TY  - THES
A1  - Ramirez Pineda, José Robinson
T1  - Dendritic cells activated by CpG motifs are potent inducers of a Th1 immune response that protects mice against leishmaniasis
T1  - CpG-aktivierte dendritische-Zellen induzieren eine Th1 immunantwort die Mäuse gegen Leishmaniose schütz
N2  - The present investigation report a protocol to obtain dendritic cells (DC) that protects mice against fatal leishmaniasis. DC were generated from bone marrow precursors, pulsed with leishmanial antigen and activated with CpG oligodeoxinucleotides. Mice that were vaccinated with these cells were strongly protected against the clinical and parasitological manifestations of leishmaniasis and developed a Th1 immune response. protection was solid and long-lasting, and was also dependent of the via of administration. Whe the mechanism of protection was studied, it was observed that the availability of the cytokine interleukin-12 at the time of vaccination was a key requirement, but that the source of this cytokine is not the donor cells but unidentified cells from the recipients.
N2  - En esta tesis se reporta un prtocolo para obtener celulas dendriticas (CD) que inducen una respuesta protectora contra la leishmaniasis en ratones susceptibles. Las CD se generaron de precursores de medula osea, se pulsaron con antigeno de Leishmania y se activaron con oligonucleotidos que contienen motivos CpG. Cuando los ratones se vacunan con estas celulas se observa una fuerte proteccion clinica y parasitologica contra la leishmaniasis. Los ratones se protegen debido a que desarrollan una respuesta inmune de tipo Th1, en contraste con la respuesta Th2 desarrollada por los ratones control. La proteccion fue solida y duradera y fue dependiente de la via de administracion de las CD. Cuando se estudio el mecanismo de proteccion, se encontro que se requiere la presencia de la citokina interleukina 12 en el momento de la vacunacion, y que la fuente de esta citokina no son las celulas donadoras, sino celulas de los ratones recipientes.
KW  - Leishmaniose
KW  - Dendritische Zelle
KW  - Immunreaktion
KW  - Dendrtitischer Zellen
KW  - Th1 immunantwort
KW  - leishmaniose
KW  - CpG
KW  - Dendritic cells
KW  - Th1 response
KW  - leishmaniasis
KW  - CpG
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-8410
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hupp, Thomas
T1  - Ab Initio Treatment of Complex Systems Kohn-Sham Orbitals for Multi Reference Methods and the Base Pairing Properties of Xanthine
T1  - Ab initio Behandlung komplexer Systeme Kohn-Sham Orbitale für Multireferenzverfahren und die Basenpaarungseigenschaften von Xanthin
N2  - Die vorliegende Arbeit besteht aus zwei Teilen. Der erste untersucht die Eignung von LHF-Orbitalen für Multireferenzverfahren. Das Ziel dieses Teils ist eine effizientere Berechnung angeregter Zustände, was zur spektroskopischen Charakterisierung vieler organischer und bioorganischer Moleküle wichtig ist. Der zweite Teil befasst sich mit bioorganischen Fragestellungen und untersucht die Paarungseigenschaften der Purinbase Xanthin. Es wird unter anderem die unerwartet hohe Stabilität der Xanthin Selbstpaarung in Alanyl-PNA erklärt und es wird untersucht, auf welche Weise Xanthin in der DNA mutagene Fehlpaarungen mit Thymin eingehen kann. Teil1: Im Unterschied zu HF- und Standard-DFT-Methoden führt der LHF-Ansatz zu einem vollständig gebundenen Orbitalspektrum, da Coulomb-Selbstwechselwirkungen im LHF-Ansatz exakt korrigiert werden. Durch die Korrektur der Coulomb-Selbstwechselwirkungen sind im LHF-Ansatz auch die Energien der besetzten Orbitale nicht wie in Standard-DFT-Methoden zu höheren Werten verschoben, so dass das Koopmans' Theorem gültig bleibt und die besetzten LHF-Orbitale etwas kompakter als Standard-DFT-Orbitale sind. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass beide Eigenschaften deutliche Vorteile für MR-Verfahren darstellen. Die virtuellen LHF-Orbitale sind gut optimiert und erlauben eine effizienteBeschreibung sowohl angeregter Zustände als auch statischer Korrelationseffekte in MRCI und MRPT2-Ansätzen. Weiterhin führt die kompaktere Struktur der besetzten LHF-Orbitale zu einer besseren Beschreibung des kationischen Rumpfes von Rydbergzuständen. Andererseits wurden zu beiden genannten Vorteilen auch jeweils ein Beispielmolekül gefunden, in dem die Vorteile nicht zum Tragen kommen, und zu deren Beschreibung Orbitale aus HF- oder Standard-DFT-Methoden besser geeignet sind. Diese Beispiele zeigen, dass jeder Einzelfall für sich getestet werden muss, auch wenn die angeregten Zustände der meisten Moleküle sehr gut mit LHF-Orbitalen beschrieben werden können. Teil 2: Im zweiten Teil der vorliegenden Arbeit wurden die Paarungseigenschaften von Xanthin und Xanthinderivaten untersucht. Ziel dieses Teils war es, eine Erklärung für die unerwartet hohe Stabilität des Xanthin Alanyl-PNA Selbstpaarung zu finden. Weiterhin wurde untersucht, weshalb Xanthin, das in der DNA u.a. unter chemischem Stress gebildet wird, mutagene Fehlpaarungen mit der Pyrimidinbase Thymin eingehen kann. Stabilität der Xanthin Alanyl PNA: Zunächst wurde durch den Vergleich experimenteller und berechneter 13C-NMR-Spektra das Regiosomer von Xanthin bestimmt, welches zu der ungewöhnlich hohen Stabilität der Xanthin-Xanthin-Selbstpaarung in Alanyl-PNA verantwortlich ist. Zur Untersuchung der Stabilität der Xanthin-Selbstpaarung wurde ein stark vereinfachendes Modell aufgestellt,in dem die Stabilit� at der PNA-Duplexe nur über die Energiebeiträge aus den Wasserstoffbrücken (EDim) und der Basenstapelung (EStap) bestimmt wird. Die Dimerisierungs- und Stapelungsenergien unterschiedlicher Paarungen wurden mit DFT- und MP2-Methoden bestimmt. Solvenseffekte wurden über ein Kontinuummodell erfasst und der Einfluss des peptidischen Rückgrats auf die Stapelungsgeometrie wurde durch Kraftfeldmethoden berücksichtigt. Während die einzelnen Energiekomponenten aus den H-Br� ucken und der Basenstapelung keinen eindeutigen Zusammenhang zu den Schmelztemperaturen erkennen lassen, korreliert die Summe aus beiden linear mit den experimentell ermittelten Tm-Werten. Dies bedeutet, dass die Beiträge aus der Entropie, der molekularen Wasserumgebung und der Rückgratspannung sich entweder aufheben oder f� ur alle behandelten Systeme sehr ähnlich sind. Die Stabilität der Xanthin-Xanthin- und die der 2,6-Diaminopurin-Xanthin-Paarung, ergibt sich durch einen erhöhten Stapelungsbeitrag der Purinpaarungen, während die Wasserstoffbrücken der Xanthin Selbstpaarung nur wenig zur Stabilisierung des Xanthin-Xanthin und des Xanthin-Diaminopurin-Alanyl-PNA-Doppelstrangs beitragen. Paarungseigenschaften von N9-Xanthin: Zur Untersuchung der Paarungseigenschaften von N9-Xanthin wurden zun� achst H-verbrückte Homodimere von Xanthin untersucht. Hierbei wurden extreme Variationen in den Bindungsstärken der einzelnen H-Brücken gefunden, die sich zwischen -4 bis -11 kcal/mol in der Gasphase und -2.5 bis -5 kcal/mol im Solvens betragen. Durch Vergleich mit Modellsystemen konnte die starke Varianz der H-Brückenstärke auf anziehende bzw. abstoßende sekundäre elektrostatische Wechselwirkungen zurückgeführt werden. Weiterhin wurde das Homodimer von Hypoxanthin untersucht, bei dem die H-Brücken durch eine Erhöhung der Aromatizität im Pyrimidinring zusätzlich verstärkt werden, was zu einer deutlichen Stabilisierung des Dimers führt. Elektronische Effekte müssen vor allem deshalb berücksichtigt werden, da sie im Unterschied zu rein elektrostatischen Effekten deutlich weniger von der Solvensumgebung beein usst werden. Mutagenität von Hypoxanthin und Xanthin: Zur Erklärung der Mutagenität von Hypoxanthin und Xanthin wurden verschiedene neutrale und anionische Watson-Crick Basenpaarungen von Hypoxanthin und Xanthin mit Pyrimidinbasen berechnet. Hierbei wurden u. a. auch tautomere und anionische Formen von Xanthin berücksichtigt. Zur Bewertung der erhaltenen Dimerisierungsenergien wurden die Paarungen danach klassifiziert, ob ihre Geometrien mit denen der kanonischen Basenpaarungen deckungsgleich sind, oder ob sie in einer verzerrten Watson-Crick Geometrie vorliegen, was die Einbaurate in die DNA aufgrund des räumlichen Anspruchs der DNA-Polymerase vermindert. Die Rechnungen zeigen, dass Xanthin nur mit Cytosin Watson-Crick-Paarungen eingehen kann, welche jedoch nur sehr schwach gebunden sind. In der neutralen Form scheint eine dreizähnige Basenpaarung unter Beteiligung einer tautomeren Form des Xanthins etwas stabiler zu sein als die zweizähnige Paarung von Diketoxanthin mit Cytosin. Da die Dimerisierungsenergie sowohl der neutralen als auch der anionischen Basenpaarung nur wenig unter 0 kcal/mol liegt, ist der Einbau der Xanthin-Cytosin-Paarung in die DNA zwar aufgrund der günstigen Geometrie möglich, wird aber nicht durch einen Energiebeitrag aus den H-Brücken verstärkt. Die im Vergleich zur Guanin-Cytosin Paarung deutlich geringere Aromatizität von Xanthin zu Cytosin ist im Einklang mit dem experimentellen Befund, dass die Cytosin-Xanthin Paarung deulich langsamer als die Guanin-Cytosin Paarungen in die DNA eingebaut werden. Während die Rechnungen nur eine geringe Aromatizität von Xanthin zu Cytosin vorhersagen, scheint das Anion von Xanthin in der Lage zu sein, eine sehr stabile Basenpaarung mit Thymin einzugehen. Allerdings muss die Dimerisierungsenergie die schlechtere Anpassung in die Bindungstasche der DNA-Polymerase ausgleichen, da die Paarung in einer etwas verzerrten Watson-Crick Geometrie vorliegt. Insgesamt wird die Paarung daher nicht schneller in die DNA eingebaut, wie erwartet aufgrund der H-Brückenstärken, stattdessen besitzt sie eine ähnliche Einbaurate wie die geometrisch günstigere aber weniger stabile Xanthin-Cytosin Paarung.
