TY  - THES
A1  - Jazbutyte, Virginija
T1  - Differential role of estrogen receptor isoforms in the cardiovascular system of young and senescent rats
T1  - Differenzielle Rolle der Estrogen Rezeptor Isoformen in dem kardiovaskulären System von jungen and seneszenten Ratten
N2  - Cardiovascular disease is the major cause of mortality morbidity in both men and women in industrialized countries. The incidence of cardiovascular diseases in pre-menopausal women is lower compared to age-matched men but the risk of heart diseases increases dramatically after the onset of menopause.Therefore, it has been postulated that female sex hormones play an important role in cardiovascular health in pre-menopausal women. In contrast to clinical data, which failed to show positive estrogen effects on cardiovascular system of post- menopausal women, extensive experimental studies indicated cardioprotective effects of estrogens in laboratory animals. The majority of experimental estrogen substitution studies were performed with young individuals, thus the effects of ageing remain neglected and are poorly understood. The present project is the first attempt to study the cardiac effects of each estrogen receptor isoform (estrogen receptor alpha (ERa) and estrogen receptor beta (ERb)) in adult (“menopausal”) and senescent (“post- menopausal”) hypertensive rats. The female senescent spontaneously hypertensive rats (SHR) served as a model system for age- associated hypertension in females whereas young individuals were used for control experiments. Young and senescent SHR rats were treated with 17b- estradiol as well as new estrogen receptor isoform selective ligands 16a-LE2 (ERa agonist) and 8b-VE2 (ERb agonist). The results showed different functions of both estrogen receptor isoforms in cardiovascular system: ERa attenuated cardiac hypertrophy but not hypertension whereas ERb could significantly reduce both, blood pressure and cardiac hypertrophy. Surprisingly, both agonists and 17b- estradiol were effective in young animals but not in senescent SHR rats. These findings match with the clinical data and could be related to altered estrogen metabolism in senescent rats, since estrogen plasma levels did not increase to measurable extent in senescent animals receiving estrogen. Estrogen is metabolized by several 17b- hydroxysteroid dehydrogenase isoforms. In the current study, 17b- hydroxysteroid dehydrogenase type 10 (17b- HSD10) was identified as a novel protein- protein interaction partner of estrogen receptor alpha ligand binding domain (ERaLBD) in human heart. Cellular localization experiments of ERa in the cardiac myocytes showed nuclear and cytosolic localization pattern which overlapped partially with that of cardiac mitochondria. 17b-HSD10 is localized only in mitochondria. Direct interaction of both proteins was confirmed by pull- down experiments where 17b-HSD10 could be co-precipitated with ERa. Interestingly, protein interaction could be detected only under estrogen- free conditions whereas the presence of estrogen in the system blocked this interaction. Enzymatic assay which was developed in our laboratory, helped to define functional relevance of this interaction. The data obtained from enzymatic assays and protein- protein interaction studies strongly suggest that estrogen receptor could play an important role in the control of intracellular (or mitochondrial) estogen metabolism. The second potential ERa interaction partner in the heart- bladder cancer associated protein 10 (BLCAP10) - was initially identified in non- invasive bladder cancer cell lines. BLCAP10 protein expression in the heart as well as its localization pattern in cardiac myocytes is shown in the last part of the theses. Due to perinuclear localization similarity with ERb, we conclude that BLCAP10 could interact with ERb rather than with ERa. Poor BLCAP10 protein overexpression and toxicity in both, bacteria and eukaryotic cells, suggested that BLCAP10 could be involved in cell- cycle and/ or protein expression control. In summary, the results showed that isoform selective activation of estrogen receptors exert divergent effects in the cardiovascular system both by upregulation of aMHC expression or by lowering blood pressure. Hormones were effective in young animals but had only minor effects in senescent rats. The new ERa protein- protein interaction partners identified during the project provide new information about estrogen receptor function in the heart and its possible role in the regulation of estrogen homeostasis.
N2  - In den Industrieländern sind kardiovaskuläre Erkrankungen die Hauptursache von Mortalität und Morbidität bei Männer und Frauen. Das Auftreten kardiovaskulärer Erkrankungen ist bei pre-menopausalen Frauen niedriger als bei Männern, doch steigt das Risiko nach der Menopause dramatisch an. Aus diesem Grund wurde postuliert, dass weibliche Sexualhormone eine wichtige Rolle bei der Prävention kardiovaskulärer Erkrankungen spielen. Obwohl in klinischen Studien für das Estrogen kein Effekt nachgewiesen wurde, ist dessen kardioprotektiver Effekt experimentell belegt. Dies mag daran liegen, dass in aller Regel für diese Experimente Jungtiere verwendet wurden. Hierdurch wurden die noch unzureichend verstandenen Auswirkungen der Alterung vermieden. In der vorliegenden Arbeit wurden zum ersten Mal kardioprotektive Effekte der beiden Estrogenrezeptor (ER)-Isoformen ERa und ERb in erwachsenen („menopausalen“) und seneszenten („post-menopausalen) hypertensiven Ratten nachgewiesen. Weibliche seneszente spontan-hypertensive Ratten (SHR) wurden als Modell für den Alters-assoziierten Bluthochdruck bei Frauen verwendet. Junge Ratten dienten als Kontrolle. Junge und seneszente Ratten wurden mit 17β-Estradiol und den neuen ERa- und ERb-Agonisten 16a-LE2 bzw. 8b-VE2 behandelt. Beide Estrogenrezeptor-Isoformen wirkten unterschiedlich auf das kardiovaskuläre System. So minderte 16a-LE2 die kardiale Hypertrophie, nicht aber die Hypertension, während 8b-VE2 sowohl Hypertrophie als auch Hypertension verringerte. Beide Agonisten und 17b-Estradiol waren überraschenderweise nur in jungen, nicht aber in seneszenten Ratten effektiv. Diese Ergebnisse korrelieren mit klinischen Daten und lassen sich vermutlich mit dem geänderten Estrogen-Metabolismus älterer Ratten erklären. So waren ihre Estrogen-Plasmaspiegel nach Estrogen-Injektion nicht erhöht. Estrogen wird durch zahlreiche Isoformen der 17b-Hydroxysteroid-Dehydrogenase metabolisiert. In dieser Arbeit wurde die Isoform Typ 10 (17b- HSD10) als bisher unbekannter Interaktionspartner für die Ligandenbindungs-Domäne des Estrogenrezeptors in menschlichen Herzen identifiziert. Der Estrogenrezeptor ERα wurde im Kern und Zytosol humaner Kardiomyozyten nachgewiesen. Zytosolisches Lokalisationsmuster deckte sich teilweise mit dem von Herzmitochondrien. 17b- HSD10 ist ausschließlich in Mitochondrien vorhanden. Die direkte Interaktion zwischen ERa und 17b- HSD10 wurde mit pull down-Experimenten bestätigt, wo beide Proteine co-präzipitiert wurden. Die Interaktion von ERa und 17b- HSD10 wurde interessanterweise nur unter estrogenfreien Bedingungen nachgewiesen, während Estrogen diese Interaktion blockierte. Mit den in unserem Labor etablierten enzymatischen Untersuchungen wurde die funktionelle Bedeutung dieser Interaktion untersucht. Diese Ergebnisse sowie die Protein-Protein Interaktionsstudien lassen auf eine wichtige Rolle des Estrogen-Rezeptors ERa bei der Kontrolle des zellulären und mitochondrialen Estrogen-Metabolismus schließen. Der zweite Interaktionspartner von ERa ist BLCAP10, das „Bladder Cancer Associated Protein 10", das ursprünglich in Zelllinien nicht-invasiver Blasenkarzinome entdeckt wurde. Die Ergebnisse zur Expression von BLCAP10 im Herzen sowie das Lokalisationsmuster in Kardiomyozyten sind im letzten Teil der Arbeit vorgestellt. Wegen der Ähnlichkeit der perinukleären Lokalisation von BLCAP10 und ERb erscheint eine Interaktion beider Proteine möglich. Die geringe Überexpression von BLCAP10 in Bakterien und eukaryotischen Zellen deutet auf eine Funktion von BLCAP10 im Zellzyklus oder bei der Proteinexpression hin. Die Ergebnisse zeigen somit, dass eine Isoform-selektive Aktivierung von Estrogenrezeptoren divergente Effekte im kardiovaskulären System auslösen. So kommt es zu einer Hochregulierung der aMHC-Expression oder zur Senkung des Bluthochdrucks. Hormone, 17b-Estradiol bzw. die Agonisten 16a-LE2 und 8b-VE2, waren effektiv in jungen Tieren, zeigten aber nur geringe Effekte in alten Tieren. Der in dieser Arbeit identifizierte neue Interaktionspartner von ERa, das 17b-HSD10, liefert neue Informationen zur Funktion des Estrogenrezeptors im Herzen und zur möglichen Rolle bei der Regulierung der Estrogen-Homeostasis.
