TY  - THES
A1  - Wiegand, Johannes Tobias Martin
T1  - Einfluß der extrazellulären Ca2+-Konzentration und des Aktinfilamentsystems auf die homophile Interaktion von VE-Cadherin
T1  - Modulation of the homophilic interaction of VE-cadherin by cytoskeleton tethering and free Ca2+-concentration
N2  - Die Barriereeigenschaften des Gefäßendothels werden durch Verschluß- und Adhärenskontakte vermittelt. Das Ca2+-abhängige Zelladhäsionsmolekül VE-Cadherin vermittelt in Adhärenskontakten die Adhäsion benachbarter Endothelzellen. Es wurde vermutet, daß die extrazelluläre Ca2+-Konzentration und das intrazelluläre Aktinfilamentsystem die Adhäsionseigenschaften von VE-Cadherin verändern können. Daher wurden diese Einflußfaktoren mit Hilfe der Laserpinzetten-Technik untersucht. Hierzu wurden Latex-Mikroperlen mit rekombinanten VE-Cadherin-Fc-Molekülen beschichtet, die damit an VE-Cadherin-Moleküle von Endothelzellen binden und Zell-Zell-Kontakte simulieren konnten. Es zeigte sich, daß die ausschließlich durch VE-Cadherin vermittelte Interaktion zwischen Mikroperlen und Endothelzellen direkt von der extrazellulären Ca2+-Konzentration abhängig war und sich durch eine s-förmige Titrationskurve beschreiben ließ: Die Bindungshäufigkeit der Mikroperlen war bei Ca2+-Konzentrationen nahe 0,0 mM gering (26-27 %), nahm ab 0,8 mM stark zu (38 %) und erreichte bei 1,8 mM ein Maximum (65 %). Halbmaximale Bindung (KD) wurde bei 1,1 mM Ca2+ erreicht. Die Bindung war hochkooperativ (Hill Koeffizient nH = 4,6). Um die Eigenschaften des Aktinfilamentsystems zu verändern, wurden die Zellen mit Cytochalasin B, Cytochalasin D und dem Ca2+-Ionophor A 23187 inkubiert. Dabei nahm die Bindungshäufigkeit der Mikroperlen deutlich gegenüber Kontrollbedingungen ab. Es wurde gefolgert, daß ein intaktes Aktinfilamentsystem unmittelbar die Interaktion zwischen VE-Cadherin-Molekülen stärkte. Die Ergebnisse dieser Arbeit liefern damit neue Erkenntnisse über die Eigenschaften von VE-Cadherin: Die Adhäsion dieses Moleküls wird im physiologischen Ca2+-Bereich reguliert und ist direkt von einem intakten Aktinfilamentsystem abhängig. Es ist vorstellbar, daß die durch VE-Cadherin vermittelten Barriereeigenschaften des Endothels in vivo durch ähnliche Mechanismen reguliert werden. Ein Abfall der Ca2+-Konzentration im Interzellularspalt unter den für die Adhäsion kritischen Wert von 1,1 mM könnte durch Agonist-vermittelte Öffnung von Ca2+-Kanälen erfolgen. Eingeströmtes Ca2+ könnte seinerseits über Aktivierung von Gelsolin zur Fragmentation von Aktinfilamenten führen und so die Adhäsion weiter schwächen.
N2  - The vascular endothelium is the primary barrier between the blood compartment and the bodies interstitium. Its barrier function is mediated by tight junctions and adherens junctions. The calcium dependent cell adhesion molecule VE-cadherin is responsible for cell-cell adhesion in adherens junctions. Assuming that the extracellular calcium concentration and the intracellular actin filament system can influence the adhesion properties of VE-cadherin these variables were investigated using the laser tweezer technique. Therefore, polystyrene beads were coated with purified recombinant VE-cadherin-Fc molecules, which could bind to endothelial VE-cadherin and simulate cell-cell contacts. The solely VE-cadherin mediated interaction between polystyrene beads and endothelial cells was directly dependent on the extracellular calcium concentration. It was low at extracellular calcium concentrations close to 0,0 mM (26-27 %), increased with rising calcium concentrations (38 % at 0,8 mM) and reached a maximum at 1,8 mM calcium (65 %). Semi-maximum binding (KD) was achieved at 1,1 mM calcium. The interaction was highly cooperative (Hill-coefficient nH= 4,6). The properties of the actin filament system were influenced incubating the endothelial cells with cytochalasine B, cytochalasine D and with the calcium ionophor A 23187. In presence of these substances the VE-cadherin mediated binding between polystyrene beads and cells obviously decreased. Therefore, an intact actin cytoskeleton seems to directly strengthen the interaction between VE-cadherin molecules. Taken together these results demonstrate that the interaction between VE cadherin molecules is regulated within physiological calcium concentrations und directly dependent on an intact actin cytoskeleton. It is possible that similar regulation mechanisms are present in vivo. A decrease of the extracellular calcium in the intercellular cleft below the critical concentration of 1,1 mM could be caused by an agonist mediated opening of calcium channels. The calcium influx could lead to an actin fragmentation via the protein gelsolin and further weaken the cellular adhesion.
KW  - VE-Cadherin
KW  - Zelladhäsion
KW  - Adhärenskontakte
KW  - Endothel
KW  - VE-cadherin
KW  - cell adhesion
KW  - adherens junction
KW  - endothelium
Y1  - 2002
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-3386
ER  - 
TY  - THES
A1  - Galler, Annette Bettina
T1  - Funktionelle Charakterisierung des Vasodilatator stimulierten Phosphoproteins (VASP) für die Stabilität des Aktin-Zytoskeletts und die Integrin-abhängige Zelladhäsion
T1  - Functionel characterization of the vasodilator stimulated phosphoprotein (VASP) for the stability of the actin-cytoskeleton and integrin-dependent cell adhesion
N2  - Das Vasodilatator stimulierte Phosphoprotein (VASP) ist ein Zytoskelett-assoziiertes Protein der Ena (Enabled)/VASP-Proteinfamilie. Seine Funktionen bezüglich Aktin- Polymerisation, Thrombozyten-Aggregation, Wachstumskegel-Führungsprozessen und Motilität sowohl von Zellen als auch von Listerien sind bisher nur unvollständig charakterisiert. In dieser Arbeit konnte ich zeigen, wie die VASP-F-Aktin Interaktion in vitro durch die Phosphorylierung zweier Aminosäuren von VASP reguliert wird. Transfektions-Experimente mit VASP und RhoA deuten eine mögliche Beteiligung von VASP im Signalweg von RhoA an. Zudem führen Überexpression und Deletion von VASP in Zellen zu demselben Stressfaser-Phänotyp, der unabhängig vom stimulierenden Einfluss von Serum ist. In VASPdefizienten Fibroblasten ist außerdem die Membranrigidität und die Phosphorylierung der leichten Kette des Myosins erhöht, was auf ein stabileres und stärker kontrahiertes Aktin- Zytoskelett in diesen Zellen schließen lässt. Die Regulation und Organisation des Aktin- Zytoskeletts beeinflusst auch die zelluläre Adhäsion, die in VASP-defizienten Zellen verändert ist. VASP-defiziente Zellen adhärieren signifikant stärker an Fibronektinbeschichtete Perlen als Wildtyp-Zellen. Der Widerstand dieser Perlen gegenüber mechanischen Kräften ist in VASP (-/-) Zellen signifikant erhöht. Dieser Unterschied beruht in erster Linie auf dem verstärkten Aktin-Zytoskelett in diesen Zellen und ist unabhängig von Mikrotubuli. Messungen mit rekonstituierten Zelllinien zeigen zudem eine VASPAbhängigkeit dieses Effekts. Der GTPase Rap1 kommt eine wichtige Bedeutung bei der Integrin-abhängigen Adhäsion von Zellen zu. Aktivierung von Epac, einem Guanin-Nukleotid- Austauschfaktor von Rap1, führt in Wildtyp-Zellen zur Verstärkung des Widerstandes gegenüber mechanischen Kräften, die auf Fibronektin-beschichtete Perlen wirken, ohne dabei die Membranrigidität zu verändern. Diese Kraft-Verstärkung wird weder vom Aktin- noch vom Mikrotubuli-Zytoskelett beeinflusst. Es exisitiert daher ein Mechanismus, bei dem die Länge von elastischen Membranfortsätzen unabhängig von der Membranfestigkeit und dem Aktin-Zytoskelett reguliert wird. Diese Experimente zeigen, dass VASP eine wichtige Rolle bei der Stabilität und Kontraktilität des Aktin-Zytoskeletts, der Membranrigidität sowie bei der zellulären Adhäsion spielt. Die vorliegenden Ergebnisse weisen darauf hin, dass hierbei weniger die direkte Interaktion von VASP mit dem Aktin-Zytoskelett von Bedeutung ist, sondern viel mehr seine mögliche Funktion als Gerüstprotein (Scaffold), das eine geregelte Signaltransduktion organisiert.
