TY  - THES
A1  - Dill, Holger
T1  - Functional characterization of the microRNA-26 family in zebrafish neurogenesis
T1  - Funktionelle Charakterisierung der microRNA-26 Familie während der Zebrafisch Neurogenese
N2  - Formation oft the central nervous system (CNS) from multipotent neuronal stem cells (NSCs) requires a tightly controlled, step-wise activation of the neuronal gene expression program. Expression of neuronal genes at the transition from neural stem cell to mature neuron (i. e. neuronal cell differentiation) is controlled by the Repressor element 1 (RE1) silencing transcription factor (REST) complex. As a master transcriptional regulator, the REST-complex specifically inhibits expression of neuronal genes in non-neuronal tissues and neuronal progenitor cells. Differentiation of NSCs to mature neurons requires the activation of genes controlled by the REST-complex, but how abrogation of REST-complex mediated repression is achieved during neurogenesis is only poorly understood. MicroRNAs (miRNAs) are a class of small regulatory RNAs that posttranscriptionally control target gene expression. Binding of miRNAs to target sequences in the 3’UTR of mRNAs, leads either to degradation or translational inhibition of the mRNA. Distinct neuronal miRNAs (e.g. miR-124) were shown to modulate REST-complex activity by silencing expression of REST-complex components. Interestingly, these miRNAs are also under transcriptional control of the REST-complex and inactivation of the REST-complex precedes their expression. Hence, additional factors are required for derepression of neuronal genes at the onset of neurogenesis. In this study function of the miR-26 family during neurogenesis of the zebrafish (Danio rerio) was analyzed. Computational target prediction revealed a number of REST-complex components as putative miR-26 targets. One of these predicted target genes, the C-terminal domain small phosphatase 2 (Ctdsp2) was validated as an in vivo target for miR-26b. Ctdsps are important cofactors of REST and suppress neuronal gene expression by dephosphorylating the C-terminal domain (CTD) of RNA polymerase II (Pol II). Interestingly, miR-26b is encoded in an intron of the ctdsp2 primary transcript and is cotranscribed together with its host gene. Hence, miR-26b modulates expression of its host gene ctdsp2 in an intrinsic negative autoregulatory loop. This negative autoregulatory loop is inactive in NSCs because miR-26b biogenesis is inhibited at the precursor level. Generation of mature miR-26b is activated during neurogenesis, where it suppresses Ctdsp2 protein expression and is required for neuronal cell differentiation in vivo. Strikingly, miR-26b is expressed prior to miR-124 during neuronal cell differentiation. Thus, it is reasonable to speculate about a function of miR-26b in early events of neurogenesis. In line with this assumption, knockdown of miR-26b in zebrafish embryos results in downregulation of REST-complex controlled neuronal genes and a block in neuronal cell differentiation, most likely due to aberrant regulation of Ctdsp2 expression. This is evident by reduced numbers of secondary motor neurons compared to control siblings. In contrast, motor neuron progenitor cells and glia cells were not affected by depletion of miR-26b.This study identifies the ctdsp2/miR-26b autoregulatory loop as the first experimentally validated interaction between an intronic miRNA and its host gene transcript. Silencing of ctdsp2 by miR-26b in neurons is possible because biogenesis of the ctdsp2 mRNA and mature mir-26b is uncoupled at the posttranscriptional level. Furthermore the obtained data indicate a cell type specific role for miR-26b in vertebrate neurogenesis and CNS development.
N2  - Die Entwicklung des Zentralen Nervensystems (ZNS) aus multipotenten neuronalen Stammzellen erfordert eine stufenweise und genau regulierte Aktivierung der neuronalen Genexpression. Bei der Differenzierung neuronaler Stammzellen zu Neuronen wird die Expression neuronaler Gene durch den sogenannten „Repressor element 1 (RE1) silencing transcription factor (REST)”-Komplex gesteuert. Der REST-Komplex unterdrückt spezifisch in proliferierenden neuronalen Vorläuferzellen die Expression neuronaler Gene. Während der neuronalen Zelldifferenzierung wird die Expression dieser Gene jedoch benötigt. Wie die Inaktivierung neuronaler Gene durch den REST-Komplex während des Prozesses der Neurogenese aufgehoben wird ist bislang nicht genau bekannt. MicroRNAs (miRNAs) sind kleine regulatorische RNAs, die die Expression ihrer Zielgene auf posttranskriptioneller Ebene regulieren. Dazu binden miRNAs an Zielsequenzen in 3’UTRs von mRNAs, was zu einer Inhibition der Translation oder Abbau der mRNA führt. Auch Komponenten des REST-Komplexes stehen unter Kontrolle bestimmter neuronaler miRNAs (z.B. miR-124). Erstaunlicherweise stehen diese miRNAs selber wiederum unter der transkriptionellen Inhibition des REST-Komplexes und können daher nicht für die Inaktivierung des REST-Komplexes zu Beginn der Neurogenese verantwortlich sein. Übereinstimmend damit konnte beobachtet werden, dass der REST-Komplex aus differenzierenden Zellen entfernt wird, bevor die genannten neuronalen miRNAs exprimiert werden. Diese Umstände legen die Existenz weiterer, bis jetzt unbekannter Faktoren nahe, die die Expression des REST-Komplexes selber inhibieren und so die Neurogenese erlauben Im Rahmen dieser Dissertation wurde die Funktion der miR-26 Familie während der Neurogenese des Zebrafisches (Danio rerio) untersucht. Eine bioinformatische Zielgenvorhersage für die miR-26 Familie ergab, dass unter anderem zahlreiche bekannte Komponenten des REST-Komplexes unter den Kandidatengenen sind. Für eines dieser vorhergesagten Zielgene, die sogenannte „C-terminal domain small phosphatase 2 (Ctdsp2)” wurde daraufhin gezeigt, dass seine Expression in der Tat durch die miR-26b inhibiert wird. Ctdsps sind wichtige Kofaktoren des REST-Komplexes und unterdrücken die Expression neuronaler Gene, indem die die C-terminale Domäne (CTD) der RNA Polymerase II dephosphorylieren und diese dadurch inaktivieren. In diesem Zusammenhang von besonderer Bedeutung ist die Tatsache, dass die miR-26b in einem Intron des ctdsp2 Gens kodiert ist und mit ctdsp2 zusammen transkribiert wird. Folglich beeinflusst die miR-26b die Expression ihres eigenen „Host genes“ in einer Art autoregulativer Rückkopplungsschleife. Die beschriebene negative Regulation ist in neuronalen Stammzellen nicht aktiv, da dort die Biogenese der miR-26b auf Vorläuferebene angehalten wird. Reife miR-26b wird erst während der Neurogenese produziert, wo sie daraufhin die Expression von Ctdsp2 Protein verhindert. Während der neuronalen Zelldifferenzierung wird die miR-26b deutlich früher exprimiert als zum Beispiel die miR-124. Daher liegt es nahe eine Funktion der miR-26b während früher Prozesse in der Neurogenese anzunehmen. In Übereinstimmung mit dieser Annahme führt ein „Knockdown“ der miR-26b zu einer schwächeren Expression von neuronalen Genen, die unter der Kontrolle des REST-Komplex stehen. Weiterhin führt ein reduziertes Maß an miR-26b zu fehlerhafter oder gänzlich ausbleibender neuronaler Zelldifferenzierung. Dies konnte anhand einer verringerten Anzahl differenzierter spinaler Motorneuronen aufgezeigt werden. Die Vorläufer dieser Motorneuronen und Gliazellen waren hingegen vom miR-26b-„Knockdown“ nicht beeinflusst. Die hier präsentierte Studie zeigt erstmals in experimenteller Weise das Vorhandensein einer direkten Interaktion zwischen einer intronischen miRNA und ihrem eigenen Primärtranskript. Die negative Regulation der Ctdsp2 Expression in Neuronen wird erst dadurch möglich, dass die Biogenese der ctdsp2 mRNA und der reifen miR-26b durch einen posttranskriptionellen Mechanismus voneinander getrennt werden. Weiterhin legen die Daten aus dieser Studie nahe, dass die miR-26b in der Tat eine spezifische Funktion in der Entwicklung des ZNS von Vertebraten hat.