KW  - Östrogene
KW  - Kardiovaskuläres System
KW  - Östrogen- Rezeptor
KW  - Agonist
KW  - Estrogen receptor alpha
KW  - agonist
KW  - ligand binding domain
KW  - protein- protein interaction partner
Y1  - 2007
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-24247
ER  - 
TY  - THES
A1  - Lenhard, Alexandra
T1  - Intra- and intermanual transfer of adaptation to unnoticed virtual displacement under terminal and continuous visual feedback
N2  - Versuchspersonen trainierten mit der rechten Hand Zielbewegungen zu verschiedenen Zielen unter terminalem oder kontinuierlichem visuellem Feedback. Für eines der Ziele wurde die visuelle Rückmeldung so manipuliert, dass Bewegungen zu diesem Ziel kürzer wirkten, als sie tatsächlich waren. Nach dem Training sollten die gleichen Ziele sowohl mit der trainierten rechten als auch mit der untrainierten linken Hand erreicht werden. Bewegungen der rechten Hand passten sich an die unbemerkte visuelle Transformation an. Die Adaptation war unter kontinuierlichem Feedback schwächer als unter terminalem. Außerdem generalisierte die Adapation nur unter terminalem, aber nicht unter kontinuierlichem Feedback, auf andere Zielbewegungen in die gleiche Richtung, aber nicht auf Zielbewegungen in die entgegengesetzte Richtung. Bewegungen der untrainierten linken Hand zeigten qualitativ die gleichen adaptationsbedingten Veränderungen wie Bewegungen der rechten Hand. Die Ergebnisse sprechen für die Annahme, dass beim Training der rechten Hand eine effektorunabhängige räumliche Repräsentation verändert wird, auf die bei der Steuerung beider Hände zurückgegriffen wird.
N2  - Participants trained aiming movements of the right hand to several targets with a prism-like virtual displacement of the location of one of the targets, receiving either terminal or continuous visual feedback. After training, the same targets were to be reached with the untrained left hand under manipulated feedback conditions. The right hand movements continuously adapted to the unnoticed visual displacement, significantly less with continuous than with terminal feedback. Under terminal but not under continuous feedback the adaptation to the manipulated target generalized to targets in the same horizontal direction but not to targets in the opposite direction. Finally, the movements of the untrained left hand showed the same qualitative changes to the targets as the movements of the trained right hand. The data are in line with the notion that the adaptation of the right hand movements is mainly based on a re-interpretation of target locations on which movement control of both hands draws.
KW  - Motorisches Lernen
KW  - Bewegungssteuerung
KW  - Rückmeldung
KW  - Transfer
KW  - visuomotorische Transformation
KW  - intermanueller Transfer
KW  - Zielbewegungen
KW  - motor learning
KW  - intermanual transfer
KW  - aiming
KW  - visuomotor transformation
KW  - feedback
Y1  - 2002
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-23889
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TY  - THES
A1  - Asher, James
T1  - Inclusion of Dynamical Effects in Calculation of EPR Parameters
T1  - Berechnung von EPR Parameter unter Berücksichtigung dynamischer Effekte
N2  - This thesis describes the inclusion of dynamical effects in the theoretical calculation of Electron Paramagnetic Resonance (EPR) spectroscopic parameters. The studies were performed using Density Functional Theory (DFT) methodology and a perturbation-theoretical approach to g-tensor calculations. Hydrogen atoms trapped in octasilasesquioxane cages display unexpectly high, positive g-values. Computational simulation of these systems successfully reproduced the positive g-values and found them to arise from spin-orbit coupling around the oxygen nuclei. Dynamical effects were estimated by calculating the potential well in which the hydrogen atom moves. Semiquinone radical anions are important bioradicals that play a role in photosynthesis and respiration. The simplest and most prototypical, benzosemiquinone anion, was simulated both in the gas phase and in aqueous solution by Car-Parrinello Molecular Dynamics (CPMD). The neutral benzoquinone was also simulated for comparison. The solvation environments of both the anionic and neutral molecules were analysed and compared. EPR parameters were calculated for the semiquinone, providing the first example of full inclusion of dynamic effects in g-tensor calculation. The effects of different solvation interactions on the g-tensor and hyperfine interactions were extensively examined. Additionally, static calculations (i.e., calculations not incorporating any dynamical effects) were performed. Comparison between these (and prior computational studies) and the dynamical system allowed an assessment of the effects of dynamics on solvation and EPR parameters. Ubisemiquinone radical anion, one of the most widely-occurring semiquinone radicals, was simulated in the aqueous phase using CPMD. The solvation environment was analysed and EPR parameters were calculated. The motion of the side-chain, and its effects on solvation and EPR parameters, were examined.
