TY  - THES
A1  - Eckert, Martin
T1  - Zur Regulation und Expression von Aquaporinen unter Berücksichtigung des pflanzlichen Wasserhaushaltes
T1  - On the regulation and expression of aquaporins with regard to plant water relation
N2  - Die Methodik und Technik der Gaswechselmessung von Pflanzen wurde für den Modellorganismus Arabidopsis thaliana optimiert und für Untersuchungen zur Beteiligung des Aquaporins PIP1b an Wassertransportvorgängen während der Stomaöffnung verwendet. Die Messungen der Transpirationsraten von PIP1b-Antisense-Pflanzen ergaben keine Hinweise auf Veränderungen des zeitlichen Verlaufs der Stomaöffnung. Die Wasserpermeabilitäten von Schließzell-Plasmamembranen scheinen somit nicht von der Expression des Aquaporins PIP1b beeinflußt zu sein. - Gaswechselmessungen an Nicotiana tabacum NtAQP1-Antisense-Pflanzen zeigten eine Verringerung der Transpirationsraten im Licht und eine geringere Grundtranspiration im Dunkeln. Dies deutet auf eine Beteiligung von NtAQP1 am Wassertransport hin. - Ausgewählte Arabidopsis thaliana-Mutanten wurden hinsichtlich ihrer stomatären Antwort auf Rot- und Rot-/Blaulicht-Bestrahlung analysiert. Hierfür wurde ein Doppelbestrahlungs-Protokoll entwickelt. Vergleiche mit den Wildtypen ergaben signifikante Unterschiede bei der Phytochrom-Mutante phyA-103, der Abscisinsäure-Mutante aba3-2 und der Auxin-resistenten Mutante axr1-3. Ferner zeigte die Mutante npq1-2 nicht die beschriebene Abweichung der stomatären Antwort auf Blaulicht. - Die Expressionsmuster eines PIP1b-GFP-Reportergens in transgenen Arabidopsis thaliana-Pflanzen wurden analysiert. Hohe Promotor-Aktivitäten konnten in meristematischen Bereichen von Wurzel und Sproß, in Elementen der Leitbündel, in jungen Kotyledonen und in Staubblättern beobachtet werden. Es zeigte sich eine enge Korrelation zwischen PIP1b-Promotoraktivität und Streckungswachstum. - Eine Sequenzanalyse des NtAQP1-Promotors ergab Übereinstimmungen mit spezifischen Bindungsmotiven von MYB-ähnlichen Transkriptionsfaktoren. Mit Promotor-Reportergenen konnte die Beteiligung eines dieser Sequenzmotive an der GA- und ABA-induzierten Aktivierung des NtAQP1-Promotors gezeigt werden. Zur Analyse der Phytohormon-Wirkungen auf deletierte Promotorbereiche wurde ein duales Vektorsystem entwickelt und bei der transienten Transformation von BY2-Protoplasten eingesetzt. - Die Expression eines GFP::NtAQP1-Fusionsgens in BY2-Zellen zeigte die subzelluläre Lokalisation des Aquaporins in der Zytoplasmamembran. Ferner wurde Fusionsprotein in Vesikel-ähnlichen Strukturen beobachtet.
N2  - Gas exchange measurement of plants was optimized for the model organism Arabidopsis thaliana. Consequently, studies on the participation of aquaporin PIP1b in water transport processes became possible. The transpiration rates obtained for PIP1b anti-sense plants revealed no differences in the time course of stomatal opening. Thus, water permeabilities of guard cell plasma membranes seem not to be influenced by the extend of PIP1b expression. - Gas exchange measurement of the Nicotiana tabacum NtAQP1 anti-sense plants showed a reduced transpiration in response to light and a reduced basal transpiration in the dark. This indicates the participation of NtAQP1 in water movement. - Selected Arabidopsis thaliana mutants were analyzed with regard to their stomatal response to red, red/blue light irradiation. For that, a dual beam protocol was developed. A comparison of the mutant lines to the wild-type revealed significant differences for the phytochrome A (phyA-103), the abscisic acid (aba3-2) and the auxin resistent (axr1-3) mutants. Furthermore, the mutant line npq1-2 did not show the abnormal stomatal response to blue light reported previously. - The expression patterns of a PIP1b-GFP-reporter gene in transgenic Arabidopsis thaliana plants were analyzed. High promotor activities were obtained in areas of meristematic tissue in roots and shoot, in vascular elements, in young cotyledons and in stamina. A close correlation between PIP1b-promoter activity and cell elongation was obvious. - Sequence analysis of the NtAQP1 promoter discovered DNA-motifs that correspond to specific binding sites of MYB-related transcriptional activators. By using promotor-reporter constructs, the involvement of one of this motifs in a GA- and ABA-induced increase of NtAQP1-promoter activity could be shown. In order to elucidate the effects of phytohormones on deleted promoter elements a dual vector system has been created, which was employed in the transient transfection of BY2-protoplasts. - The expression of a GFP::NtAQP1 translational fusion in BY2-cells revealed a subcellular location in the cytoplasmic membrane. Furthermore, the protein-fusion was recorded in small vesicle-like structures.
KW  - Pflanzen
KW  - Wasserhaushalt
KW  - Aquaporine
KW  - Genexpression
KW  - Genregulation
KW  - aquaporin
KW  - wasserhaushalt
KW  - stomata
KW  - GFP
KW  - protoplasten
KW  - transformation
KW  - aquaporins
KW  - water relation
KW  - stomata
KW  - GFP
KW  - protoplast transformation
Y1  - 2000
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-1114
ER  - 
TY  - THES
A1  - Fuchs, Sibylle Maria
T1  - Untersuchungen zur Regulation von Shiga-Toxin 2 und zur Attenuierung von enterohämorrhagischen Escherichia coli
T1  - Investigation of Shiga toxin 2 regulation and attenuation of enterohaemorrhagic Escherichia coli
N2  - Enterohämorrhagische Escherichia coli (EHEC) gehören zu den wichtigsten der sich in jüngster Zeit verbreitenden Pathogene und verursachen die verschiedensten Durchfallerkrankungen von unblutiger Diarrhö bis zu hämorrhagischer Kolitis, oftmals unter Ausprägung von lebensbedrohlichen extraintestinalen Symptomen wie dem hämolytisch-urämischen Syndrom. Die wichtigsten Virulenzfaktoren dieser Pathogene sind Shiga-Toxine (Stx) und Faktoren, die an der Ausprägung der sog. "attaching and effacing"-Läsionen auf Darmepithelzellen beteiligt sind. Vor allem Kinder und ältere Menschen sind von den Infektionen, die häufig in Form von Ausbrüchen auftreten, betroffen. Die Übertragung erfolgt meist über fäkal kontaminierte Nahrungsmittel. Da die Behandlung von EHEC-Infektionen mit manchen Antibiotika die Entwicklung der extraintestinalen Symptome noch verstärken kann, wäre die Impfung gefährdeter Personen der beste Weg für die Bekämpfung dieser Erreger. Eine weitere Möglichkeit der Prävention wäre die Eradikation dieser Organismen in ihren asymptomatischen Wirten, über die EHEC in die menschliche Nahrungskette gelangen können. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war unter anderem die Etablierung der Grundlagen für einen Lebendvakzinstamm zur Prävention von EHEC-Infektionen. Zu diesem Zweck wurden unterschiedliche Strategien mit dem Ziel verfolgt, einen Stx2-produzierenden EHEC-Stamm zu attenuieren. Eine Attenuierungsstrategie für EHEC ist die direkte Ausschaltung von Virulenzfaktor-Strukturgenen wie den Toxingenen. Zu diesem Zweck wurde eine stx2-negative Mutante des EHEC-Stammes O157:H7 86-24 durch eine Deletion im Zentrum des stx2-Genclusters konstruiert, was zur Fusion der 154 N-terminalen Aminosäuren von StxA2 mit den 62 C-terminalen Aminosäuren von StxB2 führte. Die Charakterisierung der Mutante zeigte, daß der Toxin-konvertierende Bakteriophage noch intakt war. Das Fusionsprotein hatte seine zytotoxische Aktivität zwar vollständig verloren, konnte jedoch durch Stx2-spezifisches Schweineantiserum detektiert werden. Daraus wurde geschlossen, daß das mutierte Protein einen Teil seiner antigenen Strukturen behalten hatte und daß es potentiell für die Impfung gegen Stx2-spezifische Schädigungen verwendet werden könnte. Eine weitere Strategie mit dem Ziel der Attenuierung von EHEC-Stämmen war die Deletion von Genen, die in die Regulation von Virulenzfaktoren involviert sind. Auf diese Weise sollte die Expression von Pathogenitätsfaktoren verhindert werden. Als erstes wurde versucht, einen postulierten bakteriophagenkodierten toxinspezifischen Regulator zu identifizieren und zu charaktierisieren, der die Fähigkeit besaß, die Expression eines stx2-spezifischen Reportergens nach der Induktion des Phagen zu steigern. Eine Transposonmutagenese des Stx2-konvertierenden Phagen 933W ergab verschiedene Phagenmutanten mit veränderter Expression des Reportergens nach Induktion des Phagen. Die Expressionsveränderung korrelierte nur bedingt mit der Veränderung der Produktion von Toxin oder Phagenpartikeln. Das Transposon der am stärksten in ihrer Reportergenexpression reduzierten Mutante war im ORF L0065 inseriert, der unmittelbar "upstream" von den