N2  - The actin-cytoskeleton associated protein VASP (vasodilator stimulated phosphoprotein) is a founding member of the Ena (enabled)/VASP protein family. Its function in actinpolymerisation, platelet aggregation, axon-guidance, cell motility and Listeria monocytogenes is yet not completely understood. In this work I could show that the phosphorylation of two amino acid residues of VASP diminishes its interaction with F-actin. Transfection experiments with VASP and RhoA suggest a possible role for VASP in the RhoA signalling pathway. Both, overexpression and deletion of VASP results in a similar stressfiber phenotype, which is independent of the stimulatory effect of serum. Furthermore membrane rigidity and myosin light chain phosphorylation in VASP deficient cells is increased, indicating a more contracted and rigid cytoskeleton in these cells. Cell adhesion is influenced by the regulation and organisation of the actin-cytoskeleton. VASP deficient cells not only adhere significantly stronger to fibronectin-coated beads but also resistance to displacement by mechanical forces is enhanced. This effect results from greater stability of the actin-cytoskeleton while there is no evidence for microtubuli involvement. Experiments with reconstituted VASP (-/-) cell lines proof this effect being VASP-dependent. The GTPase Rap1 is an important regulator of integrin-dependent cell adhesion. Activation of Epac, a guanine nucleotid exchange factor for Rap1, in wildtyp cells leads to enhanced resisting forces to mechanical displacement of fibronectin-coated beads while membrane rigidity remains unchanged. This phenomenon is neither dependent on F-actin nor microtubuli indicating a modulation of membrane tethers independently of membrane rigidity. These results show that VASP is an important regulator of actin-cytoskeletal stability and contractility, as well as membrane rigidity and cell adhesion. Furthermore these data suggest a possible role for VASP as a scaffold protein organising intracellular signal transduction.
KW  - Vasodilatator-stimuliertes Phosphoprotein
KW  - Actin
KW  - Zellskelett
KW  - VASP
KW  - Aktin-Zytoskelett
KW  - Zelladhäsion
KW  - VASP
KW  - actin cytoskeleton
KW  - cell adhesion
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-6518
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hupp, Markus
T1  - Inhibition von alpha V Integrinen vermindert die Migration von primären glatten Gefässmuskelzellen und schwächt die Tyrosinphosphorylierung der "focal adhesion kinase".
T1  - Targeting of alpha v integrins interferes with smooth muscle cell migration and FAK activation
N2  - Die ischämische Herzerkrankung (Angina pectoris, Herzinfarkt), eine führende Todesursache in den Industrienationen, wird hauptsächlich durch Intervention an den Koronararterien mittels Ballondilatation meist in Kombination mit einer Stentimplantation behandelt. Trotz aktueller Verbesserungen im Stentdesing und dem Einsatz von medikamente-freisetzenden Stents kommt es immer noch in etwa 10 – 20 % der Interventionen, in Abhängigkeit des jeweiligen Risikoprofils, zu der Entwicklung einer Restenose. Der pathophysiologische Prozess der Neointimaentwicklung, welche der Restenoseentstehung nach Stentimplantation zu Grunde liegt, ist im Wesentlichen durch einwandernde glatte Gefässmuskelzellen (GMZ) bedingt. Eine zentrale Rolle bei der Zellwanderung nehmen alpha V Integrine ein. Um den Prozess der Restenose zu verhindern, stellen somit diese Rezeptoren und die durch sie ausgelösten Signalkaskaden einen vielversprechenden Angriffspunkt dar. Wir konnten nach Stimulation von GMZ aus Schweinen mit den EZM Proteinen Vitronektin (VN), Fibronektin (FN) und Kollagen (CN) eine verstärkte Tyrosinphosphorylierung (PTyr) v.a. eines etwa 116 kDa grossen Proteins zeigen, das mittels Immunpräzipitation als “focal adhesion kinase” (FAK) identifiziert wurde. VN stellte hierbei den stärksten Stimulus dar. Die erhöhte PTyr zeigte sich am Tyrosinrest 397 von FAK (PTyr-397), der Autophosphorylierungsstelle der Kinase, und deutet damit auf eine durch Proteinstimulation induzierte, erhöhte Aktivität von FAK hin. Die erhöhte PTyr von FAK war nicht zu beobachten, wenn die GMZ ohne spezifische Rezeptor-Ligand Interaktion auf Poly-L-Lysin adhärierten. Die Aktivierung von FAK nach Stimulation mit VN, FN und CN war dabei abhängig von alpha V Integrinen und lies sich durch Zugabe eines kompetetiven alpha V Inhibitors in einer Dosis- abhängigen Weise unterdrücken. Die Inhibition war am deutlichsten nach VN Stimulation zu beobachten. Bei Kultivierung der Zellen mit dem Inhibitor über 7 Tage in einer Konzentration von 1 µM war in der Durchlichtmikroskopie im Vergleich zu kultivierten Zellen ohne Inhibitor keine Veränderung zu erkennen. Bei 10 µM Cilengitide verkleinerte sich der Zelldurchmesser, die Zellen blieben jedoch an der Oberfläche der Zellkulturschalen adhärent. In der IF Mikroskopie zeigte sich nach 30 min eine Abnahme der intrazellulären PTyr und ein Abbau des Aktinzytoskeletts unter Einfluss von 10 µM des Inhibitors auf kultivierte adhärente GMZ. Es gab keinen Hinweis auf Induktion einer Apoptose. Auf VN und CN konnten die zuvor suspendierten GMZ gut adhärieren, während auf einer mit FN beschichteten Oberfläche die Anzahl der angehefteten Zellen im Vergleich zu einer unbeschichteten Oberfläche nicht anstieg. Die Adhäsion der GMZ auf VN konnte der Hemmstoff stark vermindern, während er auf die Adhäsion auf FN und CN keinen Einfluss hatte. Die Inhibition der Aktivierung von FAK durch den alpha V Integrininhibitor korrelierte mit der Reduktion der durch die Proteinen stimulierten Migration (Haptotaxis) der primären GMZ. Der Inhibitor führte bei einer Konzentration von 10 µM bei VN Stimulation zu einer fast vollständigen Inhibition der Haptotaxis, während er nach FN bzw. CN Stimulation die Anzahl der gewanderten Zellen bei dieser Konzentration um etwa 30 % verringerte. Die Migrationsrate wurde mit Hilfe eines modifizierten Boyden-Kammer Migrationsversuchs ermittelt. Unsere Ergebnisse unterstreichen die Schlüsselrolle der alpha V Integrine in der Motilität von GMZ. Sie nehmen Einfluss auf Signalkaskaden, die von FAK abhängig sind und die Haptotaxis zu regulieren scheinen. Diese Ergebnisse machen die alpha V Integrine zu einem vielversprechenden Angriffspunkt, um eine Restenose nach Stentimplantation zu verhindern. Der Einsatz des alpha V Integrininhibitors Cilengitide, der mit einem Medikamente-freisetzenden Stent lokal an dem Ort des pathologischen Geschehens appliziert werden kann, lässt somit eine weitere Reduktion der Restenoserate erhoffen, was in einem nächsten Schritt mittels eines in vivo Modells untersucht werden muss.