KW  - Zebrabärbling
KW  - Neurogenese
KW  - miRNS
KW  - Zelldifferenzierung
KW  - miR-26b
KW  - ctdsp2
KW  - REST
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-70757
ER  - 
TY  - THES
A1  - Drechsler, Johannes
T1  - Determination of the hypertrophic potential of Oncostatin M on rat cardiac cells and the characterisation of the receptor complexes utilised by rat Oncostatin M
T1  - Erforschung des hypertrophen Potentials von Oncostatin M auf Ratten-Herzzellen und die Charakterisierung der Rezeptorkomplexe, welche von Ratten-Oncostatin M genutzt werden
N2  - Interleukin-6 (IL-6), oncostatin M (OSM), leukaemia inhibitory factor (LIF) and cardiotrophin-1 (CT-1) are members of the IL-6-type cytokine family that is characterised by sharing the common receptor subunit gp130. While the involvement of these polypeptides in cell differentiation, cell survival, proliferation, apoptosis, inflammation, haematopoiesis, immune response and acute phase reaction has already been demonstrated, the description of their role in development and progression of cardiac hypertrophy is still rather limited. A model has been postulated that declares the transient expression of IL-6-type cytokines as protective, while a continuous cardiac secretion of these proteins seems to be rather harmful for the heart. Within the first part of the study (results 4.1, 4.2 and 4.3) it was shown that OSM induces hypertrophy of primary neonatal rat cardiomyocytes (NRCM), just as its related cytokines LIF, CT-1 and hIL-6/hsIL-6R (hsIL-6R, human soluble IL-6 receptor). Regarding the hypertrophic potentials the LIFR/gp130 utilising cytokines (hLIF, hOSM and hCT-1) are stronger inducers than the OSMR/gp130 utilising mOSM. Human IL-6/hsIL-6R which signals via a gp130 homodimer has the weakest hypertrophic effect. The thorough analysis of typical signalling pathways initiated by IL-6-type cytokines revealed that STAT3 phosphorylation at Y705 seems to be the most important hypertrophy promoting pathway. In addition and in contrast to published work, we clearly demonstrate that classical IL-6 signalling (upon pure IL-6 treatment) has no hypertrophic effect on cardiomyocytes, because they lack sufficient amounts of the membrane-bound IL-6R. This is also true for neonatal rat cardiac fibroblasts (NRCFB). Since these cells can also influence cardiac hypertrophy, signalling pathways and target genes were additionally examined in NRCFB in response to OSM, LIF and IL-6/sIL-6R. One of the key findings of this thesis is the selective change in expression of cytokines and receptors of the IL-6 family in both cell types upon IL-6-type cytokine stimulation. A striking difference between NRCM and NRCFB is the fact that the target gene induction in NRCM is of similar duration upon mOSM and hIL-6/hsIL-6R treatment, while hIL-6/hsIL-6R is capable of promoting the induction of OSMR and IL-6 significantly longer in NRCFB. By searching for transcription factors or intermediate cytokines which could be responsible for this difference, a strong correlation between increased Il6 transcription and amount of mRNA levels for C/EBPβ and C/EBPδ was observed in response to IL-6/sIL-6R stimulation. Interestingly, mOSM also mediates the induction of C/EBPβ and δ, but the initiation is significantly less efficient than in response to IL-6/sIL-6R. Therefore, we assume that mOSM stimulation fails to reach threshold values required for a prolonged IL-6 secretion. Since we additionally observe a slight IL-6R mRNA upregulation in NRCFB, we assume that the combination of IL-6, LIF, C/EBPβ, C/EBPδ and IL-6R expression might be responsible for the observed different kinetics with which IL-6 and OSM stimulate NRCFB. In addition to the aforementioned proteins, members of the renin-angiotensin system seem to support the IL-6-type cytokine mediated hypertrophy. Since it has already been shown that angiotensin II vice versa induces IL-6 expression in NRCM and NRCFB, this enhanced expression of AT1α and ACE could be of crucial interest for the hypertrophy supporting phenotype. The second part of the presented work dealt with the characterisation of the receptor complexes of rat OSM. The central question of this analysis was, whether rOSM, just like mOSM, only binds the type II (OSMR/gp130) receptor complex or is able to utilise the type II and type I (LIFR/gp130) receptor complex. Using different experimental approaches (knock-down of the OSMR expression by RNA interference, blocking of the LIFR by LIF-05, an antagonistic LIF variant, and generation of stably transfected Ba/F3 cells expressing the newly cloned rat OSMR/gp130 or LIFR/gp130 receptor complex) we can clearly show that rat OSM surprisingly utilises both, the type I and type II receptor complex. Therefore it closely mimics the human situation. Furthermore, rOSM displays cross-species activities and stimulates cells of human as well as murine origin. Its signaling capacities closely mimic those of human OSM in cell types of different origin in the way that strong activation of the JAK/STAT, the MAP kinase as well as the PI3K/Akt pathways can be observed. Therefore, the results obtained in the last section of this thesis clearly suggest that rat disease models would allow evaluation of the relevance of OSM for human biology much better than murine models.
N2  - Interleukin-6 (IL-6), Oncostatin M (OSM), Leukämie inhibierender Faktor (LIF) und Cardiotrophin-1 (CT-1) sind Mitglieder der IL-6-Typ Zytokin-Familie, welche durch die gemeinsame Nutzung der Rezeptoruntereinheit gp130 charakterisiert ist. Während eine Beteiligung dieser Proteine bei Zelldifferenzierung, Zellüberleben, Proliferation, Apoptose, Entzündung, Hämatopoese, Immunantwort und Akut-Phase-Reaktion bereits gezeigt wurde, ist die Beschreibung ihrer Rolle bei der Entstehung und dem Fortschreiten der kardialen Hypertrophie deutlich limitierter. Es wurde bereits ein Modell postuliert, nach dem die kurzzeitige Expression dieser Zytokine schützend wirkt, während eine andauernde kardiale Sekretion eher schädlich für das Herz zu sein scheint. Im ersten Teil der Arbeit (Ergebnisse 4.1, 4.2 und 4.3) konnte gezeigt werden, dass OSM wie auch seine verwandten Zytokine LIF, CT-1 und hIL-6/hsIL-6R (hsIL-6R, humaner löslicher IL-6 Rezeptor) Hypertrophie-induzierend auf primäre neonatale Ratten-Kardiomyozyten (NRCM) wirkt. Hinsichtlich ihres hypertrophen Potentials sind die Zytokine, welche über LIFR/gp130 signalisieren (hLIF, hOSM und hCT-1), die stärkeren Induktoren im Vergleich zu mOSM, welches den OSMR/gp130 Rezeptorkomplex bindet. Die Stimulation mit humanem IL-6/hsIL-6R hatte hingegen die schwächste hypertrophe Wirkung. Unsere genaue Analyse der typischen IL-6-Typ Zytokin vermittelten Signalwege enthüllte die Phosphorylierung von STAT3 an Y705 als offenkundig wichtigsten hypertrophen Weg. Zusätzlich dazu konnten wir auch zeigen, dass klassisches IL-6 Signalling (ohne sIL-6R) keinen hypertrophen Einfluss auf NRCM hat, da diesen Zellen ausreichende Mengen des membranständigen IL-6R fehlen. Diese Beobachtung steht in klarem Kontrast zu bereits publizierten Arbeiten. In den ebenfalls untersuchten neonatalen Ratten-Kardiofibroblasten (NRCFB) verhält es sich, was den IL-6R angeht, genauso wie in NRCM. Da auch