N2  - Dieser Dissertation liegt die Einbeziehung dynamischer Effekte in die Berechnung Elektronspinresonanzparameter (ESR) zugrunde dar. Die Berechnungen wurden mit Hilfe eines Dichtefunktionaltheorie (DFT) Ansatzes und einer störungstheoretischen g-Tensorrechnungsmethode durchgeführt. In Octasilasesquioxankäfigen gefangene Wasserstoffatome haben laut Experiment unerwartet große, positive g-Werte. Diese positiven g-Werte konnten mit theoretischen Simulationen reproduziert werden und anhand der Datan ermittelt werden daß sie auf Spinbahnkopplung um die Sauerstoffkerne zurückzuführen sind. Dynamische Effekte wurden aus Berechnung der Potentialkurve, in der sich das Wasserstoffatom bewegt, abgeschätzt. Semichinonanionen sind wichtige Bioradikalen die eine Rolle in der Respiration und der Photosynthese spielen. Benzosemichinonanion, das einfachste und prototypischste Semichinonanion, wurde in der Gas- und wässriger Lösungsphasen mit Hilfe der Car-Parrinello Molekulardynamik (CPMD) Methode simuliert. Das neutrale Benzochinon wurde zum Vergleich berechnet. Die Lösungsumgebungen des neutralen Chinons und des anionischen Semichinons wurden analysiert und verglichen. Die EPR-Parameter wurde erstmalig unter volle Einbeziehung von dynamischen Effekten in g-Tensorberechnung für das Semichinon berechnet. Dazu wurden statische Berechnungen (d.h. ohne Berücksichtigung dynamischer Effekte) durchgeführt. Aufgrund eines Vergleiches von statischen Berechnungen mit dem dynamischen System konnten die Effekte der Dynamik auf Lösungsverhalten und EPR-Parameter abgeschätzt werden. Eines der verbreitesten Semichinon-Radikale, Ubisemichinonanion, wurde zudem in wässriger Lösungsphase mit CPMD simuliert. Die Lösungsumgebung wurde analysiert, und EPR-Parameter berechnet. Die Bewegung der Nebengruppen, und deren Einfluss auf Wasserstoffbrückenbindungen und EPR-Parameter wurden analysiert.
KW  - Dichtefunktionalformalismus
KW  - Elektronenspinresonanzspektroskopie
KW  - Molecular Dynamics
Y1  - 2006
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-24078
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TY  - THES
A1  - Selig, Christian
T1  - The ITS2 Database - Application and Extension
N2  - Der internal transcribed spacer 2 (ITS2) des ribosomalen Genrepeats ist ein zunehmend wichtiger phylogenetischer Marker, dessen RNA-Sekundärstruktur innerhalb vieler eukaryontischer Organismen konserviert ist. Die ITS2-Datenbank hat zum Ziel, eine umfangreiche Ressource für ITS2-Sequenzen und -Sekundärstrukturen auf Basis direkter thermodynamischer als auch homologiemodellierter RNA-Faltung zu sein. Ergebnisse: (a) Eine komplette Neufassung der ursprünglichen die ITS2-Datenbank generierenden Skripte, angewandt auf einen aktuellen NCBI-Datensatz, deckte mehr als 65.000 ITS2-Strukturen auf. Dies verdoppelt den Inhalt der ursprünglichen Datenbank und verdreifacht ihn, wenn partielle Strukturen mit einbezogen werden. (b) Die Endbenutzer-Schnittstelle wurde neu geschrieben, erweitert und ist jetzt in der Lage, benutzerdefinierte Homologiemodellierungen durchzuführen. (c) Andere möglichen RNA-Strukturaufklärungsmethoden (suboptimales und formenbasiertes Falten) sind hilfreich, können aber Homologiemodellierung nicht ersetzen. (d) Ein Anwendungsfall der ITS2-Datenbank in Zusammenhang mit anderen am Lehrstuhl entwickelten Werkzeugen gab Einblick in die Verwendung von ITS2 für molekulare Phylogenie.
N2  - The internal transcribed spacer 2 (ITS2) of the ribosomal gene repeat is an increasingly important phylogenetic marker whose RNA secondary structure is widely conserved across eukaryotic organisms. The ITS2 database aims to be a comprehensive resource on ITS2 sequence and secondary structure, based on direct thermodynamic as well as homology modelled RNA folds. Results: (a) A rebuild of the original ITS2 database generation scripts applied to a current NCBI dataset reveal more than 60,000 ITS2 structures. This more than doubles the contents of the original database and triples it when including partial structures. (b) The end-user interface was rewritten, extended and now features user-defined homology modelling. (c) Other possible RNA structure discovery methods (namely suboptimal and shape folding) prove helpful but are not able to replace homology modelling. (d) A use case of the ITS2 database in conjunction with other tools developed at the department gave insight into molecular phylogenetic analysis with ITS2.
KW  - Phylogenie
KW  - Bioinformatik
KW  - Würzburg / Universität / Lehrstuhl für Bioinformatik
KW  - Datenbank
KW  - Perl
KW  - SQL
KW  - Trichoplax adhaerens
KW  - Placozoa
KW  - RNS
KW  - S
KW  - internal transcribed spacer 2
KW  - ITS-2
KW  - ITS2
KW  - Phylogeny
KW  - Database
KW  - Perl
KW  - SQL
KW  - Placozoa
Y1  - 2007
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-23895
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TY  - THES
A1  - Lageman, Christian
T1  - Convergence of gradient-like dynamical systems and optimization algorithms
T1  - Konvergenz gradientenähnlicher dynamischer Systeme und Optimierungsalgorithmen
N2  - This work studies the convergence of trajectories of gradient-like systems. In the first part of this work continuous-time gradient-like systems are examined. Results on the convergence of integral curves of gradient systems to single points of Lojasiewicz and Kurdyka are extended to a class of gradient-like vector fields and gradient-like differential inclusions. In the second part of this work discrete-time gradient-like optimization methods on manifolds are studied. Methods for smooth and for nonsmooth optimization problems are considered. For these methods some convergence results are proven. Additionally the optimization methods for nonsmooth cost functions are applied to sphere packing problems on adjoint orbits.
N2  - Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Konvergenz von Trajektorien gradientenähnlicher Systeme. Im ersten Teil der Arbeit werden zeit-kontinuierliche, gradientenähnliche Systeme betrachtet. Resultate zur Konvergenz der Trajektorien gegen einen Punkt von Lojasiewicz und Kurdyka für Gradientensysteme werden auf eine Klasse gradientenähnlicher Vektorfelder und gradientenähnliche Differentialinklusionen verallgemeinert. Im zweiten Teil der Arbeit werden zeit-diskrete, gradientenähnliche Optimierungsverfahren auf Mannigfaltigkeiten untersucht. Es werden Algorithmen sowohl für glatte als auch nicht-glatte Optimierungsprobleme betrachtet. Für diese Verfahren werden einige Konvergenzresultate bewiesen. Zusätzlich werden die Optimierungsverfahren für nichtglatte Kostenfunktionen auf Kugelpackungsprobleme in adjungierten Bahnen angewendet.