N2  - Aberrant migration of smooth muscle cells (SMCs) is a key feature of restenosis after ptca. Since extracellular matrix proteins and their receptors of the integrin family play a critical role in this process, it is instrumental to understand their contibution to cell migration of SMCs on the molecular level. Therefor we investigated the role of alpha V- containing integrins expressed by porcine coronary artery smooth muscle cells (pCASMCs) in vitronectin (VN), fibronectin (FN) and collagen (CN) initiated signaling events, cell adhesion and migration. In pCASMCs alpha V containing integrins were localized at focal adhesion sites. Stimulation through VN, FN and CN led to increase in cell migration and adhesion and concomitantly to enhanced tyrosine phosphorylation of focal adhesion kinase. These events were attenuated by a specific alpha V inhibitor in a dose dependent manner. This inhibitor could be used for a drug eluting stent and maybe could provide an approach to prevent restenosis after ptca.
KW  - Zellmigration
KW  - Muskelzelle
KW  - Restenose
KW  - Extrazelluläre Matrix
KW  - Vitronectin
KW  - Zelladhäsion
KW  - Phosphorylierung
KW  - Perkutane transluminale koronare Ang
KW  - Integrin
KW  - alpha V
KW  - Cilengitide
KW  - cell adhesion
KW  - cell migration
KW  - restenosis
KW  - integrin
KW  - alpha V
Y1  - 2007
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-24731
ER  - 
TY  - THES
A1  - Vielreicher, Martin Christian
T1  - Fluoreszenz-mikroskopische Untersuchung der Inaktivierung der Tyrosinkinase SRC im Integrin alphaIIb-beta3 -Signalweg
T1  - Studies on the inactivation process of the tyrosine kinase Src in the integrin alphaIIb-beta3 signaling pathway by fluorescence microscopy
N2  - Essentiell für die Blutstillung (Haemostase) ist die Thrombozyten- oder Blutplaettchen-Adhaesion und die Thrombus-Bildung. Beide Vorgaenge werden hauptsaechlich durch den Thrombozyten-Rezeptor Integrin alphaIIb-beta3 vermittelt. Nach Bindung des Liganden Fibrinogen aendert sich die Rezeptor-Konformation, Integrine assoziieren und ein intrazellulaeres Signalnetzwerk wird aktiviert, welches die Organisation des Aktin-Zytoskeletts steuert. Diese Zytoskelett-Reorganisationen sind Grundlage für zellulaere Adhaesions- und Aggregations-Prozesse. Die Signalvermittlung vom Integrin zum Zytoskelett wird durch die Protein-Tyrosinkinase Src eingeleitet, deren Aktivitaetszustand den Signalweg reguliert. Bei der Src-Aktivierung wird Tyrosin 418 durch Autokatalyse phosphoryliert. Die Kinase muss jedoch wieder inaktiviert werden. Dies übernimmt in Plaettchen ausschliesslich die Tyrosinkinase Csk (C-terminale Src Kinase) durch Phosphorylierung von Tyrosin 529 im C-terminalen Ende des Proteins. Die Csk-vermittelte Inaktivierung von Src stellt den entscheidenden Kontrollschritt des alphaIIb-beta3-vermittelten Signalwegs dar. Obwohl bekannt ist, dass die Src-Aktivierung bei der Zelladhaesion an den Zellraendern der Lamellipodien geschieht und man den Mechanismus und die Kinetik der Src-Csk Interaktion genauer versteht, ist bislang immer noch unbekannt, wo und wie Src inaktiviert wird bzw. welche Rolle der Src-Inaktivierung genau zukommt. FRET (Fluoreszenz-Resonanz-Energie-Transfer) ist ein physikalischer Effekt, mit dem Interaktionen beliebiger fluoreszenzmarkierter Proteine mikroskopisch detektiert werden koennen. Diese Technik wurde genutzt, um die Src-Csk-Interaktion waehrend der alphaIIb-beta3-vermittelten Fibrinogen-Adhaesion in einer etablierten Thrombozyten-Modellzelllinie (A5-CHO) direkt visualisierbar zu machen. Es zeigten sich starke Src-Csk Interaktionen (FRET-Signale) an den Zellraendern aktiver Lamellipodien und zusaetzlich in Fokalkontakten, wo beide Proteine mit Vinculin, einem Fokalkontakte-Marker, co-lokalisierten. Die Proteininteraktionen folgten einem hochdynamischen Ablauf. Nach der Akkumulation der Src-Csk Komplexe an den Zellraendern wanderten sie in Abstaenden von 2-3 Minuten nach innen, fragmentierten und bildeten schliesslich stabile Fokal-Adhaesionen. FRET-Signale an den Zellraendern fanden sich vor allem in ruhenden Lamellipodien bzw., waehrend des Lamellipodien-Rückzugs, in wachsenden Lamellipodien traten die FRET-Signale dort dagegen nicht auf. In unabhaengigen biochemischen Tests im Zeitfenster der FRET-Beobachtungen wurde ein spezifischer Anstieg der Src-Tyr529-Phosphorylierung (Inaktivierung) und eine parallele Abnahme der Src-Tyr418-Phosphorylierung (Aktivierung) gemessen. Weiterführende Ergebnisse lieferten Versuche mit Src- und Csk-Mutanten. Die Co-Expression von Wildtyp-Src mit Kinase-inaktivem CskK222R hatte weder einen Effekt auf die Adhaesion und Ausbreitung der Zellen noch auf die Praesenz von FRET, es aenderte sich jedoch drastisch die zellulaere Verteilung der FRET-Signale sowie das Wachstum und die Form der Lamellipodien. Die Co-Expression von Wildtyp-Csk mit konstitutiv aktivem SrcY529F verursachte dagegen eine stark verringerte Adhaesionsfaehigkeit und Hemmung der Lamellipodien-Bildung. Die Fokal-Adhaesionspunkte in diesen Zellen waren sehr schwach und ueberdimensioniert und lagen ungeordnet verteilt in der Adhaesionsebene. Zusaetzlich verursachte SrcY529F eine starke Ueberaktivierung des Zytoskeletts und das fast vollstaendige Verschwinden der FRET-Signale. Die ermittelten Daten zeigen, dass die enge Kontrolle der Src-Aktivitaet durch Csk eine bedeutende Rolle für die funktionelle Zell-Adhaesion and -Ausbreitung spielt. Co-Immunpraezipitations-Resultate und Messungen der Menge an markiertem Protein in Zellen, in welchen FRET detektierbar war, untermauern zusaetzlich unsere These, zum ersten Mal die Src-Regulation durch Csk in lebenden Zellen direkt beobachtbar gemacht zu haben. Dieser neue FRET-Ansatz kann auch als Reporter-System für Prozesse der Src-Inaktivierung in anderen Signalwegen und Zellen angewendet werden. Das Messprinzip kann weiterhin auf das Studium der Inaktivierung weiterer Mitglieder der Familie der Src-Kinasen (in verschiedensten Signalwegen) erweitert werden.