diese Zellen eine kardiale Hypertrophie mit beeinflussen können, wurden in ihnen die gleichen Signalwege und Zielgene nach Stimulation mit OSM, LIF und IL-6/sIL-6R untersucht. Die selektive Expressionsregulation von Zytokinen und Rezeptoren der IL-6-Familie in beiden Zelltypen nach IL-6-Typ Zytokin Stimulation ist hierbei einer unserer wichtigsten Befunde. Ein gravierender Unterschied zwischen NRCM und NRCFB besteht darin, dass die mOSM und hIL-6/hsIL-6R vermittelte Geninduktion in NRCM von vergleichbarer Dauer ist, wohingegen sie sich in NRCFB unterscheidet. Bei der Suche nach Transkriptionsfaktoren oder intermediären Zytokinen, welche für diesen Unterschied verantwortlich sein könnten, beobachteten wir nach IL-6/sIL-6R Stimulation eine deutliche Korrelation zwischen der Il6-Transkription und den mRNA Mengen von C/EBPβ und C/EBPδ. Auch OSM ist in der Lage beide Transkriptionsfaktoren zu induzieren, jedoch viel ineffizienter als IL-6/sIL-6R. Wir vermuten, dass mOSM einen bestimmten Schwellenwert, der für die verlängerte IL-6 Sekretion benötigt wird, nicht erreicht. Da wir zusätzlich noch eine schwache Zunahme der IL-6R mRNA in NRCFB beobachten konnten, gehen wir davon aus, dass die Expression von IL-6, LIF, C/EBPβ, C/EBPδ und IL-6R für die unterschiedlichen Kinetiken, mit denen IL-6 und OSM NRCFB stimulieren, verantwortlich sein dürfte. Es scheinen auch Mitglieder des Renin-Angiotensin-Systems die IL-6-Typ Zytokin vermittelte Hypertrophie zu unterstützen. Da schon gezeigt wurde, dass Angiotensin II reziprok die IL-6 Expression induziert, könnte diese verstärkte Synthese von AT1α und ACE von größter Bedeutung für den Hypertrophie-unterstützenden Phänotyp sein. Der zweite Teil der Arbeit (4.4) beschäftigte sich mit der Charakterisierung der Rezeptorkomplexe des Ratten-OSM. Die zentrale Frage hierbei bestand darin, ob rOSM wie mOSM nur den Typ II (OSMR/gp130) Rezeptorkomplex bindet, oder wie das hOSM sowohl den Typ II als auch den Typ I (LIFR/gp130) Rezeptorkomplex benutzen kann. Mit Hilfe unterschiedlicher experimenteller Strategien (knock-down der OSMR Expression durch RNA-Interferenz, LIFR-Blockade durch antagonistisches LIF-05, und die Generierung von stabil transfizierten Ba/F3-Zellen, welche die hierzu klonierten OSMR/gp130 oder LIFR/gp130 Rezeptorkomplexe der Ratte exprimieren) konnten wir eindeutig zeigen, dass Ratten-OSM überraschenderweise beide Rezeptorkomplexe benutzt. In dieser Hinsicht verhält sich es sich wie das humane Homolog. Des Weiteren besitzt Ratten-OSM Kreuz-Spezies-Aktivität und stimuliert humane und murine Zellen. Das Signal-Potential von rOSM ist dem von humanem OSM auf Zellen unterschiedlichen Ursprungs sehr ähnlich. Das Zytokin ist befähigt JAK/STAT, MAP Kinase und PI3K/Akt Signalwege potent zu aktivieren. Deshalb deuten die Daten des zweiten Teils dieser Arbeit darauf hin, dass Krankheitsmodelle in Ratten die Evaluierung der Relevanz des OSM für die humane Biologie deutlich besser widerspiegeln würden als murine Modelle.
KW  - Interleukin 6
KW  - Leukaemia-inhibitory factor
KW  - Herzhypertrophie
KW  - Interleukin 6
KW  - Leukaemia-inhibitory factor
KW  - Oncostatin M
KW  - gp130
KW  - LIFR
KW  - OSMR
KW  - Kardial Hypertrophy
KW  - Receptor Preference
KW  - Ratte
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-85215
ER  - 
TY  - THES
A1  - Dreier, Anna Kathrin
T1  - Verdeckte Motorsimulationen während Darbietung verbaler Stimuli bei onkologischen Patienten/innen mit Läsionen im Mund
T1  - Covert motorsimulations while exposure of verbal stimuli to oncologic patients with lesions in mouth
N2  - Onkologische Patienten mit Läsionen an der Zunge zeigen bei einem Mere-Exposure-Versuch mit verbalen Stimuli einen stabilen Mere-Exposure-Effekt. Dies hibt Hinweise daruaf, dass stimulusspezifische-sensomotorische Simulationen im wesentlichen unabhängig von der körperlichen Peripherie sind und sich vor allem in zentralen Strukturen abspielen (Gehirn).
N2  - In a Mere Exposure experiment where oncolgic patients with tounge lesions were exposed to verbal stimuli, a stable Mere Exposure Effect was observed. This finding presents evidence that stimulus-specific sensomotoric simulations are independent of the physical periphery and rather take place in central structures (brain).
KW  - Embodiment
KW  - Plattenepithelcarcinom
KW  - Zunge
KW  - Verarbeitungseffizienz
KW  - Motorsimulationen
KW  - Mere Exposure Effekt
KW  - Fluency
KW  - motorsimulation
KW  - Mere Exposure Effect
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-77662
ER  - 
TY  - THES
A1  - Duelli, Michael
T1  - Heuristic Design and Provisioning of Resilient Multi-Layer Networks
T1  - Heuristische Planung und Betrieb von ausfallsicheren Mehrschichtnetzen
N2  - To jointly provide different services/technologies, like IP and Ethernet or IP and SDH/SONET, in a single network, equipment of multiple technologies needs to be deployed to the sites/Points of Presence (PoP) and interconnected with each other. Therein, a technology may provide transport functionality to other technologies and increase the number of available resources by using multiplexing techniques. By providing its own switching functionality, each technology creates connections in a logical layer which leads to the notion of multi-layer networks. The design of such networks comprises the deployment and interconnection of components to suit to given traffic demands. To prevent traffic loss due to failures of networking equipment, protection mechanisms need to be established. In multi-layer networks, protection usually can be applied in any of the considered layers. In turn, the hierarchical structure of multi-layer networks also bears shared risk groups (SRG). To achieve a cost-optimal resilient network, an appropriate combination of multiplexing techniques, technologies, and their interconnections needs to be found. Thus, network design is a combinatorial problem with a large parameter and solution space. After the design stage, the resources of a multi-layer network can be provided to traffic demands. Especially, dynamic capacity provisioning requires interaction of sites and layers, as well as accurate retrieval of constraint information. In recent years, generalized multiprotocol label switching (GMPLS) and path computation elements (PCE) have emerged as possible approaches for these challenges. Like the design, the provisioning of multi-layer networks comprises a variety of optimization parameters, like blocking probability, resilience, and energy efficiency. In this work, we introduce several efficient heuristics to approach the considered optimization problems. We perform capital expenditure (CAPEX)-aware design of multi-layer networks from scratch, based on IST NOBEL phase 2 project's cost and equipment data. We comprise traffic and resilience requirements in different and multiple layers as well as different network architectures. On top of the designed networks, we consider the dynamic provisioning of multi-layer traffic based on the GMPLS and PCE architecture. We evaluate different PCE deployments, information retrieval strategies, and re-optimization. Finally, we show how information about provisioning utilization can be used to provide a feedback for network design.