KW  - Dynamisches System
KW  - Konvergenz
KW  - Nichtlineare Optimierung
KW  - gradientenähnliche Systeme
KW  - Konvergenz
KW  - Optimierung auf Mannigfaltigkeiten
KW  - nichtlineare Optimierung
KW  - gradient-like systems
KW  - convergence
KW  - optimization on manifolds
KW  - nonlinear optimization
Y1  - 2007
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-23948
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TY  - THES
A1  - Wawrowsky, Kolja Alexander
T1  - Analysis and Visualization in Multidimensional Microscopy
T1  - Analyse und Visualisierung in der multidimensionalen Mikroskopie
N2  - The live sciences currently undergo a paradigm shift to computer aided discoveries. Discoveries in the live sciences were historically made by either direct observation or as a result of chemical assays. Today we see a growing shift toward computer aided analysis and visualization. This gradual process happens in microscopy. Multidimensional laser scanning microscopy can acquire very complex multichannel data from fixed or live specimen. New probes such as visible fluorescent proteins let us observe the expression of genes and track protein localization. Ion sensitive dyes change intensity with the concentration of ions in the cell. The laser scanning confocal allows us to record these processes in three dimensions over time. This work demonstrates the application of software analysis to multidimensional microscopy data. We introduce methods for volume investigation, ion flux analysis and molecular modeling. The visualization methods are based on a multidimensional data model to accommodate complex datasets. The software uses vector processing and multiple processors to accelerate volume rendering and achieve interactive rendering. The algorithms are based on human visual perception and allow the observer a wide range of mixed render modes. The software was used to reconstruct the pituitary development in zebrafish and observe the degeneration of neurons after injury in a mouse model. Calicum indicator dyes have long been used to study calcium fluxes. We optimized the imaging method to minimize impact on the cell. Live cells were imaged continuously for 45 minutes and subjected to increasing does of a drug. We correlated the amplitude of calcium oscillations to increasing doses of a drug and obtain single cell dose response curves. Because this method is very sensitive and measures single cell responses it has potential in drug discovery and characterization. Microtubules form a dynamic cytoskeleton, which is responsible for cell shape, intracellular transport and has an integral role in mitosis. A hallmark of microtubule organization is lateral interactions. Microtubules are bundles by proteins into dense structures. To estimate the contribution of this bundling process, we created a fractal model of microtubule organization. This model demonstrates that morphology of complex microtubule arrays can be explained by bundling alone. In summary we showed that advances in software for visualization, data analysis and modeling lead to new discoveries.
N2  - Die biologische Forschung befindet sich in einem Paradigmenwandel, in dem Endeckungen immer mehr von Computeranalyse ermöglicht werden. Entdeckungen in der biologischen Forschung wurden historisch gesehen durch direkte Beobachtung and mit Hilfe chemischer Analysemethoden gemacht. Heute sehen wir einen wachsenden Trend zur computerunterstützten Analyse und Visualisierung. Dieser graduelle Umschwung spielt sich auch in der Mikroskopie ab. Multidimensionale Laser Scanning Mikroskopie kann sehr komplexe Multikanalbilder von fixierten oder lebenden Präparaten aufnehmen. Neue Methoden (wie z.B. fluoreszierende Proteine) erlauben es, Genexpression und Proteinlokalisierung direkt sichtbar zu machen. Ionensensitive Farbstoffe ändern ihre Helligkeit mit der Konzentration der Ionen in der Zelle. Die konfokale Mikroskopie erlaubt es, diese Änderungen dreidimensional über die Zeit aufzunehmen. Die hier vorgestellte Arbeit demonstriert die Anwendung speziell entwickelter Software für die Analyse multidimensionaler Daten. Die hierbei entwickelten Methoden wurden für Volumendarstellung, Ionenfluxanalyse und zur molekularen Modellierung eingesetzt. Die Visualisierungsmethoden basieren auf einem multidimensionalen Datenmodel, um auch komplexe Daten verarbeiten zu können. Die Software benutzt Vektorverarbeitung und Multiprozessorunterstützung um Volumendarstellung schneller und interaktiv zu machen. Die Algorithmen beruhen auf Erkenntnissen der Wahrnehmungsforschung und erlauben es dem Anwender, eine Reihe von verschiedenen Darstellungsmodi zu kombinieren. Die Software wurde erstmals verwendet, um einerseits die Entwicklung der Hypophyse im Zebrafisch zu rekonstruieren, und andererseits die Degenerierung von Neuronen im Mausmodell bildlich zu verfolgen. Kalziumfarbstoffe wurden schon länger zum Studium von Kalziumoszillationen in Zellen eingesetzt. Wir optimierten die Bildaufnahmemethode um Schädigungen der Zelle zu minimieren. Zellen wurden kontinuierlich in 45 Minuten Zeitintervallen aufgenommen und dabei wachsenden Dosen der zu untersuchenden Substanz ausgesetzt. Durch Korrelation von Dosis und Oszillationsamplitude konnten pharmakologische Wirkungskurven für jede einzelne Zelle ermittelt werden. Diese Methode hat wegen der hohen Sensitivität und Auflösung bis zur einzelnen Zelle Potential für pharmakologische Untersuchungen. Mikrotubuli formen ein dynamisches Zytoskelett, das für Zellform und intrazellularen Transport zuständig ist und eine integrale Rolle bei der Mitose spielt. Eine besondere Eigenschaft der Mikrotubuli ist die laterale Interaktion. Mikrotubuli werden von Motorproteinen zu dichten Strukturen gebündelt. Um den möglichen Einfluß dieses Vorgangs auf die Organisation der Mikotubuli zu testen, wurde ein fraktales Model erstellt. Dieses Modell demonstriert, daß die komplexe Organisation der Mikrotubuli in einigen Fällen allein mit dem Bündelungsprozess erklärt werden kann. Zusammenfassend konnte in dieser Arbeit demonstriert werden, daß der Einsatz speziell entwickelter Software für Visualisierung, Datenanalyse und Modellierung zu neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen führen kann.