N2  - Platelet adhesion and thrombus formation required for functional hemostasis depends on integrin receptor mediated “outside-in” signaling to the cytoskeleton. Integrin alphaIIb-beta3 is the major integrin on the platelet surface and acts as a specific receptor for the plasma protein fibrinogen. Fibrinogen binding causes clustering of integrins within the plasma membrane activating the protein tyrosine kinase Src (signal initiation) by phosphorylation of tyrosine 418. Src, however, is negatively regulated by another tyrosine kinase, Csk (C-terminal Src kinase), which phosphorylates tyrosine 529. Although, in adhering cells, it is believed that Src is getting activated at lamellipodia leading edges, neither the cellular location nor the dynamics and exact role of Src inactivation is known to date. Here, we studied Src inactivation during alphaIIb-beta3-dependent adhesion to fibrinogen in the established platelet model cell line A5-CHO. Using a live cell FRET (fluorescence resonance energy transfer) microscopy technique with CFP and YFP label molecules (cyan and yellow fluorescent protein), we were able to image highly dynamic Src-Csk interactions at the leading edges of active lamellipodia. Every 2-3 minutes, signals detecting Src-Csk interactions (complexes) appeared at the cell periphery before they begin to move inward in the cell and reorganize while lamellipodia start to protrude (grow). FRET signals were also found in small accumulations at the fringe and also further to the centre of the adhesion plane (focal complexes and adhesions). Src and Csk co-localize with vinculin (a focal adhesion marker) within these regions. During the runtime of FRET observation a specific increase in Src-Tyr529 phosphorylation with a parallel decrease in Src-Tyr418 phosphorylation was observed supporting the idea that Src inactivation occurs within the cells. The role of Src-Csk interaction was studied in further detail using Src and Csk mutants. The data revealed that co-expression of inactive CskK222R did not alter the presence of FRET signals, but fundamentally changed its distribution within the cell. Furthermore it caused lamellipodia shape changes and a tendency of constant lamellipodia protrusion. Co-expression of constitutively active SrcY529F in turn caused a severe adhesion and spreading dysfunction. Adherent cells showed very weak, disorganized and oversized focal adhesions, a hyper-activated cytoskeleton (visible in fast-changing membrane blebs) and absence of FRET signals. Results from immunoprecipitation analyses and protein level determination within cells, in which FRET was detectable, further supported that we were able, for the first time, to directly visualize Src (and integrin) regulation by Csk control in live cells. The results show that Src control by Csk is ultimately required for lamellipodia and focal adhesion function and thus for cell anchorage and spreading. The novel FRET-approach reported here can be readily applied to other integrin and signaling pathways including the study of closely related Src family kinases (SFKs). Results may also contribute to a better understanding of the processes of tumor formation.
KW  - Antigen CD41
KW  - Src-Proteine
KW  - C-terminal-Src-Kinase
KW  - Fluoreszenz-Resonanz-Energie-Transfer
KW  - Thrombozyt
KW  - CHO-Zelle
KW  - Lamellipodium
KW  - Zellskelett
KW  - Zelladhäsion
KW  - Integrin alphaIIb-beta3
KW  - integrin alphaIIb-beta3
KW  - src kinase
KW  - csk
KW  - FRET
KW  - platelet
KW  - cell adhesion
KW  - CHO cell
KW  - lamellipodium
KW  - actin cytoskeleton
Y1  - 2008
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-26743
ER  - 
TY  - THES
A1  - Dittmar, Sandra
T1  - Masernvirus-induzierte Blockade der transendothelialen Migration von Leukozyten und infektionsvermittelte Virusausbreitung durch Endothelzellschichten
T1  - Measles virus-Induced Block of Transendothelial Migration of T Lymphocytes and Infection-Mediated virus Spread across Endothelial Cell Barriers
N2  - Neben dem bekannten Tropismus des Masernvirus für CD150-positive aktivierte Zellen des Immunsystems, spielt der Endothelzelltropismus für die akute Masernviruserkrankung einschließlich ihren nachfolgenden Komplikationen eine wichtige pathogene Rolle. Die Infektion der Endothelzellen steht in Zusammenhang mit dem Auftreten des MV-Exanthems. Es ist auch möglich, dass die „Akute Enzephalitits“ und der Viruseintritt ins zentrale Nervensystem wie im Falle der subakuten sklerosierenden Panenzephalitis (SSPE) durch Endothelzellinfektion vermittelt wird. Ziel der Arbeit war herauszufinden, wie und ob das MV Endothelzellbarrieren überwinden kann mittels Transport infizierter Leukozyten oder durch Infektion von EZs mit basolateraler Virusfreisetzung. Es wurde untersucht, ob die Fähigkeit von primären humanen T- Zellen durch polarisierte Zellschichten von „human brain microvascular endothelial cells“ (HBMECs) zu wandern durch die Infektion beeinflusst wird. Die Fähigkeit von infizierten Lymphozyten durch die Poren der Filter zu wandern war teilweise beeinträchtigt, jedoch war das Ergebnis statistisch nicht signifikant. Im Gegensatz dazu war die Fähigkeit der Zellen durch Endothelzellbarrieren zu wandern drastisch reduziert. Nach Infektion adhärierten die Leukozyten stärker auf den Endothelzellen. Bei dieser Adhäsion von PBMCs an Endothelzellen kam es trotz Infektion zur Ausbildung von sogenannten „transmigratory cups“ oder docking- Strukturen. Dieser enge Zell-Zell-Kontakt hatte zur Folge, dass die MV-Infektion vom Lymphozyten auf die Endothelzelle übertragen wurde. Die MV-Hüllproteine wurden auf der apikalen und basolateralen Seite infizierter Endothelzellen exprimiert wie anhand von Aufnahmen mit dem konfokalen Mikroskop am Beispiel des H-Proteins gezeigt werden konnte. Titrationen ergaben, dass das Virus auf beiden Seiten der Zellen freigesetzt wurde. Desweiteren wurde bestätigt, dass auch für polarisierte Endothelzellen die auf Tyrosin basierenden Transportsignale verantwortlich sind für die basolaterale Virusfreisetzung. Die Daten unterstützen die Hypothese, dass das Virus mit Hilfe der Infektion und der bipolaren Virusfreisetzung über Endothelzellbarrieren
N2  - In addition to the known tropism of measles virus (MV) for CD150-positive activated cells of the immune system, its endothelial cell tropism plays an important pathogenic role during acute measles and the following complications. The infection of endothelial cells is associated with the rash. It is also possible that endothelial infection mediates the acute encephalitis and viral entry in the central nervous system in cases of subacute sclerosing panencephalitis (SSPE). The aim of this investigation was to find out, how and if at all MV is able to overcome endothelial barriers via transport of infected leukocytes or infection of endothelial cells with basolateral virus release. We analysed if the capacity of primary human T cells to transmigrate through “human brain microvascular endothelial cells” (HBMECs) is influenced by the infection. The capacity of infected lymphocytes to migrated through filter pores was partially reduced but the results were statistacally not significant. In contrast the capacity to migrate through endothelial barriers was drastically reduced. The attachment of PBMCs to the endothelial monolayer was increased once the cells were infected. During this attachment normal so called “transmigratory cups” or docking-structures were formed, although the leukocytes were infected. As a consequence of this close cell-cell-contact the MV-infection was transferred to the endothelial cells. The MV envelope proteins were expressed on the apical and basolateral side as could be shown on pictures taken with the confocal microscope. Titrations showed that the virus was released on both sides of the cells. Moreover it could be demonstrated, that tyrosine-based sorting signals were responsible for basolateral virus release from polarized endothelial cells. These data support the hypothesis, that the virus can cross endothelial barriers by infection of the endothelium and by bipolar virus release.