Phagengenen int/xis lokalisiert ist. Der klonierte wildtypische ORF war nicht in der Lage, die Transposonmutante in trans zu komplementieren. Daraus wurde geschlossen, daß der Phänotyp der Mutante durch einen polaren Effekt des Transposons auf int/xis bedingt sein könnte, da eine reduzierte Phagengenomexcision eine Verminderung der Phageninduktion verursachen würde, was sich entsprechend auf die Reportergenexpression auswirken könnte. Neely et al. (1998) identifizierten den Phagen-Antiterminator Q als einen möglichen Kandidaten für den postulierten phagenkodierten stx2-Regulator. Eine Deletion dieses zentralen Phagenregulators könnte durch die Störung der regulären Phagenfunktionen zur Attenuierung von EHEC beitragen. Als zweites wurde in einem Projekt von Dr. I. Mühldorfer anhand von recA-negativen Mutanten der EHEC-Stämme O157:H7 86-24 und EDL933 in verschiedenen Mäusemodellen demonstriert, daß die Deletion von recA einen massiven Virulenzverlust und damit eine Attenuierung der Stämme zur Folge hatte. Die dadurch bedingte drastische Reduktion der Toxinproduktion konnte indirekt auf das Fehlen von recA zurückgeführt werden. Im Gegensatz dazu veränderte die Deletion von recA im UPEC-Stamm O6:K15:H31 536 die Virulenz dieses Stammes nicht. Im Rahmen dieser Arbeit erfolgte die Auswertung der Ergebnisse der Virulenztests. Die Deletion von recA ist außerdem eine wichtige Sicherheitsmaßnahme für eine Prävention der Integration von Fremd-DNA in Lebendvakzine und damit für die Verhinderung der Reversion dieser Stämme zur Pathogenität. Als drittes wurden die Auswirkungen der Deletion des Gens leuX, das für die seltenere Leucin-spezifische tRNA5Leu kodiert, auf die Expression von EHEC-Virulenzfaktoren anhand einer leuX-Deletionsmutante des EHEC-Stammes O157:H7 86-24 untersucht. Die Deletion dieser tRNA im UPEC-Stamm 536 führt wegen der dadurch reduzierten Expression verschiedener Virulenzfaktoren zu einer Attenuierung des Stammes. Es wurde gezeigt, daß wie in UPEC auch in EHEC die Produktion von Flagellen und Enterobaktin beeinträchtigt war. Zusätzlich war die Häminverwertung reduziert. Außerdem verminderte die Deletion von leuX die Expression nicht-identifizierter Proteine der äußeren und inneren Membran sowie eines mit Typ 1-Fimbrien-spezifischem Serum kreuzreaktiven Antigens. Im Gegensatz dazu wurden die Stx2-Produktion sowie die in vivo-Virulenz des Stammes in Mäusen nicht beeinflußt. Die Enterohämolyse sowie die Expression von Intimin waren verstärkt. Die Expression der typischen EHEC-Virulenzfaktoren war demnach in der leuX-Mutante nicht reduziert. Der Einfluß von leuX auf die Expression dieser Faktoren war offensichtlich nicht auf eine Translationsreduktion durch die fehlende Bereitstellung der tRNA beschränkt, sondern scheint weitere Mechanismen zu involvieren. Eine wirkliche Attenuierung von EHEC kann durch die Deletion von leuX wahrscheinlich nicht erzielt werden.
N2  - Enterohaemorrhagic Escherichia coli (EHEC) are important emerging pathogens responsible for the development of diarrheal diseases, ranging from unbloody diarrhea to hemorrhagic colitis, and of life-threatening extraintestinal complications like the hemolytic-uremic syndrome. The most important virulence factors of this pathogen are the mostly phage-encoded Shiga toxins (Stx) and the factors involved in the development of so-called "attaching and effacing lesions" on gut epithelial cells. Children and the elderly are mainly affected by these infections, which often occur as outbreaks. The infections are predominantly transmitted by fecally contaminated food. The treatment of EHEC infections with some antibiotics may promote the development of extraintestinal complications. Therefore, the best way to combat this infectious agent would be the vaccination of the endangered people. Another way would be the eradication of the organism in its asymptomatic carrier animals involved in the transmission of EHEC into the human food chain. The objective of this thesis was to lay the basis for the development of a life vaccine strain for people or cattle against EHEC infections. Therefore, different strategies aiming at the attenuation of a Stx2-producing EHEC wildtype strain were followed. One strategy for the attenuation of EHEC is the direct knockout of virulence factor structural genes, like the toxin genes. Therefore, a stx2-negative mutant of the EHEC strain O157:H7 86-24 was constructed by deleting the central part of the stx2 gene cluster, leading to the fusion of the 154 N-terminal aminoacids of StxA2 with the 62 C-terminal aminoacids of StxB2. The characterisation of the mutant revealed that the toxin-converting bacteriophage was still intact, but that the fusion protein had completely lost its cytotoxic activity and that it could be detected using Stx2-specific pig antiserum. It has been concluded that the respective mutant protein had kept part of its antigenic structure and that it could potentially be used for vaccination against Stx2-specific damage. Another strategy aiming at the attenuation of EHEC-strains was the deletion of genes involved in the regulation of virulence factors in order to prevent the expression of the respective factors. Firstly, the identification and characterisation of a formerly postulated bacteriophage-encoded toxin-specific regulator which had the capability to induce the expression of a stx2-specific reporter gene after induction of the phage was attempted. A transposon-mutagenesis of the Stx2-converting phage 933W yielded a variety of phage mutants with altered expression of the reporter gene upon phage induction. Toxin production as well as the capability to produce phage particles did not correlate well with the reporter gene phenotypes. The transposon of the mutant with the lowest induction of the reporter gene was inserted into ORF L0065 located immediately upstream of the phage's int/xis genes. The cloned wildtype ORF was not able to trans-complement the transposon mutant. It was concluded that the mutant's phenotype was due to a reduced excision of the phage genome caused by a polar effect of the transposon on int/xis and therefore reduced phage induction leading to reduced reporter gene induction. Neely et al. (1998) identified the phage antiterminator Q as a possible candidate for the postulated phage-encoded stx2 regulator. The specific deletion of this general phage regulator might help to attenuate EHEC by disturbing regular phage functions. Secondly, recA-negative mutants of the EHEC-strains O157:H7 86-24 and EDL933 were examined in different mouse models as part of a project of Dr. I. Muehldorfer. It was demonstrated that the deletion of recA brought about a massive virulence loss due to a drastic reduction of toxin production, which was indirectly caused by the lack of recA. Thus, the deletion of recA attenuates pathogenic EHEC strains in the mouse model. In contrast, the deletion of recA in UPEC strain O6:K15:H31 536 did not alter the virulence of this strain. The analysis of the revealed virulence data was performed as part of this thesis. In addition, the deletion of recA is an important safety measurement for preventing the integration of foreign DNA into attenuated strains and thus, it helps preventing reversion of the vaccine to pathogenicity. Thirdly, the consequences of a deletion of the gene leuX coding for the minor Leucin specific tRNA5Leu on the expression of virulence factors in EHEC were examined by the construction and characterisation of an EHEC O157:H7 86-24 leuX-deletion mutant. In UPEC strain 536, the deletion of this tRNA lead to an attenuation of this strain due to reduced expression of diverse virulence factors. It was demonstrated that in EHEC, like in UPEC, the production of flagella and enterobactin was reduced. In addition, Hemin utilisation was impaired. The deletion of leuX also diminished the expression of various proteins of the outer and inner membrane as well as of an antigen cross-reacting with serum specific for type 1-fimbriae. In contrast, it did not influence the production of Stx2 as well as the in vivo pathogenicity of the strain in mice. Enterohaemolysis and the expression of Intimin were enhanced. Thus, it was demonstrated that the typical EHEC virulence factors were not reduced in the leuX mutant. In addition, it became obvious that the impact of leuX on the expression of the respective genes is not only based on a translational reduction due to a lack of tRNA availability but seems to involve further mechanisms. We concluded that apparently, an attenuation of EHEC is not possible by the deletion of leuX.