KW  - Konfokale Mikroskopie
KW  - Laser-Rastermikroskopie
KW  - Leica-Mikroskopie und -Systeme GmbH
KW  - Mikroskopie
KW  - Visualisierung
KW  - Bildverarbeitung
KW  - Mikrotubuli
KW  - Visualization
KW  - Image Processing
KW  - Microtubules
Y1  - 2007
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-23867
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TY  - THES
A1  - Arnone, Mario
T1  - Theoretical Characterization and Optimization of Photochemical Alkoxyl Radical Precursors
T1  - Theoretische Charakterisierung und Optimierung photochemischer Alkoxylradikalvorläufer
N2  - Oxygen-centered radicals are important intermediates in photobiological, mechanistic and synthetic studies. The majority of precursors of reactive oxyl radicals are labile and thus delicate to handle. Therefore N-(alkoxy)-pyridinethiones and N-(Alkoxy)-thiazolethiones have attracted attention as "mild'' photochemical source of alkoxyl radicals, in the last few years. A disadvantage of the pyridine compounds, is their sensibility to daylight. Despite of their similarities, both molecules behave surprisingly different, if photolyzed in the absence of trapping reagents. The pyridinethione compounds undergo highly efficient radical chain reactions under such conditions while the corresponding thiazolethiones react surprisingly sluggish and give rise to several unwanted side products. The properties of both compounds should be understood and optimized in the frame of this work. Additionally new compounds should be suggested that can also be applied in the photochemical alkoxyl radical generation. Some background information about the generation and application of alkoxyl radicals is provided in chapter 2. Electronic excitations and UV/vis spectroscopy together with a description of quantum chemical approaches that are able to calculate such phenomena are outlined in chapter 3. Chapter 4 deals with the description of the vertical excitation spectra. During the validation CASSCF, CASPT2, TD-DFT and RI-CC2 were tested with respect to their ability to describe the vertical excitations in both compounds. The CASPT2 approach gives accurate descriptions of the electronic excitation spectra of all compounds. The time-dependent DFT results are very sensitive on the choice of the functional and a validation of the results should be always done. On the basis of these computations the spectroscopic visible absorption bands of both compounds were assigned to a pi-->pi* transition in the thiohydroxamic acid functionality. In chapter 5 the mechanism of the thermally and the photochemically induced N,O homolysis in both compounds is unveiled. The near UV-induced N,O homolysis will start from the S2 state. The expected relaxation from the S2- to the S1-state and the dissociation process is expected to be very fast in the case of the thiazolethione compound. The potential surfaces of the pyridine compound in contrast point to a slower N,O bond dissociation. Due to the resulting faster dissociation process the excess energy which results from the photochemical activation is quenched only to small amounts. The maximal possible excess energy of the fragments is lower and a quenching is much more likely in the case of the pyridinethione compounds. This explaines the different reactivities of both compounds. For the also already successfully applied precursor system N-(alkoxy)-pyridineones the computed dissociation paths show courses that clearly predict a slow bond dissociation process. Chapter 6 deals with the tuning of the initial excitation wave length of the known pyridinethiones und thiazolethiones. In the first part the effects of substituents on the thiazolethione heterocycle was examined. The UV/vis spectra of 4 and 5 substituted thiazolethiones can be interpreted like the spectrum of the parent compound. The second part of chapter 6 deals with the identification of a substitution pattern on the pyridine heterocycle which induces a blue shift of the photo active band. The computations showed that electron rich and electron poor substituents result the same effects on the electronic excitation spectra. These substituent effects are additive, but the steric orientation of the substituents has to be taken into account. Chapter 7 describes a computer aided design of new alkoxyl radical precursors. Combining the advantages of both compounds the radical formation should be initiated by an irradiation with light at about 350 nm, and the amount of side products during the radical formation process should be small. To achieve this 18 test candidates were obtained by a systematic variation of the parent compound of the thiazolethione precursor. To identify the promising new precursor systems a screening of the lower electronic excitations of all resulting 18 systems was performed with TD-DFT. For promising systems the N,O or P,O dissociation paths, respectively, were analyzed according to the developed model. N-(methoxy)-azaphospholethione and N-(methoxy)-pyrrolethione seem to be the most promising candidates. The computations predict a strong absorption at about 350 nm respectively 320 nm. Due to the amounts of maximal excess energy and the shapes of the potential surfaces of the N,O bond dissociation paths their reactivity should resemble more the behavior of the pyridinethiones.
N2  - Sauerstoff zentrierte Radikale sind wichtige organisch chemische Zwischenstufen. Die Mehrzahl der Vorläufer zur Erzeugung von Sauerstoffradikalen sind allerdings instabil und schwer zu handhaben. Deshalb haben N-(Alkoxy)-Pyridinthione und N-(Alkoxy)-Thiazolthione in den letzten Jahren als milde Quelle von Alkoxylradikalen verstärkt Aufmerksamkeit erhalten. Ein Nachteil der Pyridinverbindungen ist ihre Tageslichtempfindlichkeit. Außerdem verhalten sich beide Moleküle sehr unterschiedlich, wenn sie in ohne die Anwesenheit effektiver Radikalfänger photolysiert werden. Die Pyridinthione reagieren unter diesen Bedingungen in sauberen und effizienten Radikalkettenreaktionen, wogegen die entsprechenden Thiazolthione unkontrollierbar mit unerwünschten Nebenreaktionen reagieren. Im Rahmen dieser Arbeit sollen die Eigenschaften beider Verbindungen verstanden und verbessert werden. Außerdem sollen neue Verbindungen vorgeschlagen werden die ebenfalls in der photochemischen Alkoxylradikalchemie eingesetzt werden können. Kapitel 2 behandelt die theoretischen Hintergründe der Erzeugung und Anwendung von Alkoxylradikalen. Elektronische Anregungen, die UV/vis Spektroskopie sowie quantenchemischer Ansätze, die in der Lage sind diese Phänomene zu berechnen, werden in Kapitel 3 dieser Arbeit beschrieben. Kapitel 4 befasst sich mit der Beschreibung der senkrechten elektronischen Anregungsspektren. Im Validierungsschritt wurden CASSCF, CASPT2, TD-DFT sowie RI-CC2 getestet wie gut sie die senkrechten elektronischen Übergänge in beiden Vorläufersystemen beschreiben. Der CASPT2 Ansatz berechnet die gemessenen elektronischen Anregungen aller Verbindungen sehr genau. Die Ergebnisse der TD-DFT Berechnungen sind sehr