-Tyr) motif (-28\% as compared with Sham controls, P < 0.05). Phosphorylation of other MAPKs was unaffected. For further assessment, transgenic mice with cardiomyocyte-specific ERK2 overexpression (ERK2tg) were studied. At baseline, cardiac ERK1/2 phosphorylation in ERK2tg mice remained unchanged compared with WT littermates, and no overt cardiac phenotype was observed; however, cardiac expression of the atrial natriuretic peptide was increased on messenger RNA (3.6-fold, P < 0.05) and protein level (3.1-fold, P < 0.05). Following Shunt, left ventricular dilation and hypertrophy were similar in ERK2tg mice and WT littermates. Left ventricular function was maintained, and changes in gene expression indicated reactivation of the foetal gene program in both genotypes. No differences in cardiac fibrosis and kinase activation was found amongst all experimental groups, whereas apoptosis was similarly increased through Shunt in ERK2tg and WT mice. Conclusions VO-induced eccentric hypertrophy is associated with reduced cardiac ERK1/2 activation in vivo. Cardiomyocyte-specific overexpression of ERK2, however, does not alter cardiac remodelling during VO. Future studies need to define the pathophysiological relevance of decreased ERK1/2 signalling during VO.},
  language  = {en}
}