KW  - EHEC
KW  - STEC
KW  - Attenuierung
KW  - Virulenzfaktor
KW  - Genexpression
KW  - Enterhämorrhagische Escherichia coli
KW  - EHEC
KW  - STEC
KW  - Shiga-Toxin 2
KW  - Stx2
KW  - Stx2-Mutante
KW  - Regulation
KW  - Phage
KW  - lysogen
KW  - Phageninduktion
KW  - Enterohaemorrhagic Escherichia coli
KW  - EHEC
KW  - STEC
KW  - shiga toxin 2
KW  - Stx2
KW  - Stx2-mutant
KW  - regulation
KW  - phage
KW  - lysogen
KW  - phage induction
Y1  - 2000
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-1303
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kränzler, Hans-Marcus
T1  - Untersuchungen zur Regulation der Biofilmbildung bei Staphylokokken
T1  - Investigation of the regultion of the Staphylococcal Biofilmformation
N2  - Staphylokokken sind in erster Linie Saprophyten, welche die Haut und Schleimhäute des Menschen besiedeln und dort eine wichtige Rolle für das Gleichgewicht der gesunden Mikroflora spielen. Gleichzeitig haben sie sich aber auch zu den häufigsten Verursachern nosokomialer Infektionen entwickelt. Vor allem S. aureus und S. epidermidis verursachen Erkrankungen, die von leichten Haut- und Wundinfektionen bis hin zu lebensbedrohlichen Infektionen wie Pneumonien, Sepsis oder Endokarditis reichen. Infektionen durch S. epidermidis treten dabei meist in Verbindung mit Fremdkörpern wie Kathetersystemen, künstlichen Gelenken und Herzklappen auf. In diesem Zusammenhang scheint vor allem die Fähigkeit, einen Biofilm auf diesen Fremdkörpern bilden zu können eine große Rolle für die Pathogenese zu spielen. Die Therapie von Staphylokokken-Infektionen wird zunehmend durch die ausgeprägte Antibiotikaresistenz dieser Erreger erschwert, die sich mittlerweile auch auf Reserveantibiotika wie Daptomycin, Synercid® (Quinupristin/Dalfopristin) oder Linezolid erstreckt. In der Vergangenheit wurde gezeigt, dass subinhibitorische Konzentrationen des Streptogramin-Antibiotikums Synercid® die Biofilmbildung in S. epidermidis induzieren. Darüber hinaus mehren sich die Hinweise auch bei anderen Bakterien, dass geringe Antibiotika-Konzentrationen, wie sie in natürlichen Habitaten wie zum Beispiel im Boden vorkommen, wichtige Signale bei der Kommunikation von Bakterien untereinander darstellen und möglicherweise eine Funktion bei der Modulation des Metabolismus im Kampf um Nährstoffe ausüben. In dieser Promotionsarbeit sollte daher exemplarisch, mit Hilfe der erst seit kurzem zur Verfügung stehenden DNA-Mikroarray-Technik, der Effekt von subinhibitorischen Synercid®-Konzentrationen auf die globale Genexpression von S. epidermidis und S. aureus analysiert werden. Dabei stand vor allem die Wirkung auf die Biofilmbildung und die Identifikation neuer, an der Biofilmbildung beteiligter Komponenten im Mittelpunkt. Die Ergebnisse zeigen, dass subinhibitorische Synercid®-Konzentrationen bei S. aureus, im Gegensatz zu S. epidermidis, zu einer reduzierten Biofilmbildung führen. Bei beiden Arten ist jedoch die unterschiedliche Biofilmbildung durch eine ausgeprägte Veränderung der allgemeinen Genexpression begleitet. Vor allem war eine starke Induktion von Genen zu beobachten, die für Proteine des Translationsapparates kodieren. Außerdem waren Gene des Nukleotid-Stoffwechsels, der Aminosäure-Synthese und des Kohlenstoff-Metabolismus unterschiedlich reguliert. Des Weiteren konnte mit Hilfe von HPLC-Analysen sowohl bei S. epidermidis als auch bei S. aureus eine reduzierte Konzentration des Signalmoleküls Guanosin-3-5-bisphosphat (ppGpp) festgestellt werden. ppGpp spielt vor allem bei der Kontrolle und Anpassung des Stoffwechsels an Wachstumsbedingungen, wie zum Beispiel das Nährstoffangebot, eine wichtige Rolle. Die Ergebnisse legen nahe, dass die Inaktivierung der ribosomalen Proteine durch Synercid® die reduzierte ppGpp-Konzentration bedingt, was zum einen zur verstärkten Bildung ribosomaler Proteine führt und zum anderen den Zellstoffwechsel in einer Weise beeinflusst, der eine vermehrte extrazelluläre Polysaccharid-Synthese und damit Biofilmbildung ermöglicht. Zusammenfassend zeigen die hier vorgestellten Daten, dass die unterschiedliche Beeinflussung der Biofilmbildung bei S. epidermidis und S. aureus sehr wahrscheinlich durch verschiedene Regulationswege des ica-Operons und/oder unterschiedliche katabolische Fähigkeiten bedingt werden. Die Ergebnisse belegen weiterhin, dass die Wirkung von Antibiotika weit über deren bekannte inhibitorische Effekte hinausgeht und vor allem den Stoffwechsel der Bakterien dramatisch beeinflußt. Die Konsequenzen dieser Befunde sowohl für das Verständinis von mikrobiologischen Konsortien in Ökosystemen als auch für die Anwendung von Antibiotika in der Medizin sind noch nicht abzusehen, bieten jedoch eine interessante Grundlage für weitere experimentelle Arbeiten.
N2  - Staphylococci are common inhabitants of the human skin and mucosal membranes, as well as the most prevalent causes of nosocomial infections. The infections mainly caused by S. aureus and S. epidermidis range from mild skin infections to life-threatening infections, like pneumonia, bacteremia or endocarditis. Especially S. epidermidis is the primary pathogen involved in medical device associated infections. In this context, the ability to form a biofilm seems to be crucial. The prevalent antibiotic resistances of Staphylococci poses an increasing challenge to medicine in recent years. The remaining effective antibiotics to treat staphylococci infections are last resort antibiotics, such as daptomycine, Synercid® and linezolid. However, staphylococci isolates with intermediate and high resistances towards these antibiotics have already been reported. There are several lines of evidence that, beside their killing activity, antibiotics have a modulating effect on the metabolism of bacteria when applied in low concentrations. Hence, the impact of this natural compounds on bacteria have to be analysed in more detail in order to provide insights into their mode of action and how bacteria respond to these compounds. Former studies showed, that biofilm formation of staphylococci is influenced by environmental factors, such as temperature, osmolytic stress and the availability of glucose or oxygen, as well as by subinhibitory concentrations of antibiotics. In this context it was shown, that low concentrations of tetracycline, erythromycine and Synercid® induce biofilm formation of S. epidermidis. The aim of this study was to investigate the effect of subinhibitory concentrations of Synercid® on biofilm formation and global gene expression of S. epidermidis and S. aureus. For this purpose DNA microarrays were used to identify and characterise the mechanisms by which Synercid® alters biofilm formation. Furthermore, this studies should lead to the identification of new factors involved in biofilm formation of staphylococci. The data presented here, demonstrate that subinhibitory concentrations of Synercid® reduce biofilm formation in S. aureus, while inducing it in S. epidermidis. The altered biofilm formation is accompanied by a strong impact on the overall gene expression of both species. Especially the expression of genes encoding proteins of the translational apparatus were increased. In addition, genes encoding proteins of the nucleotide metabolism, amino acid biosynthesis and carbohydrate utilisation were affected. Furthermore, HPLC analyses revealed a decreased concentration of the small nucleotide signal molecule guanosine-3-5-bisphosphate (ppGpp) in S. aureus and S. epidermidis under the influence of Synercid®. ppGpp is involved in the control and adaptation of cellular metabolism to changing growth conditions. We hypothesise that the reduced concentrations of ppGpp is due to the inactivation of ribosomal proteins, as a result of Synercid® binding, and mediates on the one hand the increased production of proteins of the translation apparatus and on the other hand effects the cellular metabolism in a way that enable the cells to produce more extracellular polysaccharides resulting finally in an enhanced biofilm formation. In summary, the data presented here show that the differential effect of Synercid® on biofilm formation of S. epidermidis and S. aureus is most likely due to a differential regulation of the ica operon and/or different catabolic abilities. Moreover the data suggest that the effect of antibiotics is more than the sole interaction with a target structure, but influence gene expression and metabolism of bacteria more globally. The consequences of these findings for the comprehension of the interplay in microbial communities as well as for the clinical use of antibiotics is far from being understood. However, the results of this work might provide an interesting basis for future experimental work elucidating these interferences.