empfindlich bezüglich der Wahl des Funktionales und eine Validierung sollte deshalb immer durchgeführt werden. Auf der Grundlage der Berechnungen wurden die spektroskopisch aktiven Banden einem pi-->pi* Übergang in der Thiohydroxamsäure-Gruppe zugeordnet. In Kapitel 5 wird der Mechanismus der thermisch oder photochemisch induzierten N,O-Homolyse in beiden Verbindungen aufgeklärt. Die durch UV-Licht induzierte N,O-Homolyse beginnt im S2-Zustand. Die zu erwarteten Relaxation vom S2- in den S1-Zustand und die anschließende Dissoziation wird im Fall der Thiazolthion Verbindung sehr rasch verlaufen. Die Potentialflächen der Pyrridinverbindung weisen hingegen auf einen langsameren N,O Bindungsbruch hin. Wegen des schnelleren Dissoziationsprozess wird die Überschussenergie, die von der photochemischen Aktivierung der Moleküle herrührt nur zu einem kleinen Teil abgebaut. Für die Pyridinthione ist die maximal mögliche Überschussenergie der Fragmente deutlich geringer und ein Energieabbau wesentlich wahrscheinlicher. Dies erklärt die unterschiedliche gefundene Reaktivität beider Verbindungen. Für die ebenfalls erfolgreich im Experiment eingesetzten Alkoxylradikalvorläufer N-(Alkoxy)-Pyridinon weisen die berechneten Dissoziationspfade Verläufe auf, die klar auf einen relativ langsamen Bindungsbruch hindeuten. Kapitel 6 dieser Arbeit behandelt das Anpassen der Anregungswellenlänge der bekannten Pyridinthione und Thiazolthione. Im ersten Teil wurde der Effekt von Substituenten am Thiazolthion Heterocyclus erforscht. Die UV/vis Spektren von 4 und 5 substituierten Thiazolthionen können wie das Spektrum des Grundkörpers interpretiert werden. Der zweite Teil von Kapitel 6 beschreibt die Identifikation eines Substitutionsmuster am Pyridinring, das eine Blauverschiebung der photoaktiven Bande induzieren soll. Die Berechnungen zeigen, dass elektronenarme und elektronenreiche Substituenten den gleichen Einfluss auf das elektronische Anregungsspektrum haben. Die Substituenteneffekte auf die elektronischen Anregungen sind additiv allerdings muss ihre sterische Orientierung berücksichtig werden. Kapitel 7 dieser Arbeit beschreibt ein computerunterstütztes Design neuer Alkoxylradikalvorläufer. Um die Vorteile beider bekannter Verbindungen zu kombinieren, sollte die Radikalerzeugung mit Licht der Wellenlänge von ungefähr 350 nm initiiert werden, und es sollten wenige unerwünschte Nebenreaktionen während der Radikalbildung auftreten. Hierzu wurden 18 Testsysteme durch eine systematische Modifikation des Thiazolthion-Grundkörpers erhalten. Vielversprechende Vorläufersysteme wurden durch ein Screening der ersten elektronischen Anregungen aller 18 Moleküle auf TD-DFT Niveau identifiziert. Für die erhaltenen neuen, vielversprechenden Systeme wurden die N,O oder P,O Bindungsdissoziationspfade nach dem entwickelten Modell analysiert. N-(Methoxy)-Azaphospholthion und N-(Methoxy)-Pyrrolthion scheinen die vielversprechendsten neuen Kandidaten zu sein. Die Berechnungen sagen eine intensive Absorption bei ungefähr 350 nm bzw. 320 nm voraus. Anhand der maximal möglicher Überschussenergie und der N,O Bindungsdissoziationspfade, wird eine Reaktivität erwartet, die mehr dem Verhalten der Pyridinthione entsprechen sollte.
KW  - Photochemie
KW  - Alkoxylradikale
KW  - Theoretische Charakterisierung
KW  - TD-DFT
KW  - Photochemistry
KW  - Alkoxylradikals
KW  - theoretical characterisation
KW  - TD-DFT
Y1  - 2007
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-23815
ER  - 
TY  - THES
A1  - Benz, Peter Michael
T1  - Cytoskeleton assembly at endothelial cell-cell contacts is regulated by Alpha-II-spectrin/vasp complexes
T1  - Das Aktin Zytoskelett an endothelialen Zell-Zell-Kontakten wird durch αII-Spektrin/VASP Komplexe reguliert
N2  - Directed cortical actin assembly is the driving force for intercellular adhesion. Vasodilator-stimulated phosphoprotein (VASP) participates in actin-fiber formation and VASP activity is regulated by phosphorylations. We screened for endothelial cell proteins, which bind to VASP dependent on its phosphorylation status. Differential proteomics identified αII-spectrin as novel VASP-interacting protein. αII-spectrin binds to the triple GP5-motif in VASP via its SH3 domain. cAMP-dependent protein kinase-mediated VASP phosphorylation at Ser157 inhibits αII-spectrin/VASP complex formation. VASP becomes dephosphorylated upon formation of cell-cell contacts and in confluent but not in sparse endothelial cells αII-spectrin colocalizes with non-phosphorylated VASP at cell-cell junctions. Ectopic expression of the αII-spectrin SH3 domain fused to claudin-5 translocates VASP to cell-cell contacts and is sufficient to initiate the formation of cortical actin cytoskeletons. αII-spectrin SH3 domain overexpression stabilizes cell-cell contacts and decreases endothelial permeability. Conversely, permeability of VASP-deficient endothelial cells is elevated. In a skin edema model, microvascular leakage is increased in VASP-deficient over wild-type mice. We propose that αII-spectrin/VASP complexes regulate cortical actin cytoskeleton assembly with implications for formation of endothelial cell-cell contacts and regulation of vascular permeability.
N2  - Der zielgerichtete Aufbau eines kortikalen Aktin-Zytoskeletts ist die treibende Kraft für die interzelluläre Adhäsion. Vasodilator-stimulated phosphoprotein (VASP) ist maßgeblich an der Bildung von Aktin-Fasern beteiligt und die VASP Aktivität wird durch seine Phosphorylierung geregelt. Wir haben in einem systematischen Ansatz nach endothelialen Proteinen gesucht, die an VASP, abhängig von seinem Phosphorylierungszustand, binden. Mit Hilfe differenzieller Massenspektrometrie konnte αII-Spektrin als neuer VASP Interaktionspartner identifiziert werden. Dabei bindet die αII-Spektrin SH3 Domäne an die drei GP5-Motive in VASP. Die Phosphorylierung von VASP durch die cAMP-abhängige Protein Kinase hemmt die αII-Spektrin/VASP Komplexbildung. Bei der Bildung von Zell-Zell Kontakten wird VASP dephosphoryliert und in konfluenten - nicht aber in vereinzelten Endothelzellen - kolokalisieren αII-Spektrin und nicht-phosphoryliertes VASP an Zell-Zell Kontakten. Die ektopische Expression der αII-Spektrin SH3 Domäne als Fusionsprotein mit Claudin-5 führt zu einer Translokation von VASP an Zell-Zell Kontakte und ist hinreichend um die Bildung von kortikalen Aktin-Fasern einzuleiten. Funktionell stabilisiert die Überexpression der αII-Spektrin SH3 Domäne Zell-Zell Kontakte und führt zu einer Abnahme der Endothelzellpermeabilität. Dementsprechend ist die Permeabilität von VASP-defizienten Zellen erhöht. In einem Hautödem-Modell zeigt sich nach Bradykinin-Stimulation eine Erhöhung der mikrovaskuläre Permeabilität von VASP-defizienten Mäusen gegenüber wild-typ Tieren. Unsere Forschungsergebnisse legen nahe, dass αII-Spektrin/VASP Komplexe den Aufbau des kortikalen Aktin-Zytoskeletts regulieren und damit für die Bildung von endothelialen Zell-Zell Kontakten und die Regulation der vaskulären Permeabilität eine Rolle spielen.