N2  - The present work consists of two parts. The first one deals with theoretical questions and tests the performance of orbitals obtained from a self-interaction free KS method, the LHFapproach, in multireference ab initio methods. The purpose of this part is to enable a more efficient computation of excitation energies, which is important for the spectroscopic characterization of many organic and bioorganic molecules. The second part focuses on bioorganic questions and studies the base pairing properties of the purine base xanthine in order to explain, e.g., the unusually high stability of selfpairing xanthine alanyl-PNA double strands and the mutagenicity of xanthine formed in DNA. Part1: In contrast to HF- and standard DFT-methods, the LHF-approach leads to a fully bound virtual orbital spectrum, because Coulomb self interactions are exactly canceled in the LHFansatz. Furthermore, the energies of the occupied orbitals are not upshifted, like it is the case for standard DFT-methods, so that Koopmans' theorem remains valid. In line with this, also the occupied LHF-orbitals are somewhat more compact than standard DFT-orbitals. The present work shows that both properties are of great benefit for MR methods. The virtual LHF-orbitals are well optimized and allow an efficient description of excited states and static correlation in both MRCI- and MRPT2-approaches. Furthermore, the higher compactness of the occupied LHF- compared to standard DFT-orbitals leads to a better description of the center ion of Rydberg states. However, for each of the two advantages mentioned at least one example molecule has been found, for which LHF-orbitals actually perform worse than HF-and/or standard DFT-orbitals. This shows, that even though LHF virtual orbitals allow an excellent MRCI- and MRPT2-description for the electronically excited states of a large number of molecules, this cannot be generalized and their performance needs to be tested for each individual case. In the second part of the present work, the base pairing properties of xanthine and xanthine derivatives were studied. The purpose of this part was to find an explanation for the unexpectedly high stability of the xanthine alanyl PNA double strand. Furthermore, it was analyzed, why xanthine, that is formed from guanine in DNA under chemical stress, is able to form mismatched base pairs with the pyrimidine base thymine. Stability of xanthine alanyl PNA: In the first step, the regioisomer present in the considered alanyl PNA was identified to be the N7-regioisomer of xanthine by a theoretical analysis of the 13C-NMR spectrum. To analyze the stability of the xanthine self-pairing, a simplified model was set up, in which the stability of the PNA double strand was explained solely by the energy contributions from H-bonding and base stacking. For that purpose, the dimerization and stacking energies for the xanthine-xanthine, guaninecytosine, adenine-thymine and xanthine-2,6-diaminopurine base pairs were computed using DFT and MP2 methods. Solvent effects were taken into account by the conductor like screening model. The influence of the peptide backbone on the stacking geometry was considered by force field optimizations. While the individual contributions from hydrogen bonding and stacking do not correlate with the melting temperature Tm, the sum of both correlates linearly with Tm. This correlation is somewhat surprising, because this means that the effects of the entropy and the molecular water environment either cancel or are similar for all systems compared. In this model, the stability of the xanthine selfpairing mainly stems from an enlarged stacking interaction, while the H-bonds give only minor contributions to the stability of the xanthine selfpaired double strand of alanyl-PNA. Base pairing properties of N9-Xanthine: The computation of the base pairing properties of N9-xanthine revealed a strong variation in the individual H-bond strengths for the selfpairing of xanthine, that range from -4 to -11 kcal/mol in the gas phase and -2.5 to -5 kcal/mol in polar solvent. By comparison with model systems it was shown that the strong variance of the H-bond strength is mainly due to attractive or repulsive secondary electrostatic interactions. For the homodimer of hypoxanthine it was shown that the increase of aromaticity in the pyrimidine ring upon dimer formation leads to a strengthening of the hydrogen bonds. Mutagenicity of hypoxanthine and xanthine: Several neutral and anionic Watson-Crick base pairs of xanthine were computed with MP2- and DFT-methods in order to explain the mutagenicity of hypoxanthine and xanthine. Also basepairs involving tautomeric forms of xanthine and hypoxanthine were considered. To evaluate the dimerization energies found, the dimers were classified into pairings that have the exact geometry of the canonical base pairs and those that realize a distorted Watson-Crick pairing mode. The computations show that a stable pairing which realizes the exact geometry of a canonical Watson Crick base pairing is only possible for the pairing of xanthine to cytosine, however, the base pairs are only weakly bound. The dimerization energies of both the neutral and the anionic pairing is around 0 kcal/mol, so that the xanthine-cytosine base pairs are incorporated into DNA solely because the base pairs fulfill the geometric demands of DNA polymerase, but it does not profit from any additional stabilization due to hydrogen bonding. The bonding that in the Watson-Crick pairing mode xanthine has almost no affinity to cytosine is in correspondence with the experimental result that the cytosine-xanthine base pair is incorporated into DNA at a much lower rate than the cytosine-guanine base pair, which has a very strong hydrogen bonding. While the affinity of xanthine to cytosine is very low, the computations predict that xanthine is able to form a stable Watson-Crick pairing with thymine. However, the pairing has a somewhat distorted Watson-Crick geometry, so that its high stability is outbalanced by the worsened fit to the binding pocket of DNA-polymerase. As a consequence, the xanthinethymine pairing is incorporated into DNA not at a faster, but only at a rate comparable to that of the xanthine-cytosine pairing.
KW  - Kohn-Sham Orbitale
KW  - MRCI
KW  - angeregte Zustände
KW  - Basenpaarung
KW  - Xanthin
KW  - Kohn-Sham Orbitals
KW  - MRCI
KW  - excited states
KW  - Base pairing
KW  - xanthine
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-8244
ER  - 
TY  - THES
A1  - Noskov, Andrey
T1  - Structural and functional studies  of the Interleukin-5 receptor system
T1  - Struktur und Funktionsanalyse des Interleukin-5 Rezeptor Systems
N2  - The aim of current work was contribution to the long-term ongoing project on developing human IL-5 agonists/antagonists that intervene with or inhibit IL-5 numerous functions in cell culture and/or in animal disease models. To facilitate design of an IL-5 antagonist variant or low-molecular weight mimetics only capable of binding to the specific receptor alpha chain, but would lack the ability to attract the receptor common β-chain and thus initiate receptor complex activation it is necessary to gain the information on minimal structural and functional epitopes. Such a strategy was successfully adopted in our group on example of Interleukin 4. To precisely localize minimal structural epitope it is essential to have structure of the ligand in its bound form and especially informative would be structure of complex of the ligand and its specific receptor alpha chain. For this purpose large quantities (tens of milligrams), retaining full biological activity IL-5 and extracellular domain of IL-5 specific receptor α-chain were expressed in a bacterial expression system (E.coli). After successful refolding proteins were purified to 95-99% Stable and soluble receptor:ligand complex was prepared. Each established purification and refolding procedures were subjected to optimization targeting maximal yields and purity. Produced receptor:ligand complex was applied to crystallization experiments. Microcrystals were initially obtained with a flexible sparse matrix screening methodology. Crystal quality was subsequently improved by fine-tuning of the crystallization conditions. At this stage crystals of about 800x150x30µm in size can be obtained. They possess desirable visible characteristics of crystals including optical clarity, smooth facecs and sharp edges. Crystals rotate plane polarized light reflecting their well internal organization. Unfortunately relative slimness and sometimes cluster nature of the produced crystals complicates acquisition of high-resolution dataset and resolution of the structure. With some of obtained crystals diffraction to a resolution up to 4Å was observed.