KW  - Masernvirus
KW  - Encephalitis
KW  - Blut-Hirn-Schranke
KW  - Integrine
KW  - Lymphozyt
KW  - Zelladhäsion
KW  - measles virus
KW  - Encephalitis
KW  - Blood Brain Barrier
KW  - Integrine
KW  - Lymphocytes
KW  - cell adhesion
Y1  - 2008
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-35050
ER  - 
TY  - THES
A1  - Spindler, Volker Bernd
T1  - Bedeutung der Rho-GTPasen für desmosomale Adhäsion und Pemphigus-Pathogenese
T1  - Role of Rho GTPases for desmosomal adhesion and pemphigus pathogenesis
N2  - Die Stabiltät und Integrität der Epidermis beruht zu einem großen Teil auf der intakten Funktion der Desmosomen. Diese fleckförmigen Zellkontakte vermitteln extrazellulär die Haftung zwischen den Keratinozyten durch Desmocadherine und sind intrazellulär über Adaptorproteine im Intermediärfilamentsystem des Zellskeletts verankert. Diese Funktion ist bei der Autoimmunerkrankung Pemphigus gestört, die zu intraepidermaler Blasenbildung durch Akantholyse der Keratinozyten führt. Pemphigus vulgaris (PV) und Pemphigus foliaceus (PF) stellen die beiden Hauptvarianten dar, wobei PV durch Autoantikörper gegen die Desmocadherine Desmoglein (Dsg) 3 und oftmals zusätzlich gegen Dsg 1, PF durch Autoantikörper nur gegen Dsg 1 gekennzeichnet ist. Rho-GTPasen sind zelluläre Regulatorproteine, die das Aktinzytoskelett und verschiedene Zellkontakte beeinflussen. Die vorliegende Arbeit beschäftigte sich mit dem Einfluss von Rho-GTPasen bei der Regulation von desmosomal vermittelter Adhäsion. In einem zweiten Teil wurde die Beteiligung von Rho-GTPasen bei den Pemphigusvarianten PV und PF näher charakterisiert. Für den ersten Abschnitt wurden bakterielle Toxine verwendet, die spezifisch Rho GTPasen aktivieren bzw. inhibieren, während für den zweiten Teil IgG-Fraktionen von PV- und PF-Patienten in Kombination mit aktivierenden Toxinen zur Anwendung kamen. Eine Inhibition der drei Hauptvertreter der Rho-GTPasen in kultivierten Keratinozyten und humaner Epidermis führte zu einer Rarefizierung des Aktinfilamentsystems, zu Verlust von membranständig lokalisiertem Dsg 1 und 3 und zu Zelldissoziation sowie zu verminderter Dsg 1 und 3-vermittelter Haftung von Mikroperlen auf der Oberfläche von Keratinozyten. Die Aktivierung der GTPasen resultierte in vermehrter linearisierter Darstellbarkeit von Aktin und Dsg 3 an den Zellgrenzen und einer verstärkten Dsg-vermittelten Haftung. Pemphigus-IgG führten ebenfalls zu Zelldissoziation und Verlust von Dsg-Immunreaktivität in Keratinozytenkulturen, zu Spaltbildung in humaner Epidermis und zum Verlust der durch Dsg 1 und Dsg 3 vermittelten Adhäsion. Dies ging einher mit einer vermehrten Menge an nicht am Zytoskelett verankerten Dsg 3 und wurde durch eine p38MAPK-abhängige Verminderung der Aktivität von Rho A moduliert. Die Aktivierung von Rho A verhinderte die Ausbildung der Pemphigus-induzierten Effekte nahezu vollständig. Zusammenfassend regulieren Rho-GTPasen die desmosomale Haftung in Keratinozyten. Die Daten zeigen weiterhin, dass Pemphigus-IgG durch eine Inhibition von Rho A diese Regulation beeinträchtigt, was zu Schwächung der Zytoskelettverankerung von Desmogleinen und zu Haftungsverlust und Spaltbildung führt. Somit ist Rho A ein wichtiger Faktor der Pemphigus-Pathogenese und stellt einen Erfolg versprechenden Ansatzpunkt zur Entwicklung neuer Therapieoptionen dar.
N2  - Integrity and stability of human epidermis is based on the correct function of desmosomes. These spot-like cell contacts mediate adhesion of adjacent keratinocytes by desmosomal cadherins and are linked via adapter proteins to the intermediate filament cytoskeleton. This function is impaired in the autoimmune disease pemphigus, resulting in intraepidermal blister formation by akantholysis of keratinocytes. Pemphigus vulgaris (PV) and pemphigus foliaceus (PF) are the main subtypes of pemphigus, with PV being characterized by autoantibodies targeting the desmosomal cadherins Desmoglein (Dsg) 3 and in part Dsg1. PF patients develeop autoantibodies against Dsg1 only. Rho GTPases are regulatory proteins which are known to modulate the actin cytoskeleton and different cell contacts. The aim of this thesis was to evaluate the role of Rho GTPases in the regulation of desmosome-mediated adhesion. The second part addresses the involvement of Rho GTPases in the pathogenesis of PV and PF. Toxins served to activate or inactivate specific GTPases in the first part, whereas in the latter part purified IgG fractions of pemphigus patients were used in combination with Rho activating toxins. An inhibition of the three best characterized GTPases in cultured keratinocytes and human epidermis resulted in rarefication of the actin cytoskeleton, loss and fragmentation of membrane-localized Dsg1 and Dsg3 immunostaining, cell dissociation and reduced adhesion of Dsg1 and Dsg3-coated microbeads on the cell surface of keratinocytes. Activation of GTPases led to linearized immunoreactivity of Dsg3 at the cell membrane, pronounced cortical actin staining and strengthened Dsg-mediated adhesion. Similarily to inhibition of Rho-GTPases, Pemphigus IgG caused cell dissociation and loss of Dsg staining in cultured keratinocytes, blister formation in human epidermis and reduction of Dsg-mediated adhesion. These changes were accompanied by a decrease of cytoskeleton-bound Dsg3 and were modulated by a p38MAPK-dependent reduction of RhoA activity. Activation of RhoA blocked the Pemphigus IgG-induced effects. Taken together, Rho GTPases regulate desmosomal adhesion in keratinocytes. Additionaly, Pemphigus IgG interfere with this regulation by inhibition of RhoA, resulting in reduced cytoskeletal anchorage of desmogleins, reduced intercellular adhesion and gap formation. Thus RhoA is identified as an important factor in pemphigus pathogenesis and might eventually serve as a target of new therapy approaches.