N2  - Um in einem Netz verschiedene Dienste/Schichten, z.B. IP und Ethernet oder IP und SDH/SONET, parallel anbieten zu können, müssen Komponenten mehrerer Technologien an den Standorten verbaut und miteinander verbunden werden. Hierbei kann eine Technologie eine Transportschicht für andere Technologien fungieren und die Zahl der verfügbaren Ressourcen durch Multiplex Techniken erhöhen. Durch die Bereitstellung eigener Switching Funktionalität erzeugt jede Technologie Verbindungen in einer logischen Schicht. Dies führt zu der Bezeichnung Mehrschichtnetz (engl. multi-layer network). Die Planung solcher Netze hat das Verbauen und Verbinden von Komponenten zum Ziel, so dass gegebene Verkehrsströme realisiert werden können. Um Unterbrechungen der Verkehrsströme aufgrund von Fehlern in den Netzkomponenten zu verhinden, müssen Schutzmechanismen eingebaut werden. In Mehrschichtnetzen können solche Schutzmechanismen in jeder beliebigen Schicht betrachtet werden. Allerdings birgt die hierarchische Struktur von Mehrschichtnetzen das Risiko von shared risk groups (SRG). Um ein Kosten-optimales ausfallsicheres Netz zu erhalten, muss eine passende Kombination aus Multiplex Techniken, Technologien und deren Verbindungen gefunden werden. Die Netzplanung ist daher ein kombinatorisches Problem mit einem großen Parameter- und Lösungsraum. Nach der Planungsphase können die Ressourcen eines Mehrschichtnetzes für Verkehrsströme vorgehalten werden. Die Betrachtung von dynamischer Kapazitätsanforderungen erfordert die Interaktion von Knoten und Schichten sowie akkurate Gewinnung von Informationen zur Auslastung. In jüngster Zeit sind das Generalized Multiprotocol Label Switching (GMPLS) und das Path Computation Element (PCE) als mögliche Lösungsansätze für diese Herausforderungen entstanden. Wie in der Planung beinhaltet auch der Betrieb von Mehrschichtnetzen eine Vielzahl von Optimierungsparametern, wie die Blockierungswahrscheinlichkeit, Ausfallsicherheit und Energie-Effizienz. In dieser Arbeit, führen wir verschiedene effiziente Heuristiken ein, um die betrachteten Optimierungsprobleme anzugehen. Wir planen Mehrschichtnetze von Grund auf und minimieren hinsichtlich der Anschaffungskosten basierend auf den Kosten- und Komponenten-Daten des IST NOBEL Phase 2 Projekts. Wir berücksichtigen Anforderungen der Verkehrsströme und Ausfallsicherheit in verschiedenen Schichten und in mehreren Schichten gleichzeitig sowie verschiedene Netzarchitekturen. Aufsetzend auf dem geplanten Netz betrachten wir den Betrieb von Mehrschichtnetzen mit dynamischen Verkehr basiert auf der GMPLS und PCE Architektur. Wir bewerten verschiedene PCE Installationen, Strategien zur Informationsgewinnung und Re-Optimierung. Abschließend, zeigen wir wie Information über die Auslastung im Betrieb genutzt werden kann um Rückmeldung an die Netzplanung zu geben.
T3  - Würzburger Beiträge zur Leistungsbewertung Verteilter Systeme - 02/12 
KW  - Mehrschichtsystem
KW  - Planung
KW  - Ressourcenmanagement
KW  - Ausfallsicheres System
KW  - Mehrschichtnetze
KW  - Pfadberechnungselement
KW  - Ausfallsicherheit
KW  - Multi-Layer
KW  - Design
KW  - Resilience
KW  - Resource Management
KW  - Path Computation Element
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-69433
ER  - 
TY  - THES
A1  - Dwertmann, Anne
T1  - Impact of the Tumor Suppressor Arf on Miz1 and Sumoylation of Myc and Miz1
T1  - Wirkung des Tumorsuppressors Arf auf Miz1 und Sumoylierung von Myc und Miz1
N2  - Upon oncogenic stress, the tumor suppressor Arf can induce irreversible cell cycle arrest or apoptosis, depending on the oncogenic insult. In this study, it could be shown that Arf interacts with Myc and the Myc-associated zinc-finger protein Miz1 to facilitate repression of genes involved in cell adhesion. Formation of a DNA-binding Arf/Myc/Miz1 complex disrupts interaction of Miz1 with its coactivator nucleophosmin and induces local heterochromatinisation, causing cells to lose attachment and undergo anoikis. The assembly of the complex relies on Myc, which might explain why high Myc levels trigger apoptosis and not cell cycle arrest in the Arf response. This mechanism could play an important role in eliminating cells harboring an oncogenic mutation. Arf furthermore induces sumoylation of Miz1 at a specific lysine by repressing the desumoylating enzyme Senp3. A sumoylation-deficient mutant of Miz1 however does not show phenotypic differences under the chosen experimental conditions. Myc can also be modified by Sumo by multisumoylation at many different lysines, which is unaffected by Arf. The exact mechanism and effect of this modification however stays unsolved.
N2  - Der Tumorsuppressor Arf wird durch onkogenen Stress induziert und kann entweder einen irreversiblen Zellzyklusarrest oder Apoptose auslösen. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass Arf mit Myc und dem Myc-interagierenden Zinkfingerprotein Miz1 assoziiert und dadurch Gene der Zelladhäsion reprimiert. Die Ausbildung eines DNA-bindenden Arf/Myc/Miz1 Komplexes verhindert eine Interaktion von Miz1 mit seinem Koaktivator Nucleophosmin und führt zur lokalen Ausbildung von Heterochromatin, was zum Ablösen der Zellen und schließlich zur Anoikis führt. Die Komplexbildung setzt die Beteiligung von Myc voraus, was erklären könnte warum hohe Mengen an Myc über Arf Apoptose und nicht Zellzyklusarrest auslösen. Dieser Mechanismus könnte eine wichtige Rolle bei der Eliminierung von Zellen mit einer onkogenen Mutation spielen. Arf induziert darüber hinaus die Sumoylierung von Miz1 an einem bestimmten Lysin indem es das desumoylierende Enzyme Senp3 inhibiert. Eine Mutante von Miz1 die nicht mehr sumoyliert werden kann zeigt jedoch in den durchgeführten Untersuchungen keinen anderen Phänotyp als Wildtyp Miz1. Myc kann ebenfalls an vielen verschiedenen Lysinen mit Sumo modifiziert werden, wobei Arf jedoch keine Rolle spielt. Der genaue Mechanismus und Effekt dieser Modifikation konnte jedoch nicht geklärt werden.