KW  - Staphylococcus
KW  - Biofilm
KW  - Genexpression
KW  - Staphylokokken
KW  - Biofilmbildung
KW  - Quinupristin/Dalfopristin
KW  - subinhibitorische Antibiotikakonzentrationen
KW  - Staphylococcus
KW  - biofilmformation
KW  - Quinupristin/Dalfopristin
KW  - subinhibitory antibiotikkonzentrations
Y1  - 2006
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-18784
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TY  - THES
A1  - Bahr, Chris
T1  - Untersuchungen zur Expression und subzellulären Lokalisation von Isoformen des Adaptorproteins Kanadaptin
T1  - Expression and subcellular localization of isoforms of the adaptor protein kanadaptin
N2  - Auf der Suche nach Bindeproteinen des renalen HCO3-/Cl- Anionenaustauschers 1 (renAE1) wurde 1998 von Chen et al. in der Maus das Protein Kanadaptin entdeckt. Immunzytochemisch ließ sich Kanadaptin in der Niere des Kaninchens nur im Zytoplasma des Sammelrohrepithels nachgewiesen. In renAE1-exprimierenden, säuresezernierenden Schaltzellen (A-Schaltzellen) beobachtete man eine zusätzlich vesikuläre Immunfluoreszenz. Eine Immunfluoreszenz der basolateralen Membran, wie sie für renAE1 typisch ist, wurde nicht entdeckt. Aufgrund der Tatsache, dass es sich bei den granulären Strukturen um renAE1-positive Vesikel handelte, wurde von Chen et al. postuliert, dass Kanadaptin am Transport von renAE1 zur basolateralen Plasmamembran säuresezernierender Schaltzellen beteiligt ist. Kanadaptin wurde wenige Jahre später in nicht renAE1-exprimierenden, kultivierten Zellen auch im Zellkern detektiert. Die nukleäre Translokation erfolgte abhängig von Importin a/b und von einer aminoterminalen Kernlokalisationssequenz (NLS). In der vorliegenden Arbeit wurde die Expression von Kanadaptin detailiert untersucht. In allen uns zur Verfügung stehenden humanen Zelllinien (z. B. U-373, SW-480 und Hep-G2, A-431, MCF-7, PC-3) wurde Kanadaptin sowohl auf Protein- als auch auf Transkriptionsebene (RT-PCR) nachgewiesen. In Mäuseembryonen wurde Kanadaptin im Western-Blot erstmals am 9. Embryonaltag detektiert. An gefriergetrockneten Epon-Semidünnschnitten der Rattenniere wurde bei immunzytochemischen Untersuchungen überraschenderweise eine besonders starke Immunreaktivität in epithelialen Zellen des proximalen Tubulus gefunden, nicht aber im Sammelrohrepithel, einschließlich der renAE1-exprimierenden A-Schaltzellen. In allen Kanadaptin-positiven Zellen war die Immunfluoreszenz von granulärer Struktur. Eine nukleäre Immunreaktion, wie sie für kultivierte Zellen beschrieben wurde, ließ sich nicht beobachten. Mit Hilfe eines gegen die Cytochromoxidase Untereinheit I gerichteten Antikörpers konnten die granulären Strukturen als Mitochondrien identifiziert werden. Durch Änderung der Fixierungs- und Permeabilisierungsbedingungen konnte in kultivierten Zellen neben der nukleären Lokalisation Kanadaptin immunzytochemisch auch in Mitochondrien nachgewiesen werden. Immunelektronenmikroskopische Untersuchungen zeigten schließlich, dass Kanadaptin in Mitochondrien lokalisiert. Auch in Mitochondrien kultivierter Zellen und im Darmepithel der Ratte wurde Kanadaptin biochemisch nachgewiesen. Neben dem in verschiedenen Geweben/Zellen der Ratte und des Menschen detektierten Kanadaptin mit einem Molekulargewicht von 57 kD wurde aus retinsäure-behandelten menschlichen teratokarzinomen Hodenzellen (NT2/D1 Zellen) eine neue 89 kD-Isoform von Kanadaptin isoliert. Beide Kanadaptin-Isoformen sind stark homolog zueinander und besitzen eine fast identische Domänenstruktur. Gegenüber dem Kanadaptin der Maus enthält die menschliche Isoform jedoch eine aminoterminale Extension von 264 Aminosäuren sowie eine 25 Aminosäuren umfassende karboxyterminale Insertion. Innerhalb der aminoterminalen Extension konnte eine Gabelkopfdomäne (FHA-Domäne) identifiziert werden. FHA-Domänen sind phosphorylierungsabhängige Protein-Protein-Bindedomänen und finden sich hauptsächlich in nukleären Proteinen. Basierend auf diesen Erkenntnissen, lag der Fokus im zweiten Teil der Arbeit auf Untersuchungen zur subzellulären Lokalisation von humanem Kanadaptin, mit besonderer Berücksichtigung des FHA-Domänen-enthaltenen Aminoterminus. Hierzu wurde die humane Kanadaptin-cDNA aus retinsäurebehandelten NT2/D1-Zellen mit Hilfe der RT-PCR kloniert und in eukaryontische Expressionsvektoren inseriert. Subzelluläre Lokalisations-untersuchungen an transient transfektierten Zellen ergaben, dass die menschliche Isoform im Zellkern lokalisiert. Weitere Lokalisationsstudien zeigten, dass die nukleäre Akkumulation der Kanadaptin-Isoformen durch unterschiedliche NLSs reguliert wird. So zeigten frühere Untersuchungen, dass die Translokation vom Kanadaptin der Maus fast vollständig von der aminoterminalen NLS1 abhängig ist (Hübner et al., 2002). Im Gegensatz dazu war die nukleäre Lokalisation der humanen Kanadaptin-Isoform NLS1 unabhängig. Den größten Einfluß zeigte die karboxyterminale NLS2. Ein Grund dafür ist möglicherweise eine zusätzliche karboxyterminale Insertion, die die humane Kanadaptinisoform gegenüber dem Kanadaptin der Maus besitzt. Diese könnte dazu führen, dass die karboxyterminale NLS2 für die Kerntranslokationsmaschinerie besser zugänglich ist. Die Untersuchungen zeigten darüber hinaus, dass der FHA-Domäne enthaltene Aminoterminus möglicherweise an nukleäre Strukturen bindet.
N2  - Mouse kanadaptin (mKan) has recently been identified as a cytoplasmic adaptor protein reported to bind to the kidney HCO3-/Cl- anion exchanger 1 (kAE1). Interestingly, mKan was found in the nucleus of cultured cells. Nuclear translocation of mKan depends on a nuclear localization signal (NLS) and is mediated by members of the importin family. In this study we have shown by Western-blot analysis and RT-PCR that kanadaptin is expressed in all cultured cells tested (e. g. U-373, SW-480 and Hep-G2, A-431, MCF-7, PC-3). Expression of kanadaptin was also detected by Western-blot analysis early in embryonic development. In the kidney of the rat the most intense immunofluorescence for kanadaptin was found in cells of the proximal tubule. Immunostaining revealed strong signals for kanadaptin in association with mitochondria. However, nuclear staining, as it has been described for cultured cells, was not observed. In order to reveal mitochondrial localization of kanadaptin in cultured cells, the protocol for permeabilization was changed. Dependent on the type of the protocol used for fixation/permeabilization of cultured cells kanadaptin was found either in nuclei or in mitochondria. That kanadaptin is not simply attached to the mitochondrial surface was demonstrated by immunoelectron microscopy, which showed intra-mitochondrial localization of kanadaptin. Apart from the immunocytochemical studies, mitochondrial localization of kanadaptin was additionally demonstrated by immunoblotting of mitochondrial fractions obtained from cultured cells an epithelial cells of rat intestine. Recently, a new 85 kD isoform of mKan was isolated from retinoic acid (RA) treated human teratocarcinoma cells (NT2/D1 cells). HumKan and mKan display a conserved domain structure. Additionally, humKan contains an amino-terminal extension of 264 amino acids. This extension harbours a forkhead associated (FHA) domain. FHA domains are diverse protein-protein interaction modules known to be involved in nuclear signalling and DNA binding. This prompted us to isolate the cDNA encoding humKan from RA-induced NT2/D1 cells by RT-PCR and to assess its subcellular distribution in cultured cells, using full-length humKan with or without green fluorescent protein (GFP) as a fusion tag, as well as truncation derivatives thereof. We found full-length humKan with and without GFP-tag to be exclusively nuclear. Additionally, the studies revealed, that nuclear accumulation of humKan differs from that of mKan. While nuclear accumulation of mKan is dependent on the aminoterminal NLS, NLS1, nuclear translocation of humKan seems to occure through the carboxy-terminal NLS, NLS2. Beside the amino-terminal extension, humKan additionally contains a carboxy-terminal insertion of 25 amino acids near NLS2, which could possibly account for the differences of NLS-dependent nuclear translocation of humKan vs. mKan. The subcellular localization studies also revealed that the FHA-Domain containing amino-terminus of humKan may contain a nuclear retention sequence.