KW  - Zelladhäsion
KW  - Pemphigus
KW  - Rho-Proteine
KW  - Desmosom
KW  - Epidermis
KW  - Desmoglein
KW  - Keratinozyten
KW  - cell adhesion
KW  - desmosome
KW  - rho GTPases
KW  - keratinocytes
KW  - pemphigus
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-38728
ER  - 
TY  - THES
A1  - Heupel, Wolfgang-Moritz Felix
T1  - Role and modulation of cadherins in pathologic processes
T1  - Rolle und Modulation von Cadherinen in pathologischen Prozessen
N2  - Ca2+ dependent cell adhesion molecules (cadherins) are central for a variety of cell and tissue functions such as morphogenesis, epithelial and endothelial barrier formation, synaptic function and cellular signaling. Of paramount importance for cadherin function is their specific extracellular adhesive trans-interaction. Cadherins are embedded in a cellular environment of intracellular and extracellular regulators that modify cadherin binding in response to various physiological and pathological stimuli. Most experimental approaches used for studying cadherin interaction however lack a physiological proof of principle mostly by not investigating cadherins in their physiological environment. In the present cumulative dissertation, experimental approaches were applied to characterize and modulate vascular endothelial (VE)-cadherin and desmocadherin functions in the (patho-)physiological contexts of endothelial permeability regulation and disturbance of epidermal barrier function, which is typical to the blistering skin disease pemphigus, respectively. Whereas VE-cadherin is a key regulator of the endothelial barrier that separates the blood compartment from the interstitial space of tissues, desmosomal cadherins are crucial for maintenance of epidermal integrity and separation of the external environment from the body’s internal milieu. Cadherin functions were both investigated in cell-free and cell-based conditions: by using biophysical single molecule techniques like atomic force microscopy (AFM), cadherin function could be investigated in conditions, where contributions of intracellular signaling were excluded. These experiments were, however, compared and combined with cell-based experiments in which cadherins of epidermal or endothelial cell cultures were probed by laser force microscopy (laser tweezers), fluorescence recovery after photobleaching (FRAP) and other techniques. The autoimmune blistering skin diseases pemphigus foliaceus (PF) and pemphigus vulgaris (PV) are caused by autoantibodies directed against the extracellular domains of the desmosomal cadherins desmoglein (Dsg) 1 and 3, which are important for epidermal adhesion. The mechanism of autoantibody-induced cell dissociation (acantholysis) in pemphigus, however, is still not fully understood. For the first time, it is shown by AFM force spectroscopy that pemphigus autoantibodies directly inhibit Dsg3 adhesion by steric hindrance but do not inhibit adhesion of Dsg1. However, the full pathogenicity of the autoantibodies depended on cellular signaling processes, since autoantibodies targeting Dsg1 also resulted in loss of cadherin-mediated adhesion in cell-based experiments. However, two other signaling pathways that have been reported to be involved in pemphigus pathogenesis, i.e. epidermal growth factor receptor (EGFR) and c-Src activation, were not found to be important in this context. Furthermore, peptide-based modulators of cadherin functions were generated for Dsg1/3 and VE-cadherin. By comparing Dsg1, Dsg3 and VE-cadherin sequences to published X-ray structures of cadherin trans-interactions, specific amino acid sequences of the binding pockets of these cadherins were identified. Peptide versions of these motifs were synthesized and the antagonistic functions of these “single peptides” were validated by AFM force spectroscopy as well as by cell-based assays. By linking two single peptides in tandem, stabilization of cadherin bonds because of by cross-bridge formation between trans-interacting cadherins was demonstrated. Protective effects of tandem peptides were shown by partly preventing pemphigus autoantibody-induced acantholysis, or in the case of VE-cadherin, by stabilizing endothelial barrier properties against barrier disrupting agents like the Ca2+ ionophore A23187 and an inhibitory VE-cadherin antibody. Most importantly, VE-cadherin tandem peptides abolished microvascular hyperpermeability induced by the physiologic inflammatory agent tumor necrosis factor-α in the rat mesentery in vivo. Both classes of tandem peptides therefore can be considered as a starting point for the generation of potential therapeutic agents that might prevent cell dissociation in pemphigus and breakdown of the endothelial barrier under inflammatory conditions.
N2  - Die Familie der Ca2+ - abhängigen Adhäsionsproteine (Cadherine) spielt eine zentrale Rolle bei elementaren zellulären, geweblichen und Entwicklungsprozessen. Eine in der vorliegenden kumulativen Dissertation untersuchte Funktion von Cadherinen ist ihre Rolle beim Aufbau und der Aufrechterhaltung der epidermalen Barriere der Haut und der endothelialen Barriere von Blutgefäßen. Cadherine vermitteln Adhäsion über die extrazelluläre Bindung mit Cadherinen auf der Zelloberfläche angrenzender Zellen. Die durch Cadherine vermittelte Zelladhäsion ist ein dynamischer Prozess, der durch extrazelluläre und intrazelluläre Modulatoren im Zusammenspiel mit vielfältigen physiologischen Prozessen reguliert wird. Vielen Experimentalsystemen fehlt der realistische physiologische und gewebliche Bezug zur funktionellen Bedeutung der untersuchten Eigenschaften der Cadherine. In der vorliegenden kumulativen Dissertation wurden verschiedene Ansätze zur Untersuchung und Modulation von Cadherinen im Hinblick zweier (patho-)physiologischer Prozesse durchgeführt. Zum einen befasst sich die Doktorarbeit mit den Blasen-bildenden Hauterkrankungen der Pemphigus-Gruppe, bei welcher die Funktionsstörung desmosomaler Cadherine im Mittelpunkt steht. Zum anderen wurde das vaskuläre endotheliale (VE)-Cadherin und dessen Rolle bei der Regulation und pathologischen Entgleisung der Gefäßpermeabilität untersucht. Die Funktion dieser Cadherine wurde in der Arbeit sowohl in Zell-freien als auch in Zell-basierten Experimenten analysiert: mittels biophysikalischer Charakterisierung auf Einzelmolekülebene durch Kraftspektroskopie mit dem Atomkraftmikroskop (AFM) konnte die Adhäsion (Transinteraktion) von Cadherinen frei von zellulären Einflüssen isoliert untersucht werden. Diese Einzelmolekülstudien wurden durch Laserkraftmikroskopie (Laserpinzette) und verschiedene zellphysiologische Untersuchungen an epithelialen und endothelialen Zellkulturen und Geweben komplettiert. Bei der autoimmunen Hauterkrankung Pemphigus foliaceus (PF) und Pemphigus vulgaris (PV) bewirken Autoantikörper, die gegen die desmosomale Cadherine Desmoglein (Dsg) 1 und 3 gerichtet sind, eine Zelldissoziation (Akantholyse), die zu einer charakteristischen Blasenbildung auf der Haut der Patienten teils mit Ablösung der Epidermis führt. In der vorliegenden Arbeit wurde mit Hilfe der AFM-Kraftspektroskopie zum ersten Mal gezeigt, dass Pemphigus-Autoantikörper direkt die Dsg3-vermittelte Adhäsion durch sterische Behinderung inhibieren. Zusätzlich wurden auch Unterschiede in der Pathogenität der Autoantikörper in Abhängigkeit von zellulären Signalwegen gefunden. In früheren Studien konnte bereits gezeigt werden, dass neben der vermuteten Hemmung der Cadherinbindung durch die Autoantikörper auch inhibitorische, die Zelladhäsion herabsetzende zytoplasmatische Signalwege für die Pathogenese dieser Krankheit wichtig sind. Daneben belegen Experimente dieser Arbeit, dass die durch Autoantikörper vermittelte Akantholyse in unseren Versuchsbedingungen unabhängig von der in anderen Studien postulierten Beteilung des epidermalen Wachstumsfaktorrezeptors (EGFR) und von c-Src war. In weiteren Experimenten wurden Peptide zur Modulation der Funktion von Dsg1/3 und VE-Cadherin entwickelt. Dazu wurden die Sequenzen von Dsg1, Dsg3 und VE-Cadherin mit bereits beschriebenen Röntgenkristallstrukturen von anderen Cadherinen verglichen und eigene Strukturmodelle auf der Grundlage einer Analogiemodellierung generiert. Auf diese Weise wurden Sequenzabschnitte identifiziert, die für die Cadherin-Transinteraktion wichtig sind. Aus diesen Sequenzen wurden Peptide abgeleitet, die die Cadherinfunktion entweder in einer agonistischen oder antagonistischen Weise beeinflussen sollten. Die inhibitorische Funktion der Einzelpeptide wurde sowohl durch AFM-Kraftspektroskopie als auch in Zell-basierten Laserpinzetten-Studien validiert. Durch das Zusammenfügen von zwei separaten Einzelpeptidsequenzen wurden Tandempeptide erzeugt. Diese sollten die jeweilige Cadherininteraktion durch das Überbrücken benachbarter adhäsiver Cadherindomänen stabilisieren. Das Dsg-spezifische Tandempeptid verhinderte teilweise die durch Autoantikörper hervorgerufene Akantholyse beim Pemphigus und das VE-Cadherin-spezifische Tandempeptid schützte die Endothelbarriere vor Permeabilitätserhöhung durch das Ca2+ - Ionophor A23187 oder durch einen inhibitorischen VE-Cadherin-Antikörper. In in-vivo-Experimenten an perfundierten Mikrogefäßen des Rattenmesenteriums verhinderte das VE-Cadherin-Tandempeptid den Anstieg der Endothelpermeabilität durch den physiologischen Entzündungsmediator Tumornekrosefaktor-α. Die Tandempeptide können als Ausgangspunkt für die Identifikation von spezifischen therapeutischen Agenzien zur Prävention der Akantholyse beim Pemphigus oder Verlust der VE-Cadherin-Bindung bei vaskulärer Hyperpermeabilität angesehen werden.
KW  - Cadherine
KW  - Zelladhäsion
KW  - Pemphigus
KW  - Desmosom
KW  - Endothel
KW  - Zelladhäsion
KW  - Cadherine
KW  - Desmogleine
KW  - VE-Cadherin
KW  - cell adhesion
KW  - cadherins
KW  - desmosomes
Y1  - 2010
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-52716
ER  - 
TY  - THES
A1  - Saxena, Ambrish
T1  - Role of the novel protein tyrosine phosphatase AUM for cell adhesion
T1  - Die Rolle des neuen Proteins "Tyrosin phosphatase" AUM für Zell-Adhäsion
N2  - Cell adhesion and migration are essential for development and homeostasis. Adhesion to the extracellular matrix occurs at specialized plasma membrane domains where transmembrane adhesion receptors, signaling proteins such as kinases and phosphatases, and a large number of adaptor proteins interact with the cytoskeleton in a tightly regulated and synchronized fashion. Whereas altered cell adhesion and migration are known to be important in cardiovascular disease and malignant tumors, the target proteins and molecular interactions that regulate these complex processes still remain incompletely understood. Whereas numerous kinases are known to regulate cell adhesion dynamics, information about the involved protein phosphatases is still very limited. A newly emerging phosphatase family contains the unconventional active site sequence DXDX(T/V) and belongs to the haloacid dehalogenase (HAD) superfamily of hydrolases. Our laboratory has recently discovered AUM, a novel phosphatase that belongs to this poorly characterized enzyme family. Initial findings pointed toward a potential involvement of AUM in the regulation of cell adhesion to the extracellular matrix. The objective of the present study was to study the potential role of AUM in cell adhesion. We could show that cells stably depleted of AUM are characterized by accelerated adhesion on immobilized fibronectin. To confirm these findings, we used an siRNA-based approach for the acute depletion of AUM and observed a similar phenomenon. Rescue experiments were performed with stably AUM-depleted cells to ensure that the above mentioned effects are indeed AUM specific. We observed that the re-addition of AUM normalizes cellular adhesion kinetics on fibronectin. These results clearly show that AUM exerts important functions in cell-matrix adhesion. To investigate the molecular basis of these effects, we have characterized integrin expression patterns using flow cytometry. Interestingly, fibronectin-stimulated AUM-depleted cells are characterized by an increase in the cell surface expression of conformationally active 1-integrins. Consistent with the important role of 1-integrins in the regulation of RhoA activity, we also observed a specific increase in RhoA-GTP, but not Rac1-GTP-levels during cell adhesion to fibronectin. Consistent with these findings and with the important role of RhoA for focal adhesion maturation, AUM depleted cells showed more elongated and more centripetally oriented focal adhesions as compared to control cells when spread on fibronectin. Taken together, this study has revealed an important role of AUM for cell-matrix adhesion. Our findings strongly suggest that AUM functions as a negative regulator of 1-integrins and RhoA-dependent cytoskeletal dynamics during cell adhesion.