KW  - Apoptosis
KW  - Myc
KW  - Repression <Genetik>
KW  - Anoikis
KW  - Zelladhäsion
KW  - Miz1
KW  - Sumo
KW  - Sumoylierung
KW  - arf
KW  - anoikis
KW  - cell adhesion
KW  - Miz1
KW  - sumo
KW  - sumoylation
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-71876
ER  - 
TY  - THES
A1  - Döhler, Anja
T1  - Regulation der Toleranzinduktion von steady-state migratorischen Dendritischen Zellen durch den Transkriptionsfaktor RelB
T1  - Regulation of tolerance induction by steady-state migratory dendritic cells through the transcription factor RelB
N2  - Toleranz gegenüber Selbstantigenen in den peripheren Geweben kann durch CD4+ CD25+ Foxp3+ regulatorische T-Zellen (Tregs) vermittelt werden. Diese Zellen entstehen entweder in Folge der thymischen T-Zellselektion (natürlich vorkommende Tregs, nTreg) oder durch Konversion aus naiven T-Zellen in den peripheren lymphatischen Organen (induzierte Tregs, iTregs). Im Vorfeld der Arbeit war bereits bekannt, dass Dendritische Zellen (DZ) eine wichtige Rolle bei der Generierung von iTreg spielen. Allerdings bestand weitestgehend Unklarheit darüber, welche DZ in welchem Reifungszustand dazu in der Lage sind, iTregs gegen peripher-exprimierte Selbstantigene zu induzieren. Steady-state migratorische DZ (ssmDZ) gelten in dieser Hinsicht als potentielle Kandidaten, da bekannt ist, dass diese DZ bereits unter homöostatischen Bedingungen Selbstantigene aus peripheren Geweben in die drainierenden Lymphknoten transportieren und dort T-Zellen präsentieren können. Ein Ziel der vorliegenden Arbeit war daher, den Phänotyp und die tolerogene Kapazität der ssmDZ in den hautdrainierenden Lymphknoten näher zu untersuchen. Es konnte gezeigt werden, dass ssmDZ einen semireifen MHC IIint CD40hi CD80/CD86int CCR7+ Phänotyp aufweisen und in vitro mit Hilfe von endogenem TGF-β iTregs induzieren können. Darüber hinaus belegt diese Arbeit zusammen mit weiteren Daten aus unserer Arbeitsgruppe, dass ssmDZ in transgenen K5mOVA-Mäusen zellassoziertes epidermales OVA aus der Haut in die drainierenden Lymphknoten transportieren und dort an CD4+ OVA-spezifische TZR-transgene OT-II T-Zellen präsentieren können. Innerhalb der ssmDZ konnten die Langerin+ dermalen DZ als die DZ-Subpopulation eingegrenzt werden, die für die Konversion von naiven OT-II T-Zellen in CD4+ CD25+ Foxp3+ iTregs verantwortlich war. Ferner zeigte sich, dass CD103 nicht als Marker für ssmDZ in den hautdrainierenden Lymphknoten herangezogen werden kann. Ein weiteres Ziel dieser Arbeit war, herauszufinden, welchen Einfluss der Transkriptionsfaktor RelB auf die partielle Reifung und Migration der ssmDZ hat. RelB ist ein Mitglied der NF-κB-Familie und wird mit der Reifung von DZ in Verbindung gebracht. Erste Experimente zeigten eine nukleäre Translokation von RelB in ssmDZ sowie eine verringerte Frequenz dieser DZ in den hautdrainierenden Lymphknoten von relB+/- Mäusen und Mäusen mit einer Defizienz für den RelB-Bindungspartner p52. Allerdings konnte bei Mäusen mit einer DZ-spezifischen RelB-Inaktivierung (RelBDCko Mäuse) eine erhöhte Frequenz an ssmDZ in den hautdrainierenden Lymphknoten festgestellt, die nicht auf einer Zunahme an DZ in der Haut der Tiere zurückzuführen war. Diese Ergebnisse legen einerseits die Vermutung nahe, dass es sich bei den beobachteten Effekte in den relB+/- Mäusen um DZ-extrinsische Auswirkungen auf die ssmDZ handelt. Andererseits scheint RelB unter homöostatischen Bedingungen die Erhaltung und Migration der ssmDZ eher negativ zu beeinflussen. Weitere durchflusszytometrische Analysen wiesen zudem darauf hin, dass RelB in ssmDZ die Expression von Reifungsmarkern nur partiell reguliert. So konnte auf den ssmDZ in den hautdrainierenden Lymphknoten von RelBDCko Mäusen eine erhöhte Expression von CD40 beobachtet werden, während andere Reifungsmarker wie MHC II, CD80 und CD86 nicht signifikant in ihrer Expression betroffen waren. Im Rahmen dieser Arbeit wurde zudem untersucht, wie sich eine RelB-Defizienz in DZ auf die Homöostase und Induktion von Tregs auswirkt. Die hierzu analysierten RelBDCko Mäuse wiesen eine erhöhte Frequenz und absolute Zellzahl an Tregs in allen untersuchten lymphatischen Organen (hautdrainierende Lymphknoten, Milz und Thymus) auf. Darüber hinaus war in diesen Organen auch eine verstärkte Proliferation der Tregs gegenüber den Kontrolltieren festzustellen. Weitere Untersuchungen zeigten, dass die Proliferation der Tregs in RelBDCko Mäusen in den hautdrainierenden Lymphknoten sogar stärker ausfiel als in der Milz. RelB scheint somit die tolerogene Kapazität der DZ zur Regulation der Treg-Expansion im Thymus und in der Peripherie zu beeinflussen. Unter Verwendung von neutralisierenden αIL-2-Antikörpern konnte zudem belegt werden, dass die periphere Proliferation der Tregs in den RelBDCko Mäusen von IL-2 abhängig ist. Damit einhergehend zeigten erste Vorversuche eine erhöhte IL-2-Produktion in den peripheren lymphatischen Organen von RelBDCko Mäusen. Zusammenfassend legen die Daten dieser Arbeit den Schluss nahe, dass ssmDZ in den hautdrainierenden Lymphknoten in der Lage sind, Toleranz durch Induktion von iTregs gegen epidermale Selbstantigene zu induzieren. Untersuchungen an neuartigen Mäusen mit einer konditionalen RelB-Inaktivierung spezifisch in DZ deuten darauf hin, dass die Migration und Reifung von ssmDZ partiell durch RelB reguliert wird. Da Tregs eine Schlüsselrolle bei der Erhaltung der peripheren Toleranz einnehmen, ist die Beobachtung, dass eine RelB-Defizienz in allen DZ zu einer verstärkten Treg-Proliferation und somit zu einer veränderten Treg-Homöostase führt, ein intererssanter Ausgangspunkt für weitere Untersuchungen.
N2  - Tolerance against self-antigens from peripheral tissues can be mediated through CD4+ CD25+ Foxp3+ regulatory T cells (Tregs). These cells develop either during thymic T cell selection (nTregs) or by conversion from naive CD4+ CD25- Foxp3- T cells in peripheral lymphoid organs (induced Tregs, iTregs). During the last years, a role for dendritic cells (DC) in the generation of iTregs has been clearly established. However, the precise DC subset and maturation stage which are required to induce iTregs against peripheral self-antigens remain unknown. Steady-state migratory DC (ssmDC) are a good candidate to carry out such function, since these cells are able to transport self-antigen from peripheral tissues to draining lymph nodes under steady-state conditions. Thus one aim of this thesis was to define the phenotype and tolerogenic capacity of ssmDC in skin-draining lymph nodes. Here, we show that ssmDC display a partially mature MHC IIint CD40hi CD80/CD86int CCR7+ phenotype and that these DC used endogenous TGF-β to convert naive T cells into iTregs in vitro. This study, together with former data generated in our laboratory, demonstrate that in transgenic K5mOVA mice, ssmDC transport and present cell-associated epidermal OVA to CD4+ OVA-specific TCR-transgenic OT-II T cells in the skin-draining lymph nodes. We also identified langerin+ dermal DC cells among the different subsets of ssmDC, as the subset which mediates the conversion of naïve OT-II T cells into CD4+ CD25+ Foxp3+ iTregs. Furthermore, we observed that CD103 was not a suitable marker for ssmDC in skin-draining lymph nodes despite that it has been correlated with tolerogenic DC in the intestine. An additional aim of this work was to investigate the impact of the transcription factor RelB on the partial maturation and migration of ssmDC. RelB is a member of the NF-κB family and has been associated with DC maturation. Initial experiments showed nuclear translocation of RelB in ssmDC and in addition, relB+/- mice as well as mice with a deficiency of the RelB-binding partner p52 had a reduced migration of ssmDC to skin-draining lymph nodes. Nevertheless, the analysis of mice with a DC-specific ablation of RelB (RelBDCko mice) revealed an increased frequency of ssmDC in skin-draining lymph nodes which was not due to an increased number or altered distribution of DC in the skin. On the one hand, these data suggest that the effects on ssmDC seen in the relB+/- mice were mediated by DC-extrinsic mechanisms. On the other hand, the increase of ssmDC in RelBDCko mice indicated that RelB might be rather a negative regulator of ssmDC migration under homeostatic conditions. Moreover, RelB also affected the maturation of ssmDC partially, since ssmDC in the skin-draining lymph nodes of RelBDCko mice expressed more CD40 on their surface, while other maturation markers as MHC II, CD80 and CD86 were not significantly altered. Finally, it was investigated how RelB deficiency in DC affects the induction and homeostasis of Tregs. To this aim we examined RelBDCko mice in which we observed an increased frequency and absolute number of Tregs in all lymphatic organs analyzed (skin-draining lymph nodes, spleen and thymus). Furthermore, Tregs showed an increased proliferation in these organs compared to control mice. In particular, Tregs in RelBDCko mice proliferated more vigorously in the skin-draining lymph nodes compared to the spleen. Thus, RelB seems to influence the tolerogenic DC capacity by regulating the expansion of Tregs generated in the thymus as well as their peripheral maintenance. By using a neutralizing anti-IL-2 antibody, we could also demonstrate that the peripheral proliferation of Tregs in the RelBDCko mice was dependent on IL-2, indicating that production of IL-2 either by conventional T cells or DC themselves is affected through RelB deficiency. In accordance with this observation, preliminary experiments showed an increased IL-2 production in the peripheral lymphoid organs of RelBDCko mice. Taken together, the data of this study strongly suggest that ssmDZ are potent inducers of iTregs in response to epidermal self-antigens in skin-draining lymph nodes. Moreover, the analysis of a novel conditional mouse model with a DC-specific deletion of RelB indicated that the migration and maturation of ssmDC is partially regulated by RelB. Since Tregs play a key role in the maintenance of peripheral tolerance, our finding that a deficiency of RelB in all DC affects the proliferation and therefore the homeostasis of Tregs provides an interesting starting-point for further investigation.