KW  - Kanadaptin
KW  - Genexpression
KW  - kanadaptin
KW  - renAE1
KW  - Retinsäure
KW  - teratokarzinome Zellen
KW  - FHA-Domäne
KW  - kanadaptin
KW  - kAE1
KW  - retinoic acid
KW  - teratocarcinoma cells
KW  - FHA domain
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-5310
ER  - 
TY  - THES
A1  - Tranziska, Ann-Kathrin
T1  - Untersuchungen zum molekularen Pathomechanismus der SMA durch Anaylse der Smn-Interaktionspartner hnRNP-R und hnRNP-Q
T1  - Research on the pathomechanism of SMA by analysing the Smn interaction partners hnRNP-R and hnRNP-Q
N2  - Spinale Muskelatrophie (SMA), die häufigste autosomal rezessive neuromuskuläre Erkrankung bei Kindern und jungen Erwachsenen, wird durch Mutationen in der telomeren Kopie des survival motor neuron (SMN1) Gens auf dem humanen Chromosom 5 verursacht. Anders als bei Mäusen, welche nur ein Smn Gen haben, gibt es beim Menschen eine zweite Kopie (SMN2). Das Genprodukt dieser zweiten Kopie wird am C-Terminus bevorzugt alternativ gespleißt. Es bringt nur eine kleine Menge des vollständigen SMN Proteins hervor. Der Grund, warum eine reduzierte Menge des ubiquitär exprimierten SMN Proteins speziell zu einer Motorneuronendegeneration führt, ohne andere Zelltypen gleichermaßen zu betreffen ist noch immer nicht bekannt. Mit Hilfe der Yeast-Two-Hybrid Technik wurden die beiden heterogenen nukleären Ribonukleoproteine hnRNP-R und hnRNP-Q als neue SMN-bindende Proteine identifiziert. Diese beiden hochhomologen Proteine waren bereits bekannt und stehen in Verbindung mit dem RNA Metabolismus, im Speziellen: Editing, Transport und Spleißing. hnRNP-R und -Q interagieren mit Wildtyp Smn, aber nicht mit trunkierten oder mutierten Smn Formen, welche in SMA-Patienten gefunden wurden. Beide Proteine werden in den meisten Geweben exprimiert. Im Rückenmark von Mäusen ist die stärkste Expression am neunzehnten embryonalen Tag zu beobachten. Interessanterweise ist hnRNP-R hauptsächlich in den Axonen von Motoneuronen zu finden und kolokalisiert dort mit Smn. Im Mausmodell für die SMA konnte gezeigt werden, dass sich die Motoneurone von erkrankten Mäusen hinsichtlich der Morphologie ihrer Neuriten von solchen aus Wildtyp Mäusen unterscheiden. Werden hnRNP-R oder hnRNP-Q in kultivierten Nervenzellen exprimiert, so fördern sie das Wachstum von Neuriten. Bei SMA-Patienten ohne Mutation im SMN Gen konnte allerdings weder Mutation noch Deletion in hnRNP-R oder hnRNP-Q nachgewiesen werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit können entscheidend zu einem besseren Verständnis der motoneuronen spezifischen Funktion von Smn bei der SMA beitragen.
N2  - Spinal muscular atrophy (SMA), the most common hereditary motor neuron disease in children and young adults is caused by mutations in or loss of the telomeric survival motor neuron (SMN1) gene on human chromosome 5. The human genome, in contrast to mouse, contains a second SMN gene (SMN2) which is transcribed into an mRNA, that is predominantly alternatively spliced at the C-terminus. Therefore, it gives rise to low levels of full-length SMN protein. The reason why reduced levels of the ubiquitously expressed SMN protein lead to specific motor neuron degeneration without affecting other cell types is still not understood. Using yeast two-hybrid techniques, hnRNP-R and the highly related hnRNP-Q were identified as novel SMN interaction partners. These highly homologous proteins were known before in the context of RNA metabolism, in particular: editing, transport and splicing. HnRNP-R and -Q interact with wildtype Smn but not with truncated or mutant Smn forms identified in SMA patients. Both proteins are expressed in most tissues. In the mouse spinal cord the expression peaks at embryonic day nineteen. Interestingly, hnRNP-R is predominantly located in axons of motor neurons where it co-localises with Smn. It could be shown in mouse models for SMA that motor neurons of affected mice differ from wildtype mice in the morphology of their neurites. When hnRNP-R or hnRNP-Q were expressed in neuronal cells they promote neurite outgrowth. However, no mutation or deletion could be found in the genes for hnRNP-R or hnRNP-Q of SMA patients without mutations in the SMN gene. The results of this thesis could help to understand the specific Smn function in motoneurons.
KW  - Spinale Muskelathropie
KW  - Genexpression
KW  - SMA
KW  - Smn
KW  - hnRNP-R
KW  - hnRNP-Q
KW  - SMA
KW  - Smn
KW  - hnRNP-R
KW  - hnRNP-Q
Y1  - 2004
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-8256
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TY  - THES
A1  - Lindner, Karin
T1  - Untersuchungen zum Einfluss der ATP-abhängigen Protease ClpXP auf die  Regulation und Expression Virulenz-assoziierter Gene des uropathogenen E. coli Stammes 536
T1  - Influence of the ATP-dependent protease ClpXP on regulation and expression of virulence-associated genes of uropathogenic E. coli strain 536
N2  - Die ATP-abhängige Serinprotease ClpXP ist für die Kontrolle und Verfügbarkeit einer großen Anzahl von Enzymen und regulatorischer Proteine sowie für den Abbau fehlge-falteter Proteine verantwortlich. Sie besteht aus zwei Komponenten, der Protease ClpP und der ATPase ClpX, welche für die Substratspezifität verantwortlich ist und zusätzlich als Chaperon wirken kann. Durch den gezielten Abbau globaler Regulatoren wie dem alternativen Sigmafaktor RpoS kommt die regulatorische Funktion der Protease auf post-translationaler Ebene zum Tragen. Um den Einfluss der Protease ClpXP auf die Virulenz-eigenschaften uropathogener Escherichia coli zu studieren, wurde der uropathogene E. coli Stamm 536 als Modellorganismus verwendet. Uropathogene E. coli Stämme werden als häufigste Erreger von Harnwegsinfektionen des Menschen beschrieben. Der E. coli Stamm 536 (O6:K15:H31) unterscheidet sich von apathogenen Stämmen durch die Anwesenheit von bislang sechs charakterisierten Pathogenitätsinseln (PAIs), die für eine Reihe verschiedener Virulenzfaktoren wie Prf- und S-Fimbrien, alpha-Hämolysin, dem Kapselantigen K15 und Eisenaufnahmesystemen kodieren. Zudem exprimiert der Stamm Curli-Fimbrien, eine Flagelle vom Serotyp H31 und ist aufgrund seines glatten Lipopolysaccharid Phänotyps (O6 Antigen) serumresistent. Ziel dieser Arbeit war es, den Einfluss der Protease ClpXP auf die Regulation und Expression Virulenz-assoziierter Gene des E. coli Stammes 536 sowohl auf Protein-, als auch auf Transkriptebene näher zu charakterisieren. Um den Einfluss der clpX- und clpP-Deletion auf die Proteinexpression des E. coli Stammes 536 zu untersuchen, wurde die Methode der zweidimensionalen (2-D) Gelelektrophorese angewendet. Es wurden zytoplasmatische und extrazelluläre Proteine der logarithmischen und stationären Wachstumsphase untersucht und in diesem Zusammenhang jeweils ein internes Mastergel aller 93 identifizierten zytoplasmatischen und aller 127 identifizierten Proteinen des extrazellulären Proteoms angefertigt. In der zytoplasmatischen Fraktion konnte für 13 Proteine aus der logarithmischen und für 25 Proteine aus der stationären Wachstums-phase eine unterschiedliche Expression festgestellt werden. Die 2-D Analyse der Proteine aus dem Kulturüberstand ergab ein erhöhtes Sekretionsvermögen der clpX- und clpP-negativen Stämme sowohl in der logarithmischen als auch in der stationären Wachstums-phase. Darüber hinaus konnte eine reduzierte Expression von Hauptstrukturuntereinheiten der Prf-, S-, CS12-ähnlichen und Typ 1-Fimbrien sowie des Autotransporters Ag43 in den clpX- und clpP-Mutanten nachgewiesen werden. Zusätzlich wiesen diese Stämme eine verstärkte Expression des Flagellins FliC auf. Durch Western Blot-Analysen und weitere phänotypische Tests konnten die Ergebnisse aus den Proteomstudien für Prf-, S- und Typ 1-Fimbrien sowie für die Flagellenexpression bestätigt werden. Zudem war eine stark verlangsamte Expression von Curli und Cellulose bei Temperaturen unter 37 °C, eine erhöhte Motilität und ein „hyperflagellierter“ Phänotyp der clpX- und clpP-negativen Stämme zu beobachten. Demgegenüber hatte ClpXP keinen Einfluss auf die alpha-Hämolysinproduktion, die Expression des Lipopolysaccharides, die Serumresistenz und in vivo-Virulenz dieses Stammes. Bei anschließenden Transkriptionsanalysen (semiquantitative Real-Time Reverse Transkrip-tion (RT)-PCR) der Gene, welche für die Hauptstrukturuntereinheiten von Fimbrien kodieren, konnte eine reduzierte Transkription der Determinanten für Prf-, S-, und Curli-Fimbrien, aber eine erhöhte Transkription für Gencluster der Typ 1- und CS12-ähnlichen Fimbrien und keine Änderung der Transkriptmengen für Gene des Pix-Fimbrienoperons in den Mutantenstämmen nachgewiesen werden. Die Transkription der beiden Antigen 43 Varianten ORF52III und ORF47V war durch die Deletion von clpX und clpP gleichermaßen betroffen und deutlich reduziert. ClpXP hatte aber keinen Einfluss auf die Transkription des „Masterregulatorgens“ flhC der Flagellen-Regulationskaskade, beeinflusst jedoch die in der Hierarchie weiter unten liegender Operons positiv, da eine deutlich erhöhte Expression von fliA und fliC nachgewiesen werden konnte. Demzufolge hat ClpXP einen negativen regulatorischen Effekt auf die Flagellenexpression, der aber erst auf posttranskriptionaler oder posttranslationaler Ebene auftritt. Viele der beobachteten Einflüsse, v.a. auf die Flagellen- und Fimbrienexpression, konnten auf die fehlende regulatorische Wirkung von RpoS zurückgeführt werden, welches ausschließlich durch ClpXP degradiert wird. Zudem lassen die Ergebnisse vermuten, dass der globale Regulator Lrp, welcher eine wichtige Rolle bei der Regulation der Fimbrienexpression spielt, direkt oder indirekt durch ClpXP beeinflusst wird, wodurch die regulatorischen Netzwerke zusätzlich gestört werden.
N2  - ClpXP is an ATP-dependent serine protease that controls the level and availability of key metabolic enzymes or regulatory proteins and plays a role in breakdown of abnormal and misfolded proteins. ClpXP consists of two independent components. ClpP has proteolytic activity, whereas ClpX has ATPase activity, provides the substrate specificity and function as a molecular chaperone. The proteolysis of global regulators such as the alternative sigma factor RpoS contributes to its function as a regulator on posttranslational level. To analyse the impact of the protease ClpXP on the virulence factors of uropathogenic Escherichia coli, the uropathogenic E. coli strain 536 was chosen as a model organism. Uropathogenic E. coli are the most frequently isolated causative agents of infections of the urinary tract in humans. The E. coli isolate 536 (O6:K15:H31) carries six pathogenicity islands (PAIs) that encode its key virulence factors such as alpha-hemolysins, P-related and S-fimbriae, capsule and iron-uptake systems, that are absent from non-pathogenic isolates. In addition, the strain expresses curli, flagella of serotype H31 and is due to its smooth lipopolysaccharide resistant to human serum. The aim of this study was to characterize the impact of the ATP-dependent protease ClpXP on the expression and regulation of virulence-associated genes of strain E. coli 536 and its clpX- and clpP-deficient mutants on the protein- as well as on the transcriptional level. In order to study the impact of ClpXP on global protein expression of E. coli strain 536, the proteome pattern of total cell extracts as well as of secreted proteins (“secretome”) from the exponential and stationary phase of strain 536 and its isogenic clpX and clpP mutants were compared by two-dimensional (2-D) gel electrophoresis. Internal master gels were prepared for all identified 93 proteins from the cytoplasmic and 127 proteins from the extracellular fraction. Analysis of the cytoplasmic fraction revealed an altered expression of 13 proteins from the exponential and 25 proteins from the stationary phase. 2-D analysis of the secretome exhibited a highly increased secretion ability of the clpX- and clpP-deficient strains in both, exponential and stationary phase, compared to wild type strain 536. In contrast, both mutant strains showed a reduced abundance of the major subunits of S-, P-related, putative CS12-like and type 1-fimbriae as well as the autotransporter protein antigen 43. Additionally, the mutant strains showed a higher expression of flagellin FliC compared to the wild type strain. Results from proteome studies concerning P-related, S- and type 1-fimbriae as well as flagella expression were confirmed by Western blot-analysis and further phenotypic assays. Additionally, a retarded expression of curli and cellulose at temperatures of 30 °C and below, as well as a “hyperflagellated” phenotype with higher motility could be detected upon clpX- and clpP deletion. In contrast, ClpXP had no influence on alpha-hemolysin- and lipopolysaccharide expression, serum resistance and in vivo virulence of strain 536. Following transcriptional analysis (semi-quantitative real-time reverse transcription (RT)-PCR) of genes coding for major fimbrial subunits, a reduced transcription of the determinants coding for S- and P-related fimbriae and curli was observed in the clpX- and clpP-deficient variants. Besides, enhanced transcription of CS12-like and type 1-fimbrial determinants and no differences with respect to transcription of the pix fimbrial gene cluster were detected in the clpX- and clpP mutants relative to the wild type. Transcription of both antigen 43 gene variants, ORF52III and ORF47V, was negatively influenced upon clpX- and clpP deletion and the relative expression was reduced compared to the wild type. Furthermore, it has been shown, that ClpXP had no influence on the “master regulator gene” flhC of flagellar regulation cascade, but enhanced transcription of genes from operons downstream of flhC, like fliA and fliC. These results suggest that ClpXP plays a role as a negative regulator of flagella regulation at the post-transcriptional or post-translational level. Many of the observed effects, particularly on flagellar- and fimbrial gene expression, are due to malfunction of RpoS, which is degraded especially by ClpXP. Additionally, the obtained results indicate that Lrp, a global regulator that plays a dominant role in fimbrial gene expression, is influenced, directly or indirectly by ClpXP and that therefore the corresponding regulatory networks are disordered in clpX and clpP mutants.
KW  - Escherichia coli
KW  - Virulenz
KW  - Genexpression
KW  - Clp <Protease>
KW  - ClpX
KW  - ClpP
KW  - Regulation
KW  - Virulenz-assoziierte Gene
KW  - pathogene E. coli
KW  - ClpX
KW  - ClpP
KW  - regulation
KW  - virulence-associated genes
KW  - pathogenic E. coli
Y1  - 2005
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-17627
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TY  - THES
A1  - Ehrhardt, Christina
T1  - Untersuchung Influenza Virus-induzierter Signalprozesse und deren Bedeutung in der Wirtszell-Abwehr
T1  - Investigation of Influenza virus induced signal-transduction processes and their role in host defense
N2  - Eine Influenza A Virus Infektion induziert die Expression zahlreicher Gene, einschließlich der TypI Interferone, die eine erste Abwehrlinie gegen virale Infektionen bilden. Hierbei ist IFNb das wichtigste Zytokin. IFNb wird durch einen multimeren Komplex, das Enhanceosom kontrolliert, das Bindungsstellen für die Transkriptionsfaktoren AP-1, NF-kB und IRF-3 in seiner Promotorsequenz besitzt. In früheren Arbeiten konnten wir zeigen, dass die Influenza Virus-induzierte AP-1 abhängige Genexpression über den JNK/SAPK-Signalweg erfolgt (Ehrhardt, 1999; Ludwig et al., 2001). Unter den, an DNA Elemente bindenden AP-1 Faktoren waren solche, die aufgrund von Phosphorylierung durch die JNKs reguliert werden, wie beispielsweise ATF-2. Weiterhin korrelierte die Induktion der AP-1 abhängigen Genexpression mit der starken Aktivierung von JNK und seiner upstream Regulatoren in permissiven Zellen. Die Virusmengen transfizierter und infizierter Zellen, in denen JNK inhibiert wurde, waren höher im Vergleich zu Virusmengen der Kontrollzellen. Demzufolge kann die Virus-induzierte Aktivierung von JNK und AP-1 nicht der Virusreplikation dienen, sondern gehört vielmehr zu einer antiviralen Immunantwort. Daten aus einem Virus-freien, auf Plasmiden basierenden vRNA Replikations-System deuten darauf hin, dass die JNK Aktivierung aus der Akkumulation viraler RNA resultiert. Entsprechend bewirkte die Infektion von Zellen mit einem Virus, dem das virale NS1 Protein fehlt, welches RNA binden und somit "wegfangen" kann, eine gesteigerte JNK Aktivität im Vergleich zu den Kontroll-Infektionen. Damit konnte das NS1 Protein als erstes virales Protein identifiziert werden, das der Virus- und dsRNA-induzierten Aktivierung des JNK/SAPK-Signalweges entgegen wirkt. Der Transkriptionsfaktor IRF-3 wird spezifisch infolge einer viralen Infektion aktiviert und ist daher ein potenter Kandidat, die schnelle und starke antivirale Genexpression zu regulieren. Infolge einer Influenza Virus Infektion wird IRF-3 phosphoryliert, wandert in den Kern und bindet dort an Promotoren, die die antivirale Genexpression steuern. Bislang sind die IRF-3 Kinase und zelluläre Signalwege, die eine IRF-3 Phosphorylierunge induzieren, unbekannt. Um in unserem Labor Signalmediatoren, die upstream von IRF-3 liegen, zu suchen, wurde ein IRF-3 responsives Promotor-Reportergen-Plasmid, aus dem IFNb Promotor stammend, konstruiert. Die kleine Rho-GTPase Rac1 wurde als erster nicht an RNA bindender, zellulärer Mediator identifiziert, der in die Influenza Virus-induzierte IRF-3 abhängige Genexpression involviert ist. Die Inaktivierung der Rho-GTPasen durch das spezifische Inhibitor Toxin B oder dominant negatives Rac1 resultierten in der Inhibierung der Virus- und dsRNA-induzierten IRF-3 Phosphorylierung und DNA Bindung, sowie der IRF-3 abhängigen Promotoraktivität, beispielsweise des IFNb Promotors. Damit konnten zwei wichtige Komponenten der Virus-induzierten Immunantwort identifiziert und charakterisiert werden.