N2  - Das Ziel der vorliegenden Arbeit war, einen Beitrag zum langfristigen Projekt der Entwicklung humaner IL-5 Agonisten/Antagonisten zu leisten, die im tierischen Krankheitsmodell oder in der Zellkultur in die verschiedenen Funktionen des IL-5 eingreifen oder sie inhibieren. Um das Design eines IL-5 Antagonisten oder einer Mimetika mit geringem Molekulargewicht zu vereinfachen, die nur an die spezifische α-Rezeptorkette bindet, nicht jedoch an die gemeinsame β-Kette und somit die Aktivierung des Rezeptorkomplexes initiieren, ist es notwendig, Informationen über minimale strukturelle und funktionelle Epitope zu erhalten. Diese Strategie wurde in unserer Arbeitsgruppe erfolgreich am Beispiel von Interleukin 4 angewandt. Um minimale strukturelle Epitope präzise zu lokalisieren, ist es es notwendig, die Struktur des Liganden in seiner gebundenen Form zu kennen. Besonders informativ wäre die Struktur des Komplexes aus Ligand und spezifischer Rezeptor α-Kette. Zu diesem Zweck wurden große Mengen (einige 10 mg) IL-5 mit vollständiger biologischer Funktionaltät und der extrazellulären Domäne der IL-5 spezifischen Rezeptor α-Kette in einem bakteriellen Expressionssystem (E. coli) exprimiert. Nach erfolgreicher Faltung wurden die Proteine zu einer Reinheit von 95-99% aufgereinigt und ein stabiler und löslicher Rezeptor:Ligandenkomplex erzeugt. Die erfolgreiche Aufreinigung und Faltungsprozedur wurde bezüglich maximaler Menge und Reinheit optimiert. Mit den produzierten Rezeptor:Ligandenkomplexen wurden Kristallisationsexperimente durchgeführt. Zunächst wurden mit einer flexiblen Sparse-Matrix Screening Methode Mikrokristalle erzeugt. Die Qualität der Kristalle wurde dann durch Feinabstimmung der Kristallisationsbedingungen verbessert. In diesem Stadium wurden Kristalle von etwa 800x150x30µm Größe erzeugt, die die gewünschten optischen Eigenschaften wie glatte Oberflächen und scharfe Kanten besaßen. Die Kristalle drehen die Polarisationsebene linear polarisierten Lichtes, was ihren gleichmäßigen Aufbau zeigt. Leider verkompliziert die geringe Dicke und das teilweise Auftreten von Clustern die Aufnahme hochauflösender Daten und damit Auflösung der Struktur. Mit einigen der erhaltenen Kristalle wurde eine Beugung bis zur Auflösung von 4 Å beobachtet.
KW  - Interleukin 5
KW  - Rezeptor
KW  - Struktur
KW  - Interleukin-5
KW  - Rezeptor
KW  - Asthma
KW  - X-ray
KW  - Protein-Kristallisierung
KW  - Interleukin-5
KW  - receptor
KW  - asthma
KW  - X-ray
KW  - protein crystallization
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-8195
ER  - 
TY  - THES
A1  - Majidifard, Mahmoud Reza
T1  - Biostratigraphy, lithostratigraphy, ammonite taxonomy and microfacies analysis of the Middle and Upper Jurassic of northeastern Iran
T1  - Biostratigraphie, Lithostratigraphie, Ammoniten-Taxonomie und Mikrofazies-Analyse des Mittel- und Oberjura in Nordost-Iran
N2  - The Middle and Upper Jurassic sedimentary successions of Alborz in northern Iran and Koppeh Dagh in northeastern Iran comprise four formations; Dalichai, Lar (Alborz) and Chaman Bid, Mozduran (Koppeh Dagh). In this thesis, the biostratigraphy, lithostratigraphy, microfacies, depositional environments and palaeobiogeography of these rocks are discussed with special emphasis on the abundant ammonite fauna. They constitute a more or less continuous sequence, being confined by two tectonic events, one at the base, in the uppermost part of the Shemshak Formation (Bajocian), the so-called Mid-Cimmerian Event, the other one at the top (early Cretaceous), the so-called Late-Cimmerian Event. The lowermost unit constitutes the uppermost member of a siliciclastic and partly continental depositional sequence known as Shemshak Formation. It contains a fairly abundant ammonite fauna ranging in age from Aalenian to early Bajocian. The following unit (Dalichai Formation) begins everywhere with a significant marine transgression of late Bajocian age. The following four sections were measured: The Dalichai section (97 m) with three members; the Golbini-Jorbat composite section (449 m) with three members of the Dalichai Formation (414 m) and two members of the Lar Formation (414 m); the Chaman Bid section (1556 m) with seven members, and the Tooy-Takhtehbashgheh composite section (567 m) with three members of the Chaman Bid Formation (567 m) and four members of the Mozduran Formation (1092 m). Altogether, 80 species of ammonites from the Dalichai and Chaman Bid formations belonging to 30 genera and 16 families are described. Among the taxa Phylloceratidae are most abundant, followed by Ataxioceratidae, Perisphinctidae, and Cardioceratidae. Pachyceratidae are the least common family. The ammonite fauna is of low diversity and is concentrated in several levels. Some of the ammonite genera and species are recorded from Iran for the first time. These include Pachyceras lalandei, Cardioceras praecordatum, Microbajocisphinctes sp., Geyssantia geyssanti, Larcheria schilli, Passendorferia sp., Sequeirosia sp., Phanerostephanus subsenex, Nothostephanus sp., Nannostephanus cf. subcomutus, Parawedekindia callomoni, Physodoceras sp., Extrenodites sp.. Biostratigraphically, thirty ammonite zones have been recognized for the Middle and Upper Jurassic successions at the four studied sections. Based on ammonites, the Dalichai Formation ranges from the Upper Bajocian to Callovian (Dalichai section) and from the Upper Bajocian to Lower Tithonian (Golbini-Jorbat section), the Chaman Bid Formation ranges from the ?Bathonian to Lower Tithonian (Chaman Bid section) and from the Upper Bajocian to Middle Kimmeridgian (Tooy-Takhtehbashgheh section), the Lar Formation ranges from the Middle to Upper Tithonian (Golbini-Jorbat section), and the Mozduran Formation from the Upper Kimmeridgian to ?Tithonian. Forty-four Microfacies types are briefly described. They were grouped into 16 facies associations, which then were interpreted in terms of their palaeoenvironments. They are part of a carbonate system consisting of a platform and adjacent slope to basin. Five major environments are represented: Tidal flat, shelf lagoon, and platform margin barrier as parts of the carbonate platform, and slope to basin representing open marine conditions. The sediments of the Dalichai and Chaman Bid formations are the slope and basinal sediments of the diachronous Lar and Mozduran formations, which formed an extensive carbonate platform in the Middle and Upper Jurassic.
N2  - In der sedimentären Abfolge des Mittel- und Oberjura im Alborz (nördlicher Iran) und im Koppeh Dagh (nordöstlicher Iran) werden vier Formationen ausgeschieden: Dalichai- und Lar-Formation im Alborz und Chaman Bid- und Mozduran-Formation im Koppeh Dagh. Die Biostratigraphie, Lithostratigraphie, Mikrofazies, Ablagerungsbedingungen und Paläobiogeographie der Abfolgen werden diskutiert, unter besonderer Berücksichtigung der reichen Ammonitenfauna. Die Abfolgen stellen eine mehr oder wenig kontinuierliche sedimentäre Sequenz dar, die an der Basis und am Top von bedeutenden überregionalen tektonischen Unconfomities begrenzt wird, verursacht durch die Mittel-Cimmerischen Bewegungen im Bajoc und die Spät-Cimmerischen Bewegungen in der frühen Kreide. Die folgenden vier Profile wurden bearbeitet: das Dalichai-Typprofil (97 m) mit drei Membern; das zusammengesetzte Golbini-Jorbat-Profil (449 m) mit drei Membern der Dalichai-Formation (414 m) und zwei Membern der Lar-Formation (414 m); das Chaman Bid-Typprofil (1556 m) mit sieben Membern, und das zusammengesetzte Tooy-Takhtehbashgheh-Profil (567 m) mit drei Membern der Chaman Bid-Formation (567 m) und vier Membern der Mozduran-Formation (1092 m). Insgesamt werden 80 Ammonitenarten aus der Dalichai- und der Chaman Bid-Formation beschrieben, die zu 30 Gattungen und 16 Familien gehören. Die Phylloceratidae zeigen die höchste Abundanz, gefolgt von den Ataxioceratidae, Perisphinctidae und Cardioceratidae. Die Pachyceratidae sind die am wenigsten häufige Familie. Die Ammonitenfauna ist gering divers und an bestimmte Horizonte gebunden. Die folgenden Ammoniten-Gattungen und -Arten werden zum ersten mal aus dem Iran beschrieben: Pachyceras lalandei, Cardioceras praecordatum, Microbajocisphinctes sp., Geyssantia geyssanti, Larcheria schilli, Passendorferia sp., Sequeirosia sp., Phanerostephanus subsenex, Nothostephanus sp., Nannostephanus cf. subcomutus, Parawedekindia callomoni, Physodoceras sp., Extrenodites sp.. 30 Ammoniten-Biozonen konnten in der Mittel- bis Oberjura-Abfolge erkannt werden. Basierend auf der Ammoniten-Biostratigraphie kann die stratigraphische Reichweite der Formationen präzisiert werden: die Dalichai-Formation reicht vom Oberbajoc bis zum Callov (Dalichai-Profil) und vom Oberbajoc bis zum Untertithon (Golbini-Jorbat-Profil); die Chaman Bid-Formation reicht vom ?Bathon bis ins Untertithonian (Chaman Bid-Profil) und vom Oberbajoc bis Mittelkimmeridge (Tooy-Takhtehbashgheh-Profil); die Lar-Formation reicht vom Mittel- bis ins Obertithon (Golbini-Jorbat-Profil); die Mozduran-Formation reicht vom Oberkimmeridge bis zum ?Tithon. 44 Mikrofaziestypen, gruppiert in 16 Fazies-Assoziationen, werden kurz beschrieben und im Hinblick auf ihre Bildungsbedingungen interpretiert. Sie dokumentieren ein Karbonatsystem bestehend aus einer Plattform, einem Hang und einem Becken. Fünf Hauptablagerungsbereiche können ausgeschieden werden: Karbonatwatten, Schelflagune und Plattformrand als Teile der ehemaligen Karbopnatplattform sowie Hang und Becken des offenmarinen Bereiches. Die Sedimente der Dalichai- und Chaman Bid-Formationen repräsentieren Hang- und Becken-Sedimente einer sich diachron in Mittel- und Oberjura bildenden Karbonatplattform, die durch die Lar- und Mozduran-Formationen dokumentiert wird.