KW  - Dendritische Zelle
KW  - Nuklearfaktor Kappa B
KW  - Immuntoleranz
KW  - regulatorische T-Zellen
KW  - dendritic cell
KW  - NF-kappaB
KW  - regulatory T cells
KW  - immunologic tolerance
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-72343
ER  - 
TY  - THES
A1  - Düll, Johannes
T1  - Untersuchungen zur aktivierungsabhängigen Phosphorylierung der MAP Kinasen von T Zellen, die durch  chimärische T Zellrezeptormoleküle aktiviert werden
T1  - Activation dependent phosphorylation of MAP Kinases with chimeric antigen receptors
N2  - Durch die im Labor der AG Topp standardisierte Verfahren konnten im Rahmen dieser Arbeit stabile T Zell Linien aus primär humanen CMV spezifischen T Zellen und CMV spezifischen T Zellen mit chimärischen Rezeptoren hergestellt werden. Die Anzahl der chimärischen Rezeptoren auf den unterschiedlichen T Zellinien ist nicht signifikant unterschiedlich und beträgt ca. 17000 Rezeptoren pro Zelle. Bei der Überprüfung des Lyseverhaltens CMV spezifischer T Zellen gegenüber CMV spezifischer T Zellen transduziert mit einem chimärischen Rezeptor zeigt sich das gleiche Lyseverhalten. Um die zeitliche Dynamik dieses Verhaltens besser darzustellen, wurde ein FACS basierter Lysierungsversuch selbstständig entwickelt und etabliert. Somit konnte herausgestellt werden, dass das Lyseverhalten der T Zelllinien sowohl der CMV spezifischen T Zellen als auch das der Erst- und Zweitgeneration- T Zelllinien CAR CD19z und CAR CD19/28z vergleichbar war. Alle genannten Zelllinien lysieren ihre Targetzellen sowohl in der Quantität als auch in der zeitlichen Dynamik vergleichbar. Dies ist die einzige Gemeinsamkeit der verglichenen T Zell Aktivierungssysteme. In allen anderen funktionellen Versuchen ist die Aktivierung der T Zellen über einen chimärischen Rezeptor dem der physiologischen Aktivierung über den T Zell Rezeptor unterlegen. Der Proliferationsversuch mit CFSE zeigt eindeutig, dass nur die T Zellen, die über den TCR aktiviert werden, das Potential haben, sich zu teilen. Die T Zellen, die über den CAR sowohl der ersten als auch der zweiten Generation aktiviert werden, teilen sich nicht. Der Defekt der CAR T Zellen zeigt sich auch in der Hochregulation von CD25, einem Aktivierungsmarker für T Zellen. Die T Zellen, die durch die chimärischen Rezeptoren sowohl der ersten als auch der zweiten Generation aktiviert werden, regulieren CD25 nicht so stark nach oben wie die T Zellen, die physiologisch durch den TCR aktiviert werden. Diese Minderaktivierung spiegelt sich auch in der Zytokinproduktion wieder. Auch hier zeigt sich die unvollständige Aktivierung der CAR T Zellen. In der intrazellulären Zytokinmessung sieht man, dass bei CAR T Zellen der ersten und zweiten Generation zum einen die Einzelzellen weniger IFNy produzieren, zum anderen die Gesamtzahl der Zellen, die Zytokine produzieren, weniger ist als im Vergleich zur TCR Aktivierung. Dieses Phänomen der defizienten Aktivierung und der funktionellen Defekte von CAR T Zellen ist bekannt. Dies konnte noch einmal unter standardisierten und kontrollierten Bedingungen bestätigt werden. Durch die relativ neue Methode der durchflusszytometrischen Bead Technologie konnte dies nun zum ersten Mal realisiert werden. Es zeigte sich, dass ein signifikanter Unterschied zwischen den verschiedenen Aktivierungsmodi der T Zellen besteht. Eine physiologische Aktivierung von T Zellen führt zu einer höheren Maximum-Phosphorylierung als eine Aktivierung über den Erstgeneration CAR. Der signifikante Unterschied zeigt sich bei den MAP Kinasen ERK, JNK und p38. Somit ist dies ein Hinweis, dass die Signaltransduktion auf breiter Ebene aufgrund des alleinigen Vorhandenseins der Zeta Kette bei den CAR CD19z T Zellen, defizient ist und nicht ausreicht für eine volle Aktivierung, die eine volle Funktionalität der T Zelle nach sich ziehen würde. Diese unzureichende Aktivierung soll durch die kostimulatorische Komponente CD28 beim Zweitgenerationrezeptor CAR CD19/28z aufgehoben werden. In der Proliferation, Zytokineproduktion und den Aktivierungsmarkern zeigt sich keine Verbesserung im Vergleich zum Erstgenerationrezeptor bei CMV spezifischen T Zellen. Dieses Ergebnis wird bestätigt und korreliert damit, dass es keinen Unterschied in der maximalen Phosphorylierung von ERK, JNK und p38 zwischen Erstgeneration CAR CD19z und Zweitgeneration CAR CD19/28z gibt. Somit ist dieses System geeignet, um aus dem Phosphorylierungsstatus von MAP Kinasen von CAR T Zellen auf die Funktionalität dieser T Zellen zu schließen.
N2  - Activation dependent phosphorylation of MAP kinases in t cells. These t cells were activated through a chimeric antigen recepptor system of the first and second generation. In CMV specific t cells are no differences in the strength of phosphorylation between first and second generation receptors.
KW  - T Zellen
KW  - Signaltransduktion
KW  - Chimärische Rezeptoren
KW  - Kostimulation
KW  - Adoptiver T Zell Transfer
KW  - T Zellen
KW  - Signaltransduktion
KW  - Chimärische Rezeptoren
KW  - Kostimulation
KW  - Adoptiver T Zell Transfer
KW  - T cells
KW  - signalling
KW  - chimeric antigen receptors
KW  - costimulation
KW  - adoptive t cell transfer
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-85318
ER  - 
TY  - THES
A1  - Eckert, Lisa
T1  - Familienbasierte Assoziationsstudie des Kandidatengens des synaptosomal-assoziierten Proteins SNAP-25 bei ADHS
T1  - Family-based association study of the candidate gene of the synaptosomal-associated protein SNAP-25 in ADHD
N2  - Eine wesentliche Rolle hinsichtlich der Pathophysiologie der ADHS scheint der komplexe Prozess der Signaltransduktion an der neuronalen Synapse innezuhaben. Dieser wird bewerkstelligt durch ein komplexes Zusammenspiel sogenannter SNARE-Proteine, unter anderem dem synaptosomal-assoziiertem Protein SNAP-25. Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung potentiell-funktioneller Varianten des Kandidatengens SNAP-25 auf eine Assoziation mit der ADHS in einer deutschen Stichprobe. Bei den untersuchten Single-Nukleotid-Polymorphsimen handelt es sich dabei um SNP rs6077690 im Promotorbereich und SNP rs363006 in Intron 8 des Kandidatengens SNAP-25, deren Assoziation mit der ADHS in der Fachliteratur beschrieben ist. Desweiteren wurde ein bis lang nicht untersuchter SNP,rs6039769 in diese Studie miteinbezogen.
N2  - This family based study was applied to detect preferential transmission of genetic variants of the candidate gene SNAP-25 in ADHD. As neurotransmission has been suggested to be a crucial factor in the pathophysiology of ADHD, genes encoding for synaptic proteins are supposed to be involved. One of the core proteins of this so called "SNARE-complex" is the synaptosomal-associated protein SNAP-25. According to meta-analyses it is one of the most validated candidate genes in ADHD. This study investigated the association of genetic variants of SNAP25, located in the putative promoter region SNP ( rs6077690 )of SNAP25 and a SNP ( rs363006 ) in intron 8, previously reported to be associated with ADHD. Furthermore another SNP( rs6039769 ), also located in the core promotor region, was checked for association with ADHD.
KW  - Aufmerksamkeits-Defizit-Syndrom
KW  - Kandidatengen
KW  - SNAP-25
KW  - synaptosomal-assoziiertes Protein
KW  - Assoziationsstudie
KW  - family-based association study
KW  - candidate gene
KW  - synaptosomal-associated protein SNAP-25
KW  - ADHD
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-75559
ER  - 
TY  - THES
A1  - Effenberger, Madlen
T1  - Funktionelle Charakterisierung von YB-1 im Zytoplasma des Multiplen Myeloms
T1  - Functional Characterization of YB-1 in the Cytoplasm of Multiple Myeloma
N2  - Das Y-Box-bindende Protein 1 (YB-1) ist ein Vertreter der hochkonservierten Familie eukaryotischer Kälteschockproteine und ein DNA/RNA-bindendes Protein. In Abhängigkeit von seiner Lokalisation übernimmt es Aufgaben bei der DNA-Transkription oder mRNA-Translation. YB-1 ist ein potentielles Onkogen beim Multiplen Myelom (MM), dass in primären MM-Zellen exprimiert ist. Für die funktionellen Untersuchungen von YB-1 in der vorliegenden Arbeit wurden humane Myelomzelllinien (HMZL) verwendet, die als in vitro Modell dieser malignen B Zell-Erkrankung dienen. Aufgrund der potentiellen Expression von YB-1 im Zellkern und/oder Zytoplasma von HMZL, wurde zunächst die Lokalisation des Proteins bestimmt. Es konnte gezeigt werden, dass YB 1 in den HMZL ausschließlich im Zytoplasma lokalisiert ist. Eine Translokation von YB-1 in den Nukleus kann durch die Serin-Phosphorylierung (Aminosäure 102) in der Kälteschockdomäne induziert werden. Die analysierten Myelomzelllinien zeigen jedoch kein nukleäres YB 1 und keine S102-Phosphorylierung. Diese Ergebnisse stützen die These, dass die Regulation der mRNA-Translation im Zytoplasma die vorherrschende Funktion von YB-1 beim MM ist. YB-1 könnte über diesen Mechanismus seine anti-apoptotische Wirkung vermitteln und die MM-Zellen vor genotoxischem Stress schützen. Um YB-1-regulierte mRNAs zu identifizieren wurden YB 1-Immunpräzipitationen mit zwei HMZL, einer Maus-Plasmozytomzelllinie und einem primären Maus-Plasmazelltumor durchgeführt. Zu den YB-1-gebundenen mRNAs gehören Translationsfaktoren und ribosomale Proteine, die eine starke Beteiligung von YB-1 beim RNA-Metabolismus bestätigen. In der vorliegenden Arbeit wurden spezifisch zwei mRNA-Kandidaten untersucht, die für den malignen Phänotyp von MM-Zellen wichtig sein können: das translationell kontrollierte Tumorprotein TCTP und MYC. Sowohl TCTP als auch MYC wurden bereits in Zusammenhang mit der Proliferation und Apoptose-Resistenz von malignen Zellen beschrieben. Die immunhistochemische Untersuchung der Knochenmarkbiopsien von MM-Patienten ergab eine gute Ko-Expression von YB-1 und TCTP in intramedullären MM-Zellen, während MYC erst in extramedullärem MM-Tumormaterial verstärkt mit der hohen YB 1-Expression korreliert. Die funktionellen Analysen der Arbeit haben gezeigt, dass YB 1 für die Translation der TCTP- und MYC-mRNA essentiell ist. Es kontrolliert die Verteilung dieser mRNAs zwischen translationell aktiven und inaktiven messenger Ribonukleoprotein-Partikeln. Die shRNA-vermittelte Reduktion von YB-1 führte zur Hemmung der TCTP- und MYC-Translation in der Phase der Initiation. Um den Einfluss der Kandidaten auf das Überleben der HMZL zu untersuchen, wurden proteinspezifische Knockdown-Experimente durchgeführt. Beim shRNA-vermittelten TCTP-Knockdown konnten keine Auswirkungen auf die Proliferation oder Viabilität von MM-Zellen beobachtet werden. Im Gegensatz dazu ist MYC für das Überleben und Wachstum der HMZL ausschlaggebend, denn der MYC-Knockdown induzierte Apoptose. Wie beim YB 1-Knockdown war ein Anstieg der Caspase-Aktivität und der Zusammenbruch des mitochondrialen Membranpotentials in den HMZL nachweisbar. Da es beim MYC-Knockdown gleichzeitig zur einer Reduktion der YB 1-Protein- und mRNA-Expression kam, wurde der Einfluss von MYC auf die Transkription des YB-1-Gens untersucht. Mit Hilfe von embryonalen Mausfibroblasten, die ein induzierbares MYC als Transgen besitzen, konnte gezeigt werden, dass die Aktivierung von MYC mit einer Zunahme der YB-1-mRNA einher geht. YB-1 ist somit ein direktes Zielgen des Transkriptionsfaktors MYC. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit haben zum ersten Mal ein gegenseitiges regulatorisches Netzwerk aufgezeigt, in dem YB 1 transkriptionell durch MYC reguliert wird und YB-1 für die Translation der MYC-mRNA essentiell ist. Die Ko-Expression beider Proteine trägt zum Wachstum und Überleben von malignen Plasmazellen bei.
N2  - The Y-box binding protein 1 (YB-1) is a member of the highly conserved coldshock-domain protein family and a DNA/RNA-binding protein. Therefore YB-1 can be involved in DNA transcription or mRNA translation depending on its localization in the cell. YB-1 is a potential oncogene in Multiple Myeloma (MM) and is expressed in primary MM cells. Human myeloma cell lines (HMCLs), which serve as the in vitro model for this B-cell malignancy, were used to functionally characterize YB-1 in MM. In this study it was shown that the YB-1 protein is expressed exclusively in the cytoplasm of HMCLs. Its translocation into the nucleus can be induced through the phosphorylation of a serine residue (amino acid 102) in the coldshock-domain of the protein. The analyzed myeloma cell lines are negative for nuclear YB-1 and the S102-phosphorylation. These results support the hypothesis that the regulation of mRNA translation in the cytoplasm is the primary function of YB-1 in MM. Through this mechanism YB-1 could mediate its anti-apoptotic effects and protect MM cells against genotoxic stress. To identify YB-1 regulated mRNAs in the cytoplasm immunoprecipitations of two HMCLs, one mouse plasmacytoma cell line and one primary mouse plasma cell tumor were performed. YB-1 bound mRNAs include translation factors and ribosomal proteins, which confirms the strong participation of YB-1 in the metabolism of RNAs. In the present study two mRNA candidates were specifically investigated which might be important for the malignant phenotype of MM cells: the translationally controlled tumor protein (TCTP) and MYC. Both, TCTP and MYC have been described in conjunction with proliferation and apoptosis-resistance of malignant cells. The immunohistochemical staining of bone marrow biopsies from MM patients revealed a good co-expression of YB-1 and TCTP in intramedullary MM cells, whereas MYC and YB-1 correlate strongly with each other in extramedullary MM tumors. The functional analysis of this study showed, that YB-1 is essential for the translation of TCTP and MYC mRNA. It controls the distribution of these mRNAs between translationally active and inactive messenger ribonucleoprotein particles. The shRNA-mediated reduction of YB-1 expression inhibits TCTP and MYC translation in the initiation phase. To investigate the influence of the candidates for HMCL survival protein-specific knockdown experiments were performed. The TCTP knockdown showed no effect on proliferation or viability of the analyzed MM cells. In contrast, MYC is crucial for MM cell survival and growth, as the knockdown induced apoptosis. Comparable with the performed YB-1 knockdown experiments apoptosis induction was verified here by an increase of activated caspases and disruption of the mitochondrial membrane potential in HMCLs. Interestingly, the knockdown of MYC also reduced YB-1 protein and mRNA expression. To investigate the influence of MYC on YB-1 gene transcription mouse embryonic fibroblasts (MEFs) from MYC transgenic animals were used. The activation of MYC protein in these cells induced YB-1 mRNA expression, showing that YB-1 is a direct target of the transcription factor MYC. The work presented here revealed for the first time a feed-forward loop of YB-1 and MYC expression in MM cells. In this loop YB-1 is transcribed by MYC and YB-1 is essential for MYC mRNA translation. Consequently, both proteins mutually up-regulate each other via combined transcriptional/translational activity to support cell growth and survival of malignant plasma cells.