KW  - VASP
KW  - Spektrin
KW  - Aktin Zytoskelett
KW  - Endotheliale Zell-Zell-Kontakte
KW  - VASP
KW  - Spectrin
KW  - Cortical Actin Cytoskeleton
KW  - Endothelial Cell-Cell Contacts
Y1  - 2007
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-23802
ER  - 
TY  - THES
A1  - Knaus, Anne Elizabeth
T1  - Pharmacological target proteins of alpha2-agonists in alpha2ABC-deficient mice
T1  - Pharmakologische Zielproteine von alpha2-Agonisten bei alpha2ABC-Rezeptor-defizienten Mäusen
N2  - Clonidine is an agonist at alpha2-adrenergic receptors that mediate a wide variety of the physiological responses to epinephrine and norepinephrine, such as inhibition of neurotransmitter release as well as sedation and analgesia. As with other therapeutically used alpha2-agonists such as moxonidine and rilmenidine, clonidine possesses an imidazoline structure and is believed to lower blood pressure not only via central and peripheral alpha2-receptors, but perhaps even more so by acting on central “imidazoline I1 receptors” in the brain stem. The molecular structure of these hypothetical “imidazoline I1 receptors” has not yet been identified. In order to test whether ligands with an imidazoline structure elicit pharmacological effects via alpha2-adrenergic receptors or via “imidazoline receptors”, mice were generated with a targeted deletion of all three alpha2-adrenergic receptor subtypes (alpha2ABC-KO). These alpha2ABC-KO mice were an ideal model in which to examine the pharmacological effects of the centrally acting antihypertensives clonidine, moxonidine and rilmenidine in the absence of alpha2-adrenergic receptors. As expected, sedative and analgesic actions of clonidine were completely absent in alpha2ABC-KO mice, confirming the sole role of alpha2-receptors in these properties of clonidine. Clonidine significantly lowered heart rate in anesthetized alpha2ABC-KO and wild-type mice by up to 150 beats/min. A similar bradycardic effect of clonidine was observed in isolated spontaneously beating right atria from alpha2ABC-KO mice. After treatment with the specific If inhibitor ZD 7288, clonidine was no longer able to lower spontaneous beating frequency, suggesting a common site of action. Furthermore, in HEK293 cells stably transfected with HCN2 and HCN4, it could be shown that clonidine inhibits the If current via blockade of pacemaker channels with similar affinity as in isolated alpha2ABC-KO and wild-type atria. This inhibition was demonstrated again in isolated sinoatrial node (SAN) cells from alpha2ABC-KO mice and was identical in potency and efficacy to clonidine inhibition observed in isolated wild-type SAN cells, confirming that inhibition of atrial HCN channels constitutes the alpha2-independent bradycardic action of clonidine. Direct inhibition of cardiac HCN pacemaker channels contributes to the bradycardic effects of clonidine in gene-targeted mice. Thus clonidine-like drugs represent novel structures for future HCN channel inhibitors.
N2  - alpha2-adrenerge Rezeptoren vermitteln die vielfältigen Wirkungen der endogenen Catecholamine Noradrenalin und Adrenalin, darunter auch eine Hemmung der Noradrenalin-Freisetzung sowie Sedierung und Analgesie. Clonidin und die ebenfalls therapeutisch eingesetzten alpha2-Agonisten Moxonidin und Rilmenidin besitzen eine Imidazolin-Teilstrukur. Es wird zur Zeit diskutiert, ob die hypotensive Wirkung dieser Arzneimittel nicht nur auf zentrale und periphere alpha2-Rezeptoren zurückzuführen ist, sondern auch auf sogenannte “I1 Imidazolin-Rezeptoren” in der ventrolateralen Medulla. Bis heute ist die molekulare Struktur dieser hypothetischen Rezeptoren nicht bekannt. Um diese Imidazolin-Hypothese zu überprüfen wurden Mäuse mit einer gezielten Deletion in allen drei alpha2-Rezeptor Genen generiert (alpha2ABC-KO). Dieses Mausmodell eignete sich hervorragend, um die pharmakologische Wirkung von den zentral-wirksamen Antihypertensiva Clonidin, Moxonidin und Rilmenidin in der völligen Abwesenheit von alpha2-Rezeptoren zu untersuchen. Wie erwartet fehlten die sedativen und analgetischen Wirkungen des Clonidins bei alpha2ABC-KO Mäusen, wodurch die alleinige Beteiligung von alpha2-Rezeptoren an diesen Eigenschaften des Clonidins bestätigt wurde. Bei anästhesierten alpha2ABCKO und Wildtyp-Mäusen zeigte Clonidin eine signifikante Senkung der basalen Herzfrequenz in beiden Genotypen von bis zu 150 Schlägen/min. In ähnlicher Weise setzte Clonidin in isolierten, spontan schlagenden rechten Vorhöfen von alpha2ABC-KO die Schlagfrequenz herab. Nach Vorbehandlung der Vorhöfe mit dem spezifischen If Inhibitor ZD 7288 fand keine weitere Senkung der Schlagfrequenz durch Clonidin mehr statt, was auf einen gemeinsamen Wirkort der beiden Substanzen hindeutete. In stabil transfizierten HEK293 Zellen zeigte Clonidin eine Inhibition des If Stromes durch Blockade von HCN2- und HCN4-Kanälen mit ähnlicher Potenz wie in den isolierten Vorhöfen. Ebenfalls in isolierten Sinusknoten (SAN) Zellen von alpha2ABC-KO und Wildtyp-Mäusen inhibierte Clonidin den If Strom mit gleicher Potenz. Diese Befunde bestätigen, dass die Blockade von atrialen HCN-Kanälen den Mechanismus der alpha2-unabhängigen, Clonidin-induzierten Bradykardie darstellt. Die direkte Hemmung von kardialen HCN-Schrittmacher-Kanälen trägt wesentlich zur bradykarden Wirkung von Clonidin bei transgenen Mäusen bei. Clonidin-Derivate bilden somit die Basis für die Entwicklung neuer HCN-Kanal-Inhibitoren.