N2  - Infection of cells with Influenza A virus induces the expression of a variety of genes, including the type I interferons which are a first line of defense against viral infections. IFNb, the most important cytokine, is controlled by a higher order complex, the enhanceosom, which contains binding sites for the transcription factors AP-1, NF-kB and IRF-3. We could show that the Influenza Virus induced AP-1 dependent gene expression occurs via the JNK/SAPK pathway (Ehrhardt, 1999; Ludwig et al., 2001). Among the AP-1 factors which were identified to bind their cognate DNA element during viral infection are those, that are regulated via phosphorylation by JNKs, such as ATF-2. Accordingly, the induction of AP-1 dependent gene expression correlates with a strong activation of JNK and its upstream activators MKK4 and 7 in permissive cells. Virus yields from transfected and infected cells in which JNK signaling was inhibited by different approaches were higher compared to the levels from control cells. Therefore we conclude that virus-induced activation of JNK and AP-1 is not exploited by the virus to support its replication but rather is required for the innate antiviral immune response. Data obtained with a virus-free plasmid-based vRNA replication system indicated that JNK activation is a cause of viral RNA accumulation during infection. This was supported by the observation, that infection of cells with a virus lacking viral NS1 protein, which is known to bind and to sequester RNA from cellular signaling intermediates, caused a strongly enhanced JNK activity compared to control infections. Furthermore, the NS1 protein was identified as the first viral protein that antagonizes virus- and dsRNA-induced activation of the stress response signaling pathway mediated through Jun N-terminal kinase. IRF-3 is specificially activated in response to viral infection and is therefore the most potent candidate to regulate the fast and strong antiviral gene expression. After an Influenza virus infection IRF-3 becomes phosphorylated and migrates to the nucleus where it binds to antiviral gene promoters. However, the IRF-3 kinase and the cellular signaling pathways leading to IRF-3 phosphorylation are unknown. To investigate signaling mediators upstream of IRF-3, we have constructed an IRF-3 responsive promoter-reporter gene plasmid derived from the IFNb promoter. The small Rho-GTPase Rac1 was identified as the first non-RNA binding cellular mediator involved in the Influenza virus-induced IRF-3 dependent gene expression. Inactivation of these Rho GTPases by the specific inhibitor toxin B or dominant negative Rac1 resulted in the inhibition of virus- and dsRNA-induced IRF-3 phosphorylation and DNA binding as well as of IRF-3 dependent promoter activity, e.g. of the IFNb promoter. Thus two important components of virus-mediated immune response were identified and characterised.
KW  - Influenza-A-Virus
KW  - Interferon <beta->
KW  - Genexpression
KW  - Influenza A Virus
KW  - JNK/SAPK
KW  - IRF3
KW  - Rac1
KW  - dsRNA
KW  - Influenza A virus
KW  - JNK/SAPK
KW  - IRF3
KW  - Rac1
KW  - dsRNA
Y1  - 2002
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-3870
ER  - 
TY  - THES
A1  - Helmel, Jacqueline Larissa
T1  - Untersuchung der Expressionslevel des Gens NR3C1 bei ängstlich-depressiven Personen in Zusammenhang mit der Funktion der Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrinden-Achse und Berücksichtigung von Kindheitstraumatisierungen
T1  - Investigation of the expression level of the NR3C1 gene in anxious-depressive individuals in connection with the function of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis and consideration of childhood traumatization
N2  - Die ängstliche Depression stellt einen Subtypus der Depression dar, der noch nicht ausreichend erforscht ist und somit eine Herausforderung im klinischen Alltag darstellt. Laut der bisherigen Literatur sind genetische Unterschiede sowie Kindheitstraumatisierungen an der Pathophysiologie von Depressionen beteiligt und mitverantwortlich für die Ausprägung des Subtypus ängstliche Depression.
In dieser Untersuchung wurde erforscht, ob es unterschiedliche Genexpressionslevel des Gens NR3C1 zwischen ängstlich-depressiven und nicht-ängstlich-depressiven Personen gibt. Zusätzlich wurde geprüft, ob Kindheitstraumatisierungen einen weiteren Einfluss auf die Genexpression der beiden Subtypen der Depression haben.
Es zeigte sich, dass ängstlich-depressive Personen in Woche 1 bis 4 höhere HAM-D-Summenwerte erzielten, mit zusätzlichen Kindheitstraumatisierungen wurden die höchsten HAM-D-Werte festgestellt. Diese Gruppe hatte gehäuft Kindheitstraumata im Fragebogen angegeben, die Traumata Emotionale Misshandlung und Körperliche Vernachlässigung kamen signifikant häufiger vor.
Anhand dieser durchgeführten Studie konnten zusammengefasst werden, dass sich die Genexpressionslevel von NR3C1 zwischen den beiden Subtypen als unterschiedlich erwies. Zusätzlich scheinen die beiden Kindheitstraumata Emotionale Misshandlung und Körperliche Vernachlässigung einen weiteren Einfluss auf die Genexpression von NR3C1 zu haben.
Die unterschiedliche Genexpression von NR3C1 deutet auf verschiedene Funktionsweisen des GR zwischen den Subtypen hin. Dies könnte für die Verlaufsbeurteilung und Therapieansätze der Erkrankung von Bedeutung sein. Die häufiger vorkommenden Kindheitstraumatisierungen bei ängstlich-depressiven Personen können als ein pathophysiologischer Baustein für die Entstehung der ängstlichen Depression gesehen werden. Daher ist es umso wichtiger, das Überprüfen von erlebten Kindheitstraumata bei initialer Befragung in den klinischen Alltag mitaufzunehmen. Da auch der Depressionsschweregrad durch Kindheitstraumatisierungen in dieser Studie zunahm, ergeben sich daraus mögliche Konsequenzen für die therapeutische Planung.
N2  - Anxious depression is a subtype of depression that has not yet been sufficiently researched and therefore represents a challenge in everyday clinical practice. According to previous literature, genetic differences and childhood trauma are involved in the pathophysiology of depression and are partly responsible for the development of the anxious depression subtype. This study investigated whether there are different gene expression levels of the NR3C1 gene between anxious-depressive and non-anxious-depressive individuals. In addition, it was examined whether childhood traumatization has a further influence on the gene expression of the two subtypes of depression. It was found that anxious-depressive individuals achieved higher HAM-D sum values in weeks 1 to 4, and the highest HAM-D values were found with additional childhood traumatization. This group had reported more childhood traumas in the questionnaire, and the traumas emotional abuse and physical neglect were significantly more frequent. On the basis of this study, it could be summarized that the gene expression levels of NR3C1 proved to be different between the two subtypes. In addition, the two childhood traumas of emotional abuse and physical neglect appear to have a further influence on the gene expression of NR3C1. The different gene expression of NR3C1 indicates different functioning of the GR between the subtypes. This could be important for the assessment of the course of the disease and therapeutic approaches. The more frequent childhood traumatization in anxious-depressive individuals can be seen as a pathophysiological building block for the development of anxious depression. It is therefore all the more important to include a review of experienced childhood trauma in the initial interview in everyday clinical practice. As the severity of depression also increased as a result of childhood trauma in this study, this has possible consequences for therapeutic planning.
KW  - Ängstliche Depression
KW  - Depression
KW  - Neuroendokrines System
KW  - Glucocorticosteroidrezeptor
KW  - Genexpression
KW  - NR3C1
KW  - modifizierter Dexamethason-Suppressions-Test
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-348652
ER  - 
TY  - THES
A1  - Cam, Hakan
T1  - The role of p53 family members in myogenic differentiation and rhabdomyosarcoma development
N2  - Krebserkrankungen zeichnen sich häufig durch Störungen zellulärer Differenzierungsprozesse aus. So weisen Rhabdomyosarkome, die aus Muskelvorläuferzellen hervorgehen, Differenzierungsdefekte auf, die zur unkontrollierten Proliferation der Tumorzellen führen. Bislang ist ungeklärt, ob die Differenzierungsdefekte auf der verstärkten Expression von Inhibitoren, der defekten Funktion von Aktivatoren oder einer Kombination von beidem beruht. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass im Unterschied zu normalen Muskelzellen RMS-Zellen verstärkt DeltaNp73, einen Pan-Inhibitor der p53-Tumorsuppressorfamilie, exprimieren. Die experimentelle Überexpression von DeltaNp73 in normalen Myoblasten blockierte die Muskeldifferenzierung und förderte in Kombination mit klassischen RMS-Onkogenen wie IGF2 oder PAX3/FKHR die maligne Transformation. Umgekehrt führte die Hemmung von DeltaNp73 durch RNAi zur Reduktion der Tumorigenität von RMS-Tumorzellen. Da DeltaNp73 als dominant-negativer Inhibitor der p53-Familie wirkt, lies die Hemmung von Differenzierungsprozessen durch DeltaNp73 vermuten, dass die p53-Familienmitglieder (p53, p63, und p73) an der Regulation der Muskeldifferenzierung beteiligt sind. Tatsächlich konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass die drei p53-Familienmitglieder bei der Induktion später Differenzierungsstadien kooperieren, indem sie die Aktivität des Retinoblastoma-Proteins RB regulieren. Die Funktion von RB ist bekanntermassen sowohl für den permanenten Zellzyklusarrest als auch für die Aktivierung Muskel-spezifischer Gene notwendig. Während p53 die Proteinspiegel von RB reguliert, kontrollieren p63 und p73 den Aktivierungsgrad von RB, indem sie dessen Phoshphorylierungszustand über den Zyklin-abhängigen Kinaseinhibitor p57KIP2 modifizieren. Eine Hemmung dieser Funktionen blockiert das Differenzierungsprogramm und fördert die Tumorentstehung. Die Aktivierung zellulärer Differenzierungsprozesse stellt somit einen entscheidenden Bestandteil der Tumorsuppressoraktivität der p53-Familie dar und liefert eine Erklärung für die Häufigkeit von Mutationen im p53-Signalweg bei Rhabdomyosarkom-Patienten.
N2  - Disruption of differentiation pathways is one of the hallmarks of cancer. In rhabdomyosarcoma (RMS), a human tumor arising from myogenic precursors, the muscle differentiation program is disabled resulting in uncontrolled proliferation. Whether the differentiation block is due to overexpression of inhibitors, deficient function of activators, or both remained unknown. This study shows that RMS cells but not non-neoplastic muscle cells overexpress DeltaNp73, a pan-inhibitor of the p53 family of tumor suppressor genes. Experimental overexpression of DeltaNp73 in normal muscle precursor cells inhibited myogenic differentiation and promoted malignant transformation in cooperation with the RMS oncogenes IGF2 and PAX3/FKHR. Vice versa, RNAi knockdown of DeltaNp73 reduced the tumorigenicity of established RMS tumor cells. As DeltaNp73 is a dominant-negative inhibitor of the p53 family, inhibition of differentiation by DeltaNp73 suggests that the p53 family members (p53, p63 and p73) are critically involved in myogenic differentiation control. Indeed, this study demonstrates that all three p53 family members cooperate to activate the late stages of the differentiation process by regulating the activity of the retinoblastoma protein RB. The function of RB is known to be required for both the permanent cell cycle exit and the activation of muscle-specific genes. Whereas p53 regulates RB protein levels, p63 and p73 control the activation state of RB by modifying its phosphorylation via the cyclin-dependent kinase inhibitor p57KIP2. Ablation of these p53 family functions blocks the differentiation program and promotes malignant transformation. Induction of cellular differentiation therefore contributes to the tumor suppressor activities of the p53 family and provides an explanation for the high frequency of p53 pathway alterations in rhabdomyosarcoma patients.
KW  - Rhabdomyosarkom
KW  - Muskelzelle
KW  - Zelldifferenzierung
KW  - Genexpression
KW  - p53
KW  - p63
KW  - p73
KW  - myogenic differentiation
KW  - rhabdomyosarcoma development
KW  - p53
KW  - p63
KW  - p73
KW  - myogenic differentiation
KW  - rhabdomyosarcoma development
Y1  - 2006
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-20240
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TY  - THES
A1  - Langjahr [verh. Held], Melissa
T1  - Systemische Expression von Zytokinen bei schmerzhaften und schmerzlosen Polyneuropathien
T1  - Systemic expression of cytokines in painful and painless polyneuropathies
N2  - Die Pathophysiologie der PNP wie auch die Entstehung der oft assoziierten neuropathischen Schmerzen ist unklar. Gleichzeitig gibt es bislang keine geeigneten Biomarker, die die oft komplizierte Differentialdiagnose vereinfachen können. Einige Tiermodelle und klinische Studien lieferten bereits Hinweise auf die entscheidende Rolle pro- und anti-inflammatorischer Zytokine in diesen Prozessen. Ziel unserer Studie war es, die systemische Genexpression pro- und anti-inflammatorischer Zytokine in einer großen Kohorte von Patienten mit PNP verschiedener Ätiologie zu charakterisieren. Insgesamt konnten 111 PNP-Patienten und 38 gesunde Kontrollpersonen prospektiv rekrutiert werden. Nach Isolation von PBMC aus Blutproben von 97 Patienten wurde die Genexpression der pro-inflammatorischen Zytokine TNF, IL1, IL2, IL6, IL8 und der anti-inflammatorischen Zytokine IL4 und IL10 mittels qRT-PCR bestimmt. Bei 47 Patienten und 12 Kontrollen wurde zudem die IL6-, IL-8- und TNF-Zytokinproduktion von PBMC in vitro nach Stimulation durch LPS mittels ELISA untersucht. Hauptbefund war ein pro-inflammatorisches Zytokinprofil der PNP-Patienten mit höherer Genexpression von IL1, IL2, IL8 und TNF im Vergleich zu den gesunden Kontrollen. Im Falle der entzündlichen Neuropathien konnte zudem eine niedrigere Genexpression von IL10 im Vergleich zu Gesunden nachgewiesen werden. Sowohl schmerzhafte als auch schmerzlose Verlaufsformen wiesen ein pro-inflammatorisches Zytokingenexpressionsprofil im Vergleich zu Gesunden auf, das bei schmerzhaften PNP deutlich mehr beteiligte pro-inflammatorische Zytokine umfasste; relevante Unterschiede zwischen den PNP-Patienten mit und ohne Schmerz sowie der diagnostischen Subgruppen fanden sich nicht. Eine niedrigere Stimulationsschwelle der PBMC lag bei PNP-Patienten im Vergleich zu Gesunden nicht vor. Insgesamt erscheint die Rolle einzelner Zytokine als systemische Biomarker für die Differenzierung verschiedener PNP-Formen bzw. bezüglich neuropathischen Schmerzes aufgrund einer niedrigen Spezifität deutlich eingeschränkt. Dennoch sprechen unsere Ergebnisse für eine mögliche Rolle eines pro-inflammatorischen Milieus bei der Entstehung bzw. des Verlaufes verschiedener entzündlicher und nicht-entzündlicher Neuropathien und neuropathischen Schmerzes.
N2  - Distinct cytokine expression patterns have been reported in biomaterial of patients with polyneuropathies (PNP). We investigated gene expression profiles of pro- and anti-inflammatory cytokines in peripheral blood mononuclear cells (PBMC) of patients with neuropathies of different etiologies. 
We prospectively studied 111 patients with neuropathies and compared data between diagnostic subgroups and healthy controls. Gene expression of a panel of pro- and anti-inflammatory cytokines was analyzed (interleukin-1 [IL-1], IL-2, IL-6, IL-8, and tumor necrosis factor-alpha [TNF], IL-4 and IL-10) in PBMC samples of 97 patients and 38 healthy controls. Furthermore, protein levels of IL-6, IL-8, and TNF were measured in supernatant of PBMC stimulated with lipopolysaccharide (LPS). 
PNP were associated with higher PBMC gene expression of IL-1 (p<0.05), IL-2 (p<0.05), IL-8 (p<0.001), and TNF (p<0.01) compared to healthy controls. Inflammatory neuropathies were associated with higher gene expression of IL-8 (p<0.001) and TNF (p<0.05) and lower gene expression of IL-10 (p<0.05) compared to healthy controls. More pro-inflammatory cytokines were elevated in painful neuropathy (IL-1, IL-2 [p<0.05], IL-8 [p<0.001] and TNF [p<0.05]) than in painless neuropathy (IL-8 [p<0.01] and TNF [p<0.01]) compared to healthy controls. Disease duration positively correlated with IL-6 gene expression (p<0.01). Supernatant protein levels of IL-6, IL-8, and TNF did not differ between groups.
Conclusion: Systemic gene expression of pro-inflammatory cytokines is increased in patients with neuropathies and may be influenced by the presence of neuropathic pain.
KW  - Polyneuropathie
KW  - Cytokine
KW  - Genexpression
KW  - peripheral neuropathy
KW  - neuropathic pain
KW  - cytokine
KW  - gene expression
KW  - peripheral blood mononuclear cells
KW  - Neuropathischer Schmerz
KW  - Zytokine
KW  - Periphere mononukleäre Zellen
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-154445
ER  -