KW  - Plasmozytom
KW  - Apoptosis
KW  - RNS-Bindungsproteine
KW  - Myc
KW  - Cytoplasma
KW  - YB-1
KW  - mRNA-Translation
KW  - TCTP
KW  - Multiples Myelom
KW  - Transkription
KW  - YB-1
KW  - mRNA translation
KW  - TCTP
KW  - multiple myeloma
KW  - transcription
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-76816
ER  - 
TY  - THES
A1  - Egenberger, Brigitte
T1  - Identifizierung einer Aminosäure im Transportweg des organischen Kationentransporters 1, deren Mutation Strukturänderungen beim Transport beeinflusst
N2  - Die organischen Kationentransporter der SLC22-Familie spielen eine Schlüsselrolle bei der Aufnahme, Ausscheidung und Verteilung vieler kationischer Medikamente und endogener Substanzen. Der erste klonierte organische Kationentransporter rOCT1 (OCT1 aus der Ratte) wurde bisher eingehend funktionell charakterisiert. rOCT1 ist elektrogen, transportiert organische Kationen unterschiedlicher Struktur wie z.B. Cholin, Tetraethylammonium (TEA) oder das Neurotoxin 1 Methyl-4-Phenylpyridinium (MPP) und wird durch verschiedene Substanzen wie beispielsweise Tetrabutylammonium (TBuA) inhibiert. Für die Entwicklung und Optimierung von Medikamenten ist ein besseres Verständnis der strukturellen Grundlage der polyspezifischen Substraterkennung und des Transportprozesses von entscheidender Bedeutung. Durch modellgestützte Mutagenese konnte für rOCT1 ein großer Spalt identifiziert werden, der von acht Transmembranhelices (TMHs) geformt wird und die putative Substratbindungstasche mit überlappenden Bindungsdomänen beinhaltet. Mittels der „Voltage-Clamp-Fluorometrie“ können Konformationsänderungen von rOCT1 während des Transportzyklus sichtbar gemacht werden. Unter Verwendung dieser Methode wurden spannungsabhängige Fluoreszenzänderungen in den Positionen 260, 380 und 483 der TMHs 5, 8 und 11 nachgewiesen. Interaktionen mit den Substraten Cholin und MPP sowie dem nicht transportierten Inhibitor TBuA von außen wirkten sich unterschiedlich auf die Bewegungen in den drei Positionen aus. Diese Ergebnisse demonstrieren, dass rOCT1 spannungsabhängige Konformationen einnimmt, bei deren Änderungen sich mindestens drei Transmembrandomänen (TMH 5, TMH 8 und TMH 11) bewegen und dass in Gegenwart von organischen Kationen die Spannungsabhängigkeit der Transporterkonformation beeinflusst wird. Des Weiteren wurde eine kritische Position innerhalb oder nahe der Substratbindungstasche von rOCT1 identifiziert, mit deren Hilfe der Transportweg irreversibel blockiert werden kann. In Position 478 wurde das Glycin durch ein Cystein ersetzt, das mittels des SH Gruppenreagenzes [2-(Trimethylammonium)ethyl] methanethiosulfonat Bromid (MTSET) kovalent modifiziert werden konnte. Diese Modifikation bewirkte eine starke Hemmung des Transports verschiedener Substrate wie z.B. Cholin, TEA oder MPP. Anhand von Bindungsstudien konnte gezeigt werden, dass die Bindung von MPP durch die MTSET Modifizierung in der nach außen gerichteten Konformation verhindert wurde. Die Einführung des Cysteins in Position 478 erhöhte die Affinität von TBuA und beeinflusste außerdem die substrat- und spannungsabhängigen Konformationsänderungen. Hierbei zeigte sich, dass in zwei der drei Positionen (260 und 483) die Fluoreszenzantwort des leeren Transporters verändert wurde. Neben den Fluoreszenzen im Gleichgewichtszustand wurden auch die Zeitkonstanten der Fluoreszenzantworten durch die Position 478 beeinflusst. Durch die Einführung eines Serins oder Threonins in diese Position konnten die Effekte des Cysteins 478 in Position 483 nachgeahmt werden. Die Blockierung des Transportwegs durch MTSET veränderte die Bewegungen des leeren Transporters in Position 260 und 483 kaum, während in Position 380 eine deutliche Reduktion der Fluoreszenzantwort gemessen wurde. Auch die substratabhängigen Fluoreszenzänderungen wurden in der Position 483 deutlich reduziert. Insgesamt weisen diese Daten darauf hin, dass rOCT1 Konformationsänderungen durchläuft, die spannungs- und substratabhängig sind und durch die Position 478 beeinflusst werden.
N2  - Organic cation transporters of the SLC22-family play a pivotal role in the absorption, elimination and distribution of many cationic drugs and endogenous compounds. The first cloned organic cation transporter rOCT1 (rat OCT1) was extensively characterized. rOCT1 is electrogenic and transports a variety of organic cations with very different structures e.g. choline, tetraethylammonium (TEA) and the neurotoxin 1-methyl-4-phenylpyridinium (MPP). In addition rOCT1 is inhibited by various compounds such as tetrabutylammonium (TBuA). For the development and optimization of drugs it is fundamental to understand the structural basics of polyspecific substrate binding and of the transport process. By using model-based mutagenesis, a large cleft of rOCT1 was identified, which is formed by eight transmembrane helices (TMH) and contains the putative substrate binding pocket with overlapping binding domains. Conformational changes of rOCT1 during the transport cycle can be identified by using the “voltage-clamp-fluorometry” technique. Employing this method, potential-dependent fluorescence changes were identified in the positions 260, 380 and 483 in the TMHs 5, 8 and 11. Interactions of the substrates choline and MPP as well as the non-transported inhibitor TBuA acting from the outside, had an individual influence on the movements at these three positions. The results demonstrate that rOCT1 adopts different potential-dependent conformations and that at least three different transmembrane domains (TMH 5, TMH 8 and TMH 11) move during the conformational changes. Additionally, the results suggest that the potential-dependence of the transporter’s conformations is influenced by the presence of organic cations. Furthermore, a critical position was identified within or close to the substrate binding pocket of rOCT1. By modification of this position the transport pathway could be blocked. The replacement of glycine 478 with cysteine allows a covalent modification of this cysteine with an SH-group reagent [2-(Trimethylammonium)ethyl] methanethiosulfonate bromide (MTSET). This modification inhibited the transport of several substrates such as choline, TEA or MPP. With the help of binding studies, we could show that the binding of MPP in the outward facing conformation was prevented by the modification with MTSET. The introduction of cysteine in position 478 increased the affinity of TBuA and also influenced the substrate- and potential-dependent conformational changes. Specifically, it was found that the fluorescence response of the empty transporter changed in two of three positions (260 and 483). Apart from the fluorescence in the state of equilibrium, the time constants of the fluorescence responses were also influenced by the position 478. The effects of cysteine 478 could be mimicked in position 483 by the introduction of a serine or threonine in position 478. The blockage of the transport pathway by MTSET hardly changed the movement of the empty transporter in positions 260 and 483, whereas a clear reduction of the fluorescence response was measured in position 380. Additionally, the substrate-dependent fluorescence changes were reduced clearly in position 483. In conclusion, the data indicate that rOCT1 undergoes conformational changes, which are substrate- and potential-dependent and are influenced by the position 478.
KW  - Organische Kationentransporter
KW  - Organic cation transporter
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-72930
ER  -