N2  - Die Adhäsion und Migration von Zellen auf extrazellulären Matrixmolekülen ist essentiell für die Entwicklung und Homöostase vielzelliger Organismen. Die Adhäsion an extrazellulärer Matrix findet über spezialisierte Plasmamembran-Domänen statt, an denen transmembranäre Adhäsionsrezeptoren, Signalproteine wie Kinasen und Phosphatasen und eine große Anzahl von Adapterproteinen auf eng regulierte und synchronisierte Weise mit dem Zytoskelett interagieren. Während feststeht, dass Veränderungen der Zelladhäsion und Migration eine wichtige Rolle zum Beispiel bei kardiovaskulären Erkrankungen und bei metastasierenden Tumoren spielen, sind die Schlüsselmoleküle und Protein-Protein-Interaktionen, welche diese Prozesse regulieren immer noch unvollständig verstanden. Obwohl von zahlreichen Kinasen bekannt ist, dass sie die Zelladhäsions-Dynamik regulieren, existieren kaum Informationen über an diesen Prozessen beteiligte Phosphatasen. Seit Kurzem wird einer noch wenig charakterisierten Phosphatase-Familie mit der unkonventionellen Aminosäuresequenz DXDX(T/V) im aktiven Zentrum des Enzyms vermehrt Beachtung geschenkt. Diese Phosphatasen gehören zur Haloazid-Dehalogenase (HAD) Superfamilie von Hydrolasen. Unserem Labor ist es kürzlich gelungen, eine neue Phosphatase aus dieser Enzymfamilie zu identifizieren. Erste Befunde aus unserer Arbeitsgruppe weisen darauf hin, dass AUM möglicherweise an der Regulation der Zelladhäsion an extrazelluläre Matrixmoleküle beteiligt sein könnte. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die mögliche Rolle von AUM bei der Zelladhäsion genauer zu untersuchen. Es gelang uns zu zeigen, dass stabil AUM-shRNA exprimierende Zellen durch eine beschleunigte Adhäsion auf immobilisiertem Fibronektin gekennzeichnet sind. Um diese Befunde zu erhärten, wurde endogenes AUM mittels transienter Expression von siRNAs akut depletiert. Auch unter diesen Bedingungen konnte gezeigt werden, dass eine Reduktion der endogenen AUM-Proteinexpression die Zelladhäsion auf Fibronektin beschleunigt. Weiterhin wurden rescue-Experimente mit stabil AUM-depletierten Zellen durchgeführt, um sicherzustellen, dass die oben genannten Effekte spezifisch sind. Dabei wurde beobachtet, dass die Re-Expression von AUM die zelluläre Adhäsionskinetik auf Fibronektin normalisiert. Diese Ergebnisse belegen eindeutig, dass AUM wichtige Funktionen bei der Zell-Matrix-Adhäsion erfüllt. Um die molekulare Grundlage dieser Effekte zu untersuchen, haben wir zunächst das zelluläre Integrin-Expressionsmuster mittels Durchflußzytometrie charakterisiert. Interessanterweise konnte nachgewiesen werden, dass Fibronektin-stimulierte, AUM-depletierte Zellen vermehrt 1-Integrine in ihrer aktiven Konformation auf der Zelloberfläche exprimieren. Übereinstimmend mit der wichtigen Rolle von 1-Integrinen für die Regulation der RhoA-Aktivität konnten wir auch eine spezifische Zunahme der RhoA-GTP, nicht aber der Rac1-GTP-Spiegel während der Zelladhäsion auf Fibronektin beobachten. Konsistent mit diesen Ergebnissen und der bekannten Rolle von RhoA für die Reifung fokaler Adhäsionen, zeigten AUM-depletierte Zellen im Vergleich zu den Kontrollzellen vermehrt elongierte und zentripetal orientierte fokale Adhäsionen. Zusammengenommen ist es in der vorliegenden Arbeit gelungen, eine wichtige Rolle von AUM bei der Zell-Matrix-Adhäsion aufzudecken. Unsere Befunde legen nahe, dass AUM im Rahmen der Zell-Adhäsion als ein negativer Regulator von 1-Integrinen und der RhoA-abhängigen Zytoskelett-Dynamik fungiert.
KW  - Proteintyrosinphosphatase
KW  - Zelladhäsion
KW  - Tyrosin phosphatase
KW  - Zell-Adhäsion
KW  - AUM
KW  - tyrosine phosphatase
KW  - AUM
KW  - cell adhesion
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-65503
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  - JOUR
A1  - Hartlieb, Eva
A1  - Kempf, Bettina
A1  - Partilla, Miriam
A1  - Vigh, Balázs
A1  - Spindler, Volker
A1  - Waschke, Jens
T1  - Desmoglein 2 Is Less Important than Desmoglein 3 for Keratinocyte Cohesion
JF  - PLoS ONE
N2  - Desmosomes provide intercellular adhesive strength required for integrity of epithelial and some non-epithelial tissues. Within the epidermis, the cadherin-type adhesion molecules desmoglein (Dsg) 1-4 and desmocollin (Dsc) 1-3 build the adhesive core of desmosomes. In keratinocytes, several isoforms of these proteins are co-expressed. However, the contribution of specific isoforms to overall cell cohesion is unclear. Therefore, in this study we investigated the roles of Dsg2 and Dsg3, the latter of which is known to be essential for keratinocyte adhesion based on its autoantibody-induced loss of function in the autoimmune blistering skin disease pemphigus vulgaris (PV). The pathogenic PV antibody AK23, targeting the Dsg3 adhesive domain, led to profound loss of cell cohesion in human keratinocytes as revealed by the dispase-based dissociation assays. In contrast, an antibody against Dsg2 had no effect on cell cohesion although the Dsg2 antibody was demonstrated to interfere with Dsg2 transinteraction by single molecule atomic force microscopy and was effective to reduce cell cohesion in intestinal epithelial Caco-2 cells which express Dsg2 as the only Dsg isoform. To substantiate these findings, siRNA-mediated silencing of Dsg2 or Dsg3 was performed in keratinocytes. In contrast to Dsg3-depleted cells, Dsg2 knockdown reduced cell cohesion only under conditions of increased shear. These experiments indicate that specific desmosomal cadherins contribute differently to keratinocyte cohesion and that Dsg2 compared to Dsg3 is less important in this context.
KW  - expression
KW  - inhibition
KW  - DSG2
KW  - cell adhesion
KW  - desmosomal cadherins
KW  - pemphigus vulgaris
KW  - phenotype
KW  - mice
KW  - transinteraction
KW  - reorganization
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-131192
VL  - 8
IS  - 1
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Haarmann, Axel
A1  - Nehen, Mathias
A1  - Deiß, Annika
A1  - Buttmann, Mathias
T1  - Fumaric acid esters do not reduce inflammatory NF-\(\kappa\)B/p65 nuclear translocation, ICAM-1 expression and T-cell adhesiveness of human brain microvascular endothelial cells
JF  - International Journal of Molecular Sciences
N2  - Dimethyl fumarate (DMF) is approved for disease-modifying treatment of patients with relapsing-remitting multiple sclerosis. Animal experiments suggested that part of its therapeutic effect is due to a reduction of T-cell infiltration of the central nervous system (CNS) by uncertain mechanisms. Here we evaluated whether DMF and its primary metabolite monomethyl fumarate (MMF) modulate pro-inflammatory intracellular signaling and T-cell adhesiveness of nonimmortalized single donor human brain microvascular endothelial cells at low passages. Neither DMF nor MMF at concentrations of 10 or 50 \(\mu\)M blocked the IL-1\(\beta\)-induced nuclear translocation of NF-\(\kappa\)B/p65, whereas the higher concentration of DMF inhibited the nuclear entry of p65 in human umbilical vein endothelium cultured in parallel. DMF and MMF also did not alter the IL-1\(\beta\)-stimulated activation of p38 MAPK in brain endothelium. Furthermore, neither DMF nor MMF reduced the basal or IL-1\(\beta\)-inducible expression of ICAM-1. In accordance, both fumaric acid esters did not reduce the adhesion of activated Jurkat T cells to brain endothelium under basal or inflammatory conditions. Therefore, brain endothelial cells probably do not directly mediate a potential blocking effect of fumaric acid esters on the inflammatory infiltration of the CNS by T cells.
KW  - barrier integrity
KW  - proteins
KW  - multiple sclerosis
KW  - monomethyl fumarate
KW  - p38 mitogen-activated protein kinase
KW  - cell adhesion
KW  - NF-\(\kappa\)B
KW  - dimethyl fumarate
KW  - blood-brain barrier
KW  - endothelial cells
KW  - potent inducer
KW  - gene
KW  - drug
KW  - VCAM-1
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-148295
VL  - 16
ER  -