KW  - alpha2-Rezeptor
KW  - Clonidin
KW  - HCN-Kanal
KW  - alpha2-KO Maus
KW  - I1 Imidazolin Bindungsstelle
KW  - alpha2-receptor
KW  - clonidine
KW  - HCN channel
KW  - alpha2-KO mouse
KW  - I1 imidazoline binding site
Y1  - 2007
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-23752
ER  - 
TY  - THES
A1  - Yang, Shaoxian
T1  - The role of NFAT proteins in Rag and Nfatc1a Gene Regulation in Murine Thymus
T1  - Die Rolle von NFAT Proteinen in Rag und Nfatc1a Gen-Anordnung in Murine Thymus
N2  - In this thesis we have investigated the effect of NFAT (Nuclear Factor of Activated T Cell) transcription factors on the expression of Rag-(Recombination Activating Genes) genes in murine thymus. The protein products of Rag genes, RAG1 and RAG2, are critical for the recombination and generation of the TCR (T Cell Receptor) repertoire during thymocyte development, and their expression can be suppressed by the activity of NFAT factors. In thymus, the expression of Rag1 and Rag2 genes is induced at the double-negative (DN, CD4-8-) 3 stage, down-regulated at the DN4 stage, re-induced at the double-positive (DP, CD4+8+) stage, and suppressed again at the single-positive (SP, CD4+8- or CD4-8+) stage. Although it is known that TCR signaling suppresses the expression of Rag1 and Rag2 at the SP stage, the signals that mediate the Rag gene down-reulation remain elusive. Here we report that both the calcineurin-NFAT-signaling and MAPKinase signaling pathways, which are activated by TCR signaling during positive selection, mediate the Rag gene down-regulation in DP thymocytes. The calcineurin-NFAT pathway suppresses both the Rag1 and the Rag2 gene expression. This pathway has a stronger suppressive effect on the Rag1 than the Rag2 gene. A synergistic activity between the two NFAT factors NFATc2 and NFATc3 is essential for calcineurin-NFAT signaling to efficiently suppress the Rag gene expression in DP thymocytes. It is likely that the calcineurin-NFAT signaling down-regulates Rag gene expression by suppressing both the Rag anti-silencer element (ASE) activity and the Rag promoter activity. Similarly, MEK-ERK signaling of MAPK signaling pathway mediates the Rag gene suppression in DP thymocytes although the mechanism through which MEK-ERK mediates the Rag gene down-regulation has to be elucidated. In DN thymocytes, it appears that neither the calcineurin-NFAT signaling nor MAPK signaling is involved in the Rag gene down-regulation. However, a role for these two signaling pathways in the Rag gene up-regulation in DN thymocytes is not excluded. In DN thymocytes, pre-TCR signaling stimulates the expression both Nfatc1 and Nfatc2 genes but has no effect on Nfatc3 gene expression. In DN thymocytes, pre-TCR signaling activates Nfatc1α expression but not Nfatc1ß expression, i.e. the two promoters controling Nfatc1 gene xpression are differently controled by pre-TCR signals. Nfatc1α gene expression in DN thymocytes is mainly regulated by the MAPK signaling pathway because activation of Nfatc1α is mediated by MEK-ERK signaling but opposed by JNK signaling. Calcineuirn-NFAT and p38 signaling pathways are not involved in Nfatc1α promoter regulation in DN thymocytes. In DP thymocytes, TCR signaling up-regulates Nfatc1 and Nfatc2 expression but down-regulates Nfatc3 expression. In DP thymocytes, TCR signaling activates Nfatc1α expression. The activation of Nfatc1α in DP thymocytes is mediated by NFATc1, but not or to a less degree by NFATc2 and NFATc3. MEK-ERK, JNK, and p38 signaling pathways are involved in Nfatc1α gene activation in DP thymocytes, probably by activating NFAT trans-activation activity. All these findings illustrate that in thymocytes the expression of NFAT transcription factors – which are essential for thymic development - is controled at multiple levels.
N2  - Wir haben in den experimentellen Arbeiten zu dieser Dissertation den Effekt der NFAT (Nuclear Factor of Activated T Cell)-Transkriptionsfaktoren auf die Expression der Rag (Recombination Activating)-Gene im Thymus der Maus untersucht. Die Proteine der beiden Rag-Gene, RAG1 und RAG2, sind entscheidend für die Bildung des TCR (T Zell-Rezeptor)-Repertoires, und ihre Expression wird durch die NFATs supprimiert. Während der Thymozyten-Entwicklung wird die Expression der Rag1- und Rag2-Gene in DN (double negative, CD4-8-) 3-Thymozyten induziert, in DN4-Thymozyten „herunterreguliert“, re-induziert in DP (double positive, CD4+8+)-Thymozyten und supprimiert in SP (single positive, CD4+8- oder CD4-8+) Thymozyten. Obwohl bekannt ist, dass der TCR-Signalweg die Expression von Rag1 und Rag2 in SP-Thymozyten supprimiert, sind die daran beteiligten Signale weitgehend unbekannt. In der vorliegenden Arbeit wurde gezeigt, dass sowohl der Calcineurin-NFAT-Signalweg als auch der MAP Kinase-Signalweg die Rag-Gen- „Herunterregulierung“ in DP-Thymozyten vermitteln. Beide Wege werden über TCR-Signale während der positiven Selektion aktiviert. Der Calcineurin-NFAT-Signalweg supprimiert die Genexpression von Rag1 und Rag2, wobei Rag1 stärker betroffen ist. Dabei ist eine synergistische Aktiviät zwischen den beiden NFAT-Transkriptionsfaktoren NFATc2 und NFATc3 im Calcineurin-NFAT-Signalweg notwendig, um die Rag Genexpression in DP Thymozyten „herunterzuregulieren“. Der Calcineurin-NFAT-Signalweg reguliert offensichtlich die Rag-Genexpression durch eine Unterdrückung der Rag anti-silencer-element-(ASE)-Aktivität und der Rag-Promotoraktivität. Auch die MEK-ERK-Signalkaskade des MAPK-Signalwegs ist an der Suppression des Rag- Gens in DP Thymozyten beteiligt, wobei der Mechanismus zu untersuchen bleibt. In DN-Thymozyten hingegen scheinen weder der Calcineurin-NFAT-Signalweg noch der MAPK-Signalweg an der Hemmung der Rag-Genaktivität beteiligt zu sein. Eine Beteiligung dieser beiden Signalwege bei der Rag-Gen-Aktivierung in DN-Thymozyten kann hingegen nicht ausgeschlossen werden. In DN-Thymozyten regulieren Prä-TCR-Signale eine stärkere Expression der beiden NFAT-Faktoren Nfatc1 und Nfatc2, wohingegen Nfatc3 unbeeinflusst bleibt. In DN-Thymozyten aktivieren die Prä-TCR-Signale die Expression von Nfatc1α, aber nicht von Nfatc1ß. Die Nfatc1α Genexpression wird vermutlich hauptsächlich über den MAPK-Signalweg reguliert, da eine Aktivierung von Nfatc1α über MEK-ERK Signale vermittelt wird und JNK Signale gegensätzlich wirken. Der Calcineurin-NFAT- und der p38-Signalweg spielen keine Rolle bei der Regulation von Nfatc1α in DN-Thymozyten. In DP-Thymozyten erfolgt durch TCR-Signale eine Aktivierung der Nfatc1- und Nfatc2- sowie eine Represson der Nfatc3-Genexpression. In DP-Thymozyten aktivieren die TCR-Signale die Nfatc1α Expression. Die Aktivierung von Nfatc1α in DP Thymozyten wird über NFATc1 autoreguliert. NFATc2 und NFATc3 sind daran wenig oder gar nicht beteiligt. Hingegen sind MEK-ERK-, JNK- und p38-Signalwege bei der Nfatc1α−Genaktivierung in DP-Thymozyten - wahrscheinlich durch die Aktivierung der NFAT Transaktivierungsaktivität - beteiligt. All diese Daten zeigen, dass die NFAT-Transkriptonsfaktoren einer komplexen Regulation in Thymozyten unterzogen sind, deren Entwicklung sie andererseits – wie z.B. durch die Suppression der Rag-Gene – maßgeblich beeinflussen.
KW  - NFAT
KW  - rag
KW  - thymus
KW  - Gen-Anordnung
KW  - NFAT
KW  - rag
KW  - thymus
KW  - gene regulation
Y1  - 2007
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-23691
ER  -