KW  - Chorasan
KW  - Jura <Geologie>
KW  - Ammoniten
KW  - Biostratigraphie
KW  - Lithostratigraphie
KW  - Jura
KW  - Iran
KW  - Ammoniten
KW  - (Bio-)Stratigraphie
KW  - Mikrofaziesanalyse
KW  - Jurassic
KW  - Iran
KW  - ammonites
KW  - (bio-)stratigraphy
KW  - microfacies analysis
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-8045
ER  - 
TY  - THES
A1  - Musch, Patrick
T1  - Large-Scale Applications of Multi-Reference Methods in Chemistry and Development of a Multi-Reference Moller-Plesset Perturbation Theory Program
T1  - Anwendung von Multireferenz-Methoden in der Chemie und Entwicklung eines Multireferenz Moller-Plesset-Störungstheorie-Programmes
N2  - The first part of this work focuses on the characterization of systems which complex electronic structures require the application of multi-reference methods. The anti-tumor efficacy of the natural product Neocarzinostatin is based on the formation of diradicals and causes DNA cleavage and finally cytolysis. Computations on model systems performed in the present work show the influence of structural features on the mode of action and the efficacy of this antitumor-antibiotic. The cyclization of systems related to the enyne-cumulene framework like the enyne-allenes was investigated earlier and relations to the more unusual class of enyne-ketenes are analyzed. The class of enyne-ketenes (and also the enyne-allenes) show a broad spectrum of possible intermediates (diradicals, zwitterions, allenes). The electronic structures of these intermediates are also possible for the (heteroatom substituted) 1,2,4-cyclohexatriene and a model for their energetic sequence based on high-level multi-reference computations is proposed. In all three projects the application of multi-reference approaches is necessary to obtain a comprehensive picture of the reactivity and electronic structure but also shows up the limits inherently existing in the currently available programs with respect to the size of the molecules. In the second part, algorithms for a multi-reference Moller-Plesset perturbation theory (MR-MP2) program, designed to perform large-scale computations, were developed and implemented. The MR-MP2 approach represents the most cost-effective multireference ansatz and requires an efficient evaluation of the Hamilton matrix for which an algorithm is designed to instantly recognize only non-vanishing matrix elements and to employ the recurring interaction patterns of the Hamilton matrix. The direct construction of the Hamilton matrix is additionally parallelized to work on cluster environments.
N2  - Der erste Teil der vorliegenden Arbeit beschäftigt sich mit der Charakterisierung von Systemen, deren komplexe elektronische Struktur die Anwendung von Multireferenz-Methoden erfordert. Die Antitumor-Wirkung des Naturstoffes Neocarzinostatin beruht auf der Bildung von Diradikalen und führt zur Spaltung der DNS und löst den Zelltod aus. Berechnungen an Modellsystemen zeigen den Einfluss der Strukturmotive auf die Wirkungsweise und die Wirksamkeit des Antitumor-Antibiotikums. Die Cyclisierung von Systemen, wie die Eninallene, die dem Enincumulen-Grundgerüst des aktivierten Neocarzinostatin-Chromophors verwandt sind, wurden schon in früheren Arbeiten untersucht und die Verwandtschaft zur ungewöhnlicheren Substanzklasse der Eninketene wird in dieser Arbeit analysiert. Diese Verbindungsklasse und die der Eninallene zeigen ein breites Spektrum an möglichen Intermediaten, wie Diradikale, Carbene, Zwitterionen und Allene, deren elektronische Strukturen auch bei (heterosubstituierten) 1,2,4 Cyclohexatrienen auftreten. Für diese Verbindungen wird ein Modell für die energetische Abfolge der elektronischen Strukturen auf Basis von hochwertigen Multireferenz-Rechnungen vorgeschlagen. In den drei aufgeführten Projekten ist die Anwendung von Multireferenz-Ansätzen notwendig um ein umfassendes Bild der Reaktivitäten und elektronischen Strukturen zu erhalten, zeigen im Hinblick auf große Moleküle aber auch die inhärenten Grenzen in den zur Zeit verfügbaren Programme auf. Im zweiten Teil der Arbeit wurden Algorithmen für ein Multireferenz-Moller-Plesset-Störungstheorie-Programmes (MR-MP2) entwickelt und implementiert. Der MR-MP2-Ansatz stellt den effizientesten Multireferenz-Ansatz dar und setzt eine geschickte und schnelle Berechnung der Hamilton-Matrix voraus. Hierfür ist ein Algorithmus konzipiert worden, der zum einen verschwindende Matrixelemente sofort erkennt und die sich wiederholenden Muster innerhalb der Hamilton-Matrix zu Nutze macht. Die Konstruktion der Hamilton-Matrix für das direkte Verfahren ist zudem für Clusterumgebungen parallelisiert.
KW  - Theoretische Chemie
KW  - Organische Chemie
KW  - Multireferenz
KW  - Moller-Plesset
KW  - Antitumor-Antibiotikum
KW  - Theoretical Chemistry
KW  - Organic Chemistry
KW  - Multi Reference
KW  - Moller-Plesset
KW  - Antitumor-antibitioc
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-7741
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TY  - THES
A1  - Kocher, Nikolaus
T1  - Experimental charge density studies of highly polar bonds
T1  - Experimentelle Bestimmung der Elektronendichteverteilung Stark Polarer Bindungen
N2  - The main aim of this work was the classification of highly polar E–N (E = Al, Si, P) and Li–E’ (E’ = C, N, O) bonds in terms of ionic (closed-shell) or covalent (shared) interactions. To answer this question the experimentally determined electron density was analyzed using Bader’s theory of ‘Atoms in Molecules’ (AIM). This allows a quantitative evaluation of properties derived from the electron density, such as the Laplacian, the ellipticitiy and the ratio of the highest charge concentration perpendicular to the bond path, to the largest charge depletion along the bonding vector. Most of these properties were monitored along the entire bonding region and not limited to the BCP as in former studies. The analyses are completed by the calculation of the electronic energy densities Hl at the BCPs and the integration of atomic basins also defined within the AIM theory. The electrostatic potential (ESP) was computed from the multipole parameters to reveal preferred reactive sites of the structures under investigation. Apart from that, the multipole formalism was applied to problematic crystal structures in order to open this method for twinned samples or those including disordered groups in the molecule.
N2  - Die zentrale Fragestellung der Arbeit war die Klassifizierung der stark polaren Bindungen E–N (E = Al, Si, P) sowie Li–E’ (E’ = C, N, O) im Hinblick auf ionische und kovalente Wechselwirkungen. Um diese Frage zu beantworten wurde die experimentell bestimmte Elektronendichte mit der ‚Atoms in Molecules’ Theorie von Bader analysiert. Sie ermöglicht eine quantitative Auswertung von Eigenschaften wie dem Laplacian, der Elliptizität oder dem Verhältnis der Eigenwerte, die aus der Elektronendichte erhalten werden. Die meisten dieser elektronischen Eigenschaften wurden entlang des gesamten Bindungspfades untersucht; die Analyse war nicht, wie in früheren Arbeiten auf die bindungskritischen Punkte (BCPs) beschränkt. Die Untersuchungen wurden durch die Berechnung der Energiedichte Hl am BCP und die Integration der atomaren Basins vervollständigt. Weiterhin wurde aus den Multipolpopulationen das Elektrostatische Potential bestimmt, um reaktive Zentren der untersuchten Verbindungen zu quantifizieren. Das Multipolmodell wurde auch auf Kristalle mit problematischer Elektronendichteverteilung angewendet, um die Methode für verzwillingte Kristalle bzw. solche mit fehlgeordneten Gruppen zu erschließen.
KW  - Elektronendichte
KW  - Chemische Bindung
KW  - Räumliche Verteilung
KW  - Elektronendichteverteilung
KW  - Multipolverfeinerung
KW  - Topologie
KW  - AIM
KW  - molekulare Eigenschaften
KW  - charge density
KW  - electron density distribution
KW  - multipole refinement
KW  - topology
KW  - molecular properties
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-7614
ER  - 
TY  - THES
A1  - Attia, Mohamad Ibrahim
T1  - Design, synthesis and pharmacological evaluation of certain GABAB agonists
T1  - Design, Synthese und pharmakologische Untersuchungen der GABAB-Agonisten
N2  - Ziel dieser Arbeit war die Synthese von (RS)-5-Amino-3-aryl(methyl)-pentansäure Hydrochloride, 3-Aminomethyl-5-chlor-benzolsäure Hydrochlorid und(RS)-4-Amino-3-(4´-ethynyl(jod)-phenyl)-butansäure Hydrochloride und die Testung der pharmakologischen Aktivität dieser Verbindungen. Die synthetisierten Verbindungen wurden als GABAB-Rezeptor Agonisten, in einem auf Ca2+-Messungen basierenden Funktional-Assay (in vitro tsA Zellen mit GABAB1b/GABAB2/G&#945;q-z5 transfektiert), getestet und daraus ein Struktur-Aktivitäts Modell abgeleitet. Im allgemein Teil dieser Arbeit wird ein Überblick, über die Neurotransmitter- Rezeptoren (Liganden gesteuerte Ionen-Kanal-Rezeptoren und G Protein-gekoppelte Rezeptoren) des zentralen Nervensystems und deren Agonisten und Antagonisten, gegeben. Eine ausführliche Diskussion zur Synthesestrategie der Verbindungen der Zwischenstufen und der Ausgangsmaterialien wird in den Schemata 2-6 beschrieben. Die synthetisierten Verbindungen wurden als GABAB Agonisten geprüft. Zusätzlich wurden diese im 3D Homologie Modell mit FlexiDock Programm gedockt. Daraus wurde ein Modell zur Voraussage der Aktivität von Analogen und Homologen des Baclofens abgeleitet. Letztendlich wurde ein Pharmakophor-Modell für GABAB Agonisten mit DISCO (DIStance COmparisons) Programm erstellt.
N2  - Synthesis of (RS)-5-amino-3-aryl (methyl)-pentanoic acid hydrochlorides, 3 aminomethyl-5-chloro-benzoic acid hydrochloride and (RS)-4-amino-3-(4`-ethynyl(iodo)-phenyl)-butanoic acid hydrochlorides have been accomplished. The aim of their synthesis was to evaluate their GABABR agonist activity and to derive a model which will correlate their structure with the observed pEC50. The GABABR agonist activity of the prepared compounds has been determined in functional assay based on calcium measurement in vitro using tsA cells transfected with GABAB1b/GABAB2/G&#945;q-z5. Reviews on the neurotransmitter receptors (ligand-gated ion channel receptors and G protein-coupled receptors), their agonists and antagonists have been given in the general part of this work. A detailed discussion on the strategy followed for the synthesis of the designed compounds as well as the starting materials and intermediates has been described and illustrated in Schemes 2-6. The synthesized compounds were evaluated for their GABABR agonist activity. Furthermore, these compounds were docked in the available 3D homology model of GABABR using the program FlexiDock implemented in SYBYL software. Subsequently, we derived a predictive model which correlates the experimentally determined pEC50 with the calculated binding energy of certain baclofen analogues and homologues. In addition, we used the program DISCO (DIStance COmparisons) implemented in SYBYL software to find the pharmacophore features of GABAB agonists.
KW  - Baclofen
KW  - Analoga
KW  - GABA-Rezeptor-Agonist
KW  - Pharmakologie
KW  - GABAB
KW  - Sythese
KW  - Baclofen
KW  - Pharmakologie
KW  - Molekular Modeling
KW  - GABAB
KW  - synthesis
KW  - baclofen
KW  - pharmacology
KW  - molecular modeling
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-7551
ER  - 
TY  - THES
A1  - Roth, Martin
T1  - Functional and developmental characterisation of matrix binding sites in decapentaplegic
T1  - Funktionelle und entwicklungsspezifische Charakterisierung von Matrix-Bindungsstellen von decapentaplegic
N2  - In the last years it became evident that many cytokines do not only bind to their specific cell surface receptors but also interact with components of the extracellular matrix. Mainly in Drosophila, several enzymes were identified, that are involved in glycosaminoglycan synthesis. Mutations in these enzymes mostly result in disturbances of several signaling pathways like hedgehog, wingless, FGF or dpp. In most cases it was, due to these pleiotropic effects, not possible to examine the relevance of matrix interactions for single pathways. The aim of this work was to examine the relevance of matrix interactions for the TGF-ß superfamily member DPP. Based on the fact that DPP is highly homologous to human BMP-2, the basic N-terminus of mature DPP was mutated, which has been shown to contain a heparin-binding site in BMP-2. Thus, a wildtype variant (D-MYC), a deletion variant (D-DEL), which lacked the whole basic part of the N-terminus and a duplication variant (D-DUP), which contained a second copy of the basic core moitiv, were generated. In order to characterise the variants biochemically, they were expressed in E.coli and refolded in a bioactive form. In chicken limbbud assay, the deletion variant was much more active than the wildtype variant, comparable to data of BMP-2. By means of biacore mesurements with the immobilised ectodomain of the high affinity type I receptor thick veins, it could be demonstrated, that the variants differ only in matrix binding and not in their receptor affinity. Different matrix binding was shown by Heparin FPLC. The biological relevance of the matrix interaction of DPP was examined in transgenic flies. To allow expression of the different variants under the control of various Gal4 driver lines, they were cloned behind an UAS-promoter site. In early tracheal development, a strong dependence of DPP signaling on matrix binding was observed. While ectopic expression of the deletion variant caused only minor defects, the branching pattern was strongly disturbed by overexpression of wildtype and duplication variant. Ubiquitous expression of the variants in the wing imaginal disc caused overproliferation of the disc and expansion of the omb target gene expression. The extent of phenotypes correlated with the matrix binding ability of the variants. Corresponding disturbances of the wing vein pattern was observed in adult flies. By the crossing of different dpp allels, transheterozygous animals were created, that lack dpp only in imaginal discs. Expression of the variants under the control of a suitable dpp-Gal4 driver line revealed insights into the biological relevance of matrix binding on DPP gradient formation and specific target gene activation in wing imaginal discs. It was shown, that all variants were able to generate a functional DPP gradient with correct expression of the target genes omb and spalt. Again a correlation between extent of target gene domains and matrix binding ability of the corresponding variants was found. Thus by mutating the N-terminus of DPP, it could be shown that this is responsible for DPP`s matrix interaction. Also the relevance of matrix binding of DPP in different tissues was examined. It turned out, that the reorganisation of tracheal branching by DPP strongly depends on matrix interactions wheras the establishing of a gradient in wing imaginal discs depends only gradually on matrix interactions. Based on these data a model for the action of DPP/TGFßs as morphogens was established. While a deletion of matrix binding leads to a decrease in specific bioactivity of the cytokine, the latter is increased by additional matrix binding sites.
N2  - In den letzten Jahren wurde deutlich, daß viele Zytokine nicht nur mit ihren spezifischen Zelloberflächen-Rezeptoren interagieren, sondern auch Affinität zu Komponenten der Extrazellulären Matrix zeigen. Vor allem in Drosophila konnten viele Enzyme zur Synthese von Glukosaminoglykanen identifiziert werden. Mutationen in diesen Enzymen führen in der Regel zu Störungen verschiedener Signalwege, wie z.B. hedgehog, wingless, FGF oder dpp. Aufgrund dieser pleiotropen Effekte, war es meist nicht möglich, die Bedeutung der Matrix-Interaktionen für bestimmte Zytokine zu untersuchen. In dieser Arbeit sollte die Bedeutung der Matrix-Interaktion für das TGF-ß-Superfamilienmitglied DPP unter-sucht werden. Ausgehend von der hohen Homologie zwischen humanem BMP-2 und DPP wurde der basische N-Terminus von DPP, der im BMP-2 für die Heparininteraktion verantwortlich ist, verändert. Es wurde neben einer Wildtypvariante (D-MYC) eine Deletionsvariante (D-DEL) generiert, die keine basischen Aminosäuren im N-Terminus aufweist, sowie eine Duplikationsvariante (D-DUP), die eine zweite Kopie des basischen Hauptmotivs im N-Terminus enthält. Zur biochemischen Charakterisierung wurden die Varianten sowie wildtypisches DPP in E.coli exprimiert und in eine bioaktive Form zurückgefaltet. Im Limbbud-Test zeigte sich vergleichbar zum BMP-2 eine stark erhöhte Aktivität der Deletionsvariante gegenüber Wildtyp-DPP. Durch Biacore-Messungen an der immobilisierten Ektodomäne des hochaffinen DPP TypI-Rezeptors Thick veins konnte gezeigt werden, daß alle Varianten gleiche Rezeptoraffinität haben und sich nur in der Matrixbindung unterscheiden. Letzteres wurde durch eine analytische FPLC mit Heparin als Matrix gezeigt. Die biologische Relevanz der Matrixbindung wurde in transgenen Fliegen untersucht. Hierbei wurden die DPP-Varianten hinter einen UAS-Promoter kloniert, um jene unter der Kontrolle verschiedener Gal4-Treiberlinien exprimieren zu können. In der frühen Tracheenentwicklung zeigte sich eine sehr starke Matrix-Abhängigkeit der DPP-Wirkung. Während ektopische Expression der Deletionsvariante fast keine Störung der Zellmigration verursachte, war das Muster der Tracheenäste bei ektopischer Expression von D-MYC als auch D-DUP massiv gestört. Ubiquitäre Expression der Varianten in der Flügelimaginalscheibe verursachte Überproliferation und eine Ausdehnung der Expressionsdomäne des omb-Genes. Die Stärke der Phänotypen korrelierte dabei mit der Matrixbindung der Varianten. Entsprechende Störungen des Venenmusters konnten in Flügeln adulter Tiere festgestellt werden. Durch Kreuzung zweier dpp-Allele konnten transheterozygote Fliegen gewonnen werden, die keine dpp-Expression in den Imaginalscheiben zeigen. Die Expression der Varianten unter Kontrolle eines geeigneten dpp-Gal4-Treibers in diesen Fliegen gab Aufschluß über die tatsächliche Relevanz der DPP-Matrix-Interaktion für die Ausbildung eines DPP-Gradienten und spezifische Aktivierung verschiedener Targetgene in der Flügelscheibe. Es wurde gezeigt, daß alle Varianten dazu in der Lage sind, einen DPP-Gradienten mit entsprechender Expression der Targetgene omb und spalt zu erzeugen. Wieder wurde eine Korrelation zwischen Ausdehnung der Targetgen-Domänen und der Matrixbindung der Varianten beobachtet. Somit konnte durch Mutation des N-Terminus des DPP-Proteins gezeigt werden, daß dieser für die Matrixinteraktion von DPP verantwortlich ist. Auch wurde Aufschluß über die Bedeutung der Matrixinteraktion an verschiedenen DPP-Wirkungsorten gewonnen. Die Abhängigkeit des DPP-Signalpotentials von der Matrixbindung differiert zwischen verschiedenen Gewebetypen. Während die Wirkung von DPP in der Restrukturierung der trachealen Migration sehr stark von einer Matrixbindung abhängt, sieht man in bei der Proliferation und Musterbildung in der Imaginalscheibe nur graduelle Effekte. Diese Daten führten zur Etablierung eines Models für den Wirkungsmechanismus von DPP/TGFß Molekülen als morphogene Faktoren. Während eine Deletion von Matrixbindung zu einem Verlust der spezifischen biologischen Aktivität führt, wird durch zusätzliche Matrixbindung eine erhöhte Aktivität erreicht.
KW  - Taufliege
KW  - Transforming Growth Factor beta
KW  - Extrazellulärraum
KW  - extrazelluläre Matrix
KW  - decapentaplegic
KW  - Drosophila
KW  - Glucosaminoglykane
KW  - extracellular matrix
KW  - decapentaplegic
KW  - Drosophila
KW  - glucosaminoglycans
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-7542
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schulz, Heidi
T1  - Towards a comprehensive description of the human retinal transcriptome: identification and characterization of differentially expressed genes
T1  - Identifizierung und Charakterisierung von differenziell exprimierten Genen - ein Beitrag zur umfassenden Beschreibung des Transkriptoms der menschilchen Netzhaut
N2  - The human retina is a multilayered neuroectodermal tissue specialized in the transformation of light energy into electric impulses which can be transmitted to the brain where they are perceived as vision. Since the retina is easily accessible and functional aspects are directly recordable, the study of this tissue has been at the forefront of neuroscience research for over a century. Studies have revealed that the distinct functions of the retina require a large degree of differentiation which is achieved by the coordinated function of approximately 55 different cell types. The highly structured anatomy and the functional differentiation of the retina is a result of its distinctive transcriptome and proteome. Due to the complexity of the retina it has been difficult to estimate the number of genes actively transcribed in this tissue. Great efforts in the elucidation of retinal disease genes have led to the identification of 139 retina disease loci with 90 of the corresponding genes cloned thus far . In contrast to the success in the hereditary disorders, efforts to identify the genetic factors conferring manifestations known as age-related macular degeneration (AMD) have revealed sparse results. AMD is a retinal disease affecting a significant percentage of the older population. This disorder is likely due to exogenic as well as genetic factors. To further our understanding of retinal physiology and facilitate the identification of genes underlying retinal degenerations, particularly AMD, our efforts concentrated on the systematic analysis of the retinal transcriptome. Since approximately half of all retinal degeneration-associated genes identified to date are preferentially expressed in retina, it is plausible that the investigation of gene expression profiles and the identification of retina-expressed transcripts could be an important starting point for characterizing candidate genes for the retinal diseases. The expressed sequence tags approach included the assessment of all retinal expressed sequence tags (EST) clusters indexed in the UniGene database and of 1080 single-pass ESTs derived from an in-house generated human retina suppression subtracted hybridization (SSH) cDNA library. In total, 6603 EST clusters were evaluated during this thesis and detailed in-silico analysis was performed on 750 EST clusters. The expression of the genes was evaluated using reverse transcriptase-polymerase chain reaction (RT-PCR), followed by confirmation using quantitative reverse transcriptase-polymerase chain reaction (qRT-PCR), as well as conventional and virtual Northern blot analysis. The expression profiling of 337 selected EST clusters led to the identification of 111 transcripts, of which 60 are specific or abundant to the retina, 3 are expressed at high levels in the retinal pigment epithelium (RPE), and 48 are expressed in brain as well as in retina. The EST approach used to select candidate transcripts allowed us to assess the effectiveness of the two available resources, the UniGene database and the retinal SSH (retSSH) cDNA library. From the results obtained, it is evident that the generation of suppression subtracted libraries to identify cell-specific transcripts constitutes the most straight-forward and efficient strategy. In addition to the high percentage of candidate genes that are identified from an SSH cDNA library, it has the added benefit that genes expressed at low levels can be identified. Furthermore, comparison of our retina-enriched gene set with previously published studies demonstrated only limited overlap of the identified genes further confirming the valuable source of retinal genes from our retinal SSH cDNA library. The effort of our and other groups has resulted in the establishment of the full-length coding sequence of 55 of the 111 genes uniquely or preferentially expressed in the retina. Using various methods such as bioinformatical analysis, EST assembly, cDNA library screening, and rapid amplification of cDNA ends (RACE) a number of genes were cloned in the scope of this thesis including C1orf32, C4orf11, C7orf9, C12orf7, C14orf29, DAPL1, and GRM7. Bioinformatic analyses and cDNA library screening were used to isolate the full-length cDNA sequence and determine the genomic organization of C7orf9, also identified as RFRP. This 1190 bp retina-specific transcript from chromosome 7p15.3 encodes a precursor protein for at least two small neuropeptides, referred to as RFRP-1 and RFRP-3. Since C7orf9 is localized in the critical region for dominant cystoid macular dystrophy (CYMD) its role in the pathology was investigated. Southern blot analysis and sequencing of samples from two affected individuals of the original pedigree used to localize the disease gene excluded the gene from involvement in this disease. Multiple isoforms of the C12orf7 gene were assembled from a number of clones identified from library screenings, PCR amplifications, and RACE experiments. The gene variants, transcribed from chromosome 12q13.13, have been found to be expressed exclusively in retina. Because of the multiple alternative splicing of the gene, we can only speculate about the nature of the protein it encodes. The longest transcript, which includes all six exons plus the last intervening sequence, encodes a 471 aa protein which contains a nuclear localization signal and five ankyrin repeats. The existence of many isoforms is also observed in mouse suggesting that they may have a relevant role in cellular physiology. Five novel splice variants of the glutamate metabotropic receptor 7 (GRM7) resulting from the use of alternative 3’-end exons were identified and characterized. One of the novel variants, GRM7_v3, encodes a 924 aa protein and is therefore the longest putative GRM7 protein reported to date. Even though they are not retina-specific, the isoforms are preferentially expressed in the nervous system. Although the functional properties of the specific carboxyl-termini are still unclear, it is known that axon targeting of GRM7_v1 is mediated by the last 60 aa of the protein. Hence the novel isoforms may direct the protein to specific subcellular localizations. The C1orf32 gene, preferentially expressed in retina, is organized in 10 exons and is transcribed from chromosome 1q24.1. Bioinformatic analyses of the 639 aa putative protein not only identified the mouse and rat orthologous genes but also the LISCH7 gene as a potential member of the same family. Since the LISCH7 protein has been shown to function as a low density lipoprotein receptor, the C1orf32 protein may be involved in retinal lipid homeostasis. Disturbances in lipid metabolism have been proposed as one of the pathways involved in AMD etiology. Thus, the role of C1orf32 in this complex disease should be investigated. Expression analyses of the death-associated protein-like 1 (DAPL1) gene revealed that it is expressed in both the retina and the RPE at high levels. The 552 bp transcript encodes a 107 aa putative protein and is transcribed from chromosome 2q24.1. In-silico analyses identified an additional 12 related proteins from various species which share high similarity constituting a novel protein family. The similarity to the death-associated-protein (DAP) is particularly interesting since this protein has been found to be indispensable for programmed cell death. Therefore, DAPL1 is an excellent candidate for retinal disease as apoptosis is generally the ultimate cause in retinal degeneration. The retina-specific C4orf11 and C14orf29 genes localized on chromosome 4q21.22 and 14q22.1, respectively, are both transcribed in more than one isoform. The encoded proteins do not contain any known domains but because of their retina-specific expression they may be important for proper retinal physiology. As part of the long-term goals of the project, several of the cloned genes are being genotyped to construct single nucleotide polymorphism (SNP) maps. Projects to investigate haplotype frequencies of candidate genes in large cohorts of controls and AMD patients are ongoing. Thus, by establishing a collection of 111 genes expressed exclusively or preferentially in the retina, the present work has laid the foundation for future research in retinal diseases.
N2  - Die menschliche Retina ist ein mehrschichtiges neuroektodermales Gewebe, das auf die Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Impulse spezialisiert ist. Diese Impulse werden zum Gehirn weitergeleitet, wo sie als Bilder gesehen werden. Da die Retina experimentell leicht zugänglich ist und funktionelle Aspekte direkt untersucht werden können, nehmen Experimente an diesem Gewebe in der neurologischen Forschung seit mehr als einem Jahrhundert einen Spitzenplatz ein. Es wurde gezeigt, dass die unterschiedlichen Funktionen der Retina durch eine enorme Differenzierung in mehr als 55 Zelltypen, die koordiniert miteinander in Kontakt treten, ermöglicht wird. Die hohe strukturelle und funktionelle Komplexität der Retina wiederum ist das Resultat ihres Transkriptoms und ihres Proteoms. Die Komplexität der Retina erschwert es, die Zahl aktiv transkribierter Gene in diesem Gewebe zu schätzen. Durch die vielfältigen Bemühungen, Gene zu identifizieren, die mit retinalen Erkrankungen in Zusammenhang stehen, konnten bisher 139 Genloci mit retinalen Krankheiten in Verbindung gebracht werden und in 90 Fällen wurden die jeweiligen Gene bereits kloniert . Während auf dem Gebiet der hereditären Erkrankungen damit bereits große Erfolge erzielt wurden, sind die Resultate, was komplexe Erkrankungen wie die altersabhängige Makuladegeneration (AMD) betrifft, noch spärlich. AMD ist eine retinale Erkrankung, die einen signifikanten Prozentsatz der älteren Bevölkerung betrifft. Es wird angenommen, dass sowohl exogene als auf genetische Faktoren als Auslöser beteiligt sind. Um die Physiologie der Retina besser zu verstehen und die Identifikation von Genen, die in retinale Erkrankungen involviert sind, zu ermöglichen, wurde in dieser Arbeit ein Schwerpunkt auf die systematische Analyse des retinalen Transkriptoms gelegt. Etwa die Hälfte aller Gene, die bei retinalen Erkrankungen eine Rolle spielen und bis heute identifiziert wurden, werden überwiegend in der Retina exprimiert. Das Erstellen von Genexpressionsprofilen und die Identifikation von retina-spezifischen Transkripten ist daher der erste wichtige Schritt für die Charakterisierung von Kandidatengenen für retinale Erkrankungen. Zu diesem Zweck wurde eine „Expressed Sequence Tags“ (ESTs) Analyse durchgeführt, in der alle Retina „Clusters“ der UniGene Datenbank sowie 1080 einzelne ESTs einer laboreigenen, suppressiv-subtraktiv hybridisierten (SSH) cDNA Bank der menschlichen Retina bewertet. Insgesamt wurden 6603 EST „Clusters“ während dieser Arbeit untersucht und für 750 eine detaillierte in-silico Analyse angeschlossen. Die Expression der Gene wurde mittels reverser Transkriptase-Polymerase-Kettenreaktion (RT-PCR) untersucht und mit quantitativer RT-PCR (qRT-PCR) bestätigt. Außerdem wurden konventionelle und virtuelle Northern Blot Hybridisierungen zur Aufklärung der Expressionsprofile eingesetzt. Die Expressionsprofile von 337 EST „clustern“ führte zur Identifikation von 111 Transkripten, von denen 60 abundant oder spezifisch in der Retina exprimiert werden, drei eine hohe Expression im retinalen Pigmentepithel (RPE) zeigen und 48 sowohl in der Retina als auch im Gehirn vorkommen. Die Bewertung der ESTs zur Auswahl von Kandidatengenen erlaubte einen direkten Vergleich der beiden genutzten Datenressoucen, der UniGene Datenbank und der retinalen SSH (retSSH) cDNA Bank. Die Resultate zeigten, dass die Generierung einer SSH Bank zur Identifikation zellspezifischer Transkripte die effektivere Methode darstellt. Durch die Nutzung dieser cDNA Bank konnte nicht nur ein Großteil der Kandidatengene, sondern auch Gene mit einer niedrigen Expression identifiziert werden. Außerdem zeigt die cDNA Bank eine Anreicherung an Retina-Transkripten. Somit stellt die retSSH cDNA Bank eine wertvolle Quelle zu Identifizierung neuer retinaler Gene dar. Durch diese und andere Arbeiten konnte die vollständige kodierende Sequenz von 55 der 111 retinaspezifischen oder –abundanten Gene ermittelt werden. Mittels verschiedener Methoden wie bioinformatische Analysen, „EST assembly“, cDNA Bank „screening“ und „RACE-Experimenten“ konnten im Lauf dieser Arbeit mehrere Gene, darunter C1orf32, C4orf11, C7orf9, C12orf7, C14orf29, DAPL1 und GRM7, kloniert werden. Mit bioinformatischen Analysen und cDNA Bank „screening“ wurde die Volllänge cDNA Sequenz und die genomische Organisation von C7orf9 (alias RFRP), ermittelt. Das 1190 bp retinaspezifische Transkript auf Chromosom 7p15.3 kodiert ein Vorläuferprotein für mindestens zwei kleine Neuropeptide, RFRP-1 und RFRP-3. Da C7orf9 in einer kritischen Region für die dominante zystoide Makuladystrophie liegt, wurde eine mögliche Rolle für die Pathologie der Krankheit untersucht. Mittels Southern Blot Hybridisierungen und der Sequenzierung von C7orf9 zweier betroffener Patienten des gleichen Stammbaums, der für die Lokalisierung des Krankheitsgens verwendet worden war, konnte eine Beteiligung des Genes am Krankheitsbild ausgeschlossen werden. Mehrere Isoformen des C12orf7 Gens konnten mit Hilfe verschiedener Klone aus cDNA Bank „screeining“, PCR Amplifikationen und „RACE-Experimenten“ identifiziert werden. Die von Chromosom 12q13.13 transkribierten Genvarianten zeigen eine retinaspezifische Expression. Aufgrund der vielfältigen Spleißvarianten des Gens kann über die Eigenschaften des kodierten Proteins nur spekuliert werden. Das längste Transkript, das alle sechs Exone und die letzte Intron-Sequenz enthält, kodiert ein Protein mit 471 AS, das ein Kernlokalisierungssignal und fünf Ankyrin „Domains“ aufweist. Die Existenz mehrere Isoformen wurde auch in der Maus nachgewiesen, was auf eine funktionelle Relevanz in der Physiologie der Zelle hinweist. Fünf neue Spleißvarianten des Glutamat metabotropen Rezeptors 7 (GRM7) mit alternativen Exonen am 3´Ende wurden identifiziert und charakterisiert. Eine der neuen Varianten, GRM7_v3 kodiert ein 924 AS-langer Protein und stellt damit das mutmaßlich längste GRM7 Protein dar. Die Isoformen werden nicht retinaspezifisch, sondern verstärkt in neuronalen Gewebe exprimiert. Obwohl die funktionellen Eigenschaften der spezifischen Carboxyl-Enden noch nicht geklärt sind, ist bekannt, dass „axon-targeting“ von GRM7_v1 von den letzten 60 AS des Proteins vermittelt wird. Die neuen Isoformen könnten daher eine Rolle im subzellulären Transport des Proteins spielen. Das C1orf32 Gen, das vorwiegend in der Retina exprimiert wird, besitzt zehn Exone und liegt auf Chromosom 1q24.1. Mit bioinformatische Analysen konnten nicht nur die orthologen Gene des putativen Proteins mit 639 AS in Maus und Ratte, sondern auch das LISCH7 Gen als potentielles Mitglied der Genfamilie identifiziert werden. Für LISCH7 ist eine Funktion als „low density lipoprotein receptor“ bekannt, das C1orf32 Protein ist damit möglicherweise in den retinalen Fettstoffwechsel involviert. Störungen im Fettstoffwechsel sind als Ursache für AMD vorgeschlagen worden, die Rolle von C1orf32 in dieser komplexen Krankheit sollte deshalb untersucht werden. Expressionsanalysen des „death-associated protein-like 1“ (DAPL1) Gens zeigten eine hohe Expression sowohl in Retina als auch im retinales Pigmentepithel. Das 552 bp Transkript kodiert ein Protein mit 107 AS und liegt auf Chromosom 2q24.1. In-silico Analysen identifizierten 12 weitere verwandte Proteine verschiedener Spezies, die eine hohe Ähnlichkeit aufweisen und eine neue Proteinfamilie darstellen. Vor allem die Ähnlichkeit mit dem „death-associated“ Protein, das für den programmierten Zelltod essentiell ist, ist von besonderem Interesse. Apoptose ist meist der ultimative Grund der retinalen Degeneration und somit stellt DAPL1 ein ausgezeichnetes Kandidatengen für Retinopathien dar. C4orf11, lokalisiert auf Chromosom 4q21.22 und C14orf2, lokalisiert auf Chromosom 14q22.1, sind retinaspezifische Genen und werden in mehren Isoformen transkribiert. Die kodierten Proteine enthalten keine bekannten Domänen, wegen ihrer retinaspezifischen Transkription kann allerdings eine wichtige Rolle für die Funktion der Retina nicht ausgeschlossen werden. Als eines der langfristigen Ziele dieses Projekts wurden mehrere der geklonten Gene genotypisiert um „single nucleotide polymorphism“ (SNP) Karten zu erstellen. Die derzeitigen Projekte untersuchen die Haplotypfrequenzen der Kandidatengene in großen Kohorten von AMD Patienten und nicht betroffenen Kontrollpersonen. Die Kollektion von 111 retinaspezifischen oder –abundanten Genen, die in dieser Arbeit identifiziert und charakterisiert wurden, hat damit eine wichtige Grundlage für die weitere Erforschung retinaler Erkrankungen gelegt.
KW  - Netzhaut
KW  - Transkription <Genetik>
KW  - Gen
KW  - Netzhaut
KW  - Transkriptome
KW  - Retina
KW  - Transcriptome
KW  - Retina
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-7278
ER  - 
TY  - THES
A1  - Pavel, Ioana-Emilia
T1  - Vibrational spectroscopy and density functional theory calculations, a powerful approach for the characterization of pharmaceuticals and new organometallic complexes
T1  - Schwingungsspektroskopie und Dichtefunktionaltheorie-Rechnungen, ein vielversprechender Ansatz zur Charakterisierung von Pharmazeutika und neuer metallorganischer Komplexe.
N2  - In the current work, several well-known pharmaceuticals (1,4-dihydrazinophthalazine sulfate, caffeine, and papaverine hydrochloride) and new organometallic compounds (nickel(II) cupferronato complexes NiL2An, L = PhN2O2-, n = 1, A = o-phenanthroline (1), o,o’-bipyridine (2) and n = 2, A = H2O (3), o-NH2Py (4), o-C6H4(NH2)2 (5); silylene-bridged dinuclear iron complexes [Cp(OC)2Fe]2SiX2 (X = H (6), F (7), Cl (8), Br (9), I (10)); 3-silaoxetane 3,3-dimethyl-2,2,4,4-tetraphenyl-1-oxa-3-silacyclobutane (11) and 3-silathietane 3,3-dimethyl-2,2,4,4-tetraphenyl-1-sila-3-thiacyclobutane (12) compounds), which have successfully been characterized by using vibrational spectroscopy in conjunction with accurate density functional theory (DFT) calculations, are presented. The DFT computed molecular geometries of the species of interest reproduced the crystal structure data very well and in conjunction with IR and Raman measurements helped us to clarify the structures of the compounds, for which no experimental data were available; and this, especially for the new organometallic compounds, where the X-Ray analysis was limited by the non-availability of single crystals (3, 5, 10). Furthermore, a natural population analysis (NPA) and natural bond orbital (NBO) calculations together with a detailed analysis of the IR and Raman experimental as well as calculated spectra of the new organometallic compounds, allowed us to study some special bonding situations (1-12) or to monitor the structural changes observed with the change in temperature during the Raman experiments (11, 12). By combining these two methods (DFT and vibrational spectroscopy), the auspicious results obtained on the organometallic compounds 6-12 and overall in literature, made us confident of the power of theoretical calculations in aiding the interpretation of rich SERS spectra by solving some interesting issues. Consequently, the Raman and SERS spectra of well-known pharmaceuticals (1,4-dihydrazinophthalazine sulfate, caffeine, and papaverine hydrochloride) or new potentially biological active organometallic complexes (1-5), that were synthetized by our coworkers, were discussed with the assistance of the accurate results obtained from DFT calculations (structural parameters, harmonic vibrational wavenumbers, Raman scattering activities), and many previous incomplete assignments have been analyzed and improved. This allowed us to establish the vibrational behavior of these biological compounds near a biological artificial model at different pH values or concentrations (Ag substrate), taking into account that information about the species present under particular conditions could be of great importance for the interpretation of biochemical processes. The total electron density of molecules and the partial charges situated on selected atoms, which were determined theoretically by NPA, allowed us to establish the probability of different atoms acting as an adsorptive site for the metal surface. Moreover, a closer examination of the calculated orbitals of molecules brought further arguments on the presence or absence of the photoproducts at the Ag surface during the irradiation (1,4-dihydrazinophthalazine sulfate). Overall, the results provide a benchmark illustration of the virtues of DFT in aiding the interpretation of rich vibrational spectra attainable for larger polyatomic adsorbates by using SERS, as well as in furnishing detailed insight into the relation between the vibrational properties and the nature of the Ag substrate-adsorbate bonding. Therefore, we strongly believe that theoretical calculations will become a matter of rapidly growing scientific and practical interest in SERS.
N2  - In der vorliegenden Arbeit werden allgemein bekannte Pharmazeutika (1,4-Dihydrazin-phtalazinsulfat, Koffein und Papaverinhydrochlorid) und mehrere neue metallorganische Verbindungen (Nickel(II)-Kupferron-Komplexe NiL2An, L = PhN2O2-, n = 1, A = o-phenanthrolin (1), o,o’-bipyridine (2) and n = 2, A = H2O (3), o-NH2Py (4), o-C6H4(NH2)2 (5); Silicium-verbrückte dinucleare Eisen-Komplexe [Cp(OC)2Fe]2SiX2 (X = H (6), F (7), Cl (8), Br (9), I (10)); 3-Silaoxetan 3,3-Dimethyl-2,2,4,4-tetraphenyl-1-oxa-3-silacyclobutan (11) und 3-Silathietan 3,3-Dimethyl-2,2,4,4-tetraphenyl-1-sila-thiacyclobutan (12) Verbindungen) vorgestellt, die erfolgreich unter Verwendung schwingungsspektroskopischer Methoden in Verbindung mit genauen DFT Rechnungen charakterisiert worden sind. Die mittels DFT berechneten Molekülgeometrien der uns interessierenden Substanzen gaben die Daten, die aus Kristallstrukturanalyse erhalten worden sind, sehr gut wieder und halfen uns zusammen mit IR- und Raman-Messungen die Strukturen der Verbindungen aufzuklären, für die bisher keine experimentellen Daten erhältlich waren. Besondere Aufmerksamkeit wurde denjenigen neuen Metallorganika geschenkt, deren Röntgenstrukturanalyse (3, 5, 10) auf Grund der Fehlens von Einkristallen eingeschränkt war. Desweiteren erlaubten uns “natural population analysis” (NPA)- und ” natural bond orbital“ (NBO)-Analysen, ebenso wie detallierte Auswertungen der experimentellen und berechneten Spektren (IR, Raman) der metallorganischen Verbindungen, die Untersuchung spezieller Bindungssituationen (1-12) und die strukturellen Änderungen (11, 12) zu verfolgen, die mit der Variation der Temperatur während der Raman-Messungen einhergehen. Die vielversprechenden Ergebnisse der Untersuchungen an metallorganischen Verbindungen 6-12 sowie entsprechende bisher publizierte Ergebnisse, die durch Kombination dieser zwei Methoden (DFT und Schwingungsspektroskopie) erhalten worden sind, machten uns zuversichtlich, dass theoretische Berechnungen bei der Auswertung auch komplexer SERS-Spektren durch Lösung einiger interessanter Probleme sehr behilflich sein könnten. Folglich konnten die Raman- und SERS-Spektren von bekannten Pharmazeutika (1,4-Dihydrazin-phtalazinsulfat, Koffein und Papaverinhydrochlorid) oder von neuen, potentiell biologisch aktiven Organometall-Komplexen (1-5), die von Mitarbeitern anderer Institute synthetisiert worden sind, unter Zuhilfenahme genauer Ergebnisse aus DFT-Rechnungen (strukturelle Parameter, harmonische Schwingungswellenzahlen, Raman-Streuaktivitäten) interpretiert werden. So war es möglich, viele bisher unvollständig zugeordnete Schwingungen zuzuordnen und zu erklären. Dies erlaubte uns, das Schwingungsverhalten dieser biologischen Substanzen innerhalb eines künstlichen biologischen Modells (Ag-Substrat) bei verschiedenen pH-Werten und Konzentrationen zu ermitteln. Informationen über das Verhalten solcher Verbindungen unter besonderen Bedingungen könnten bei der Interpretation biologischer Prozesse eine wichtige Rolle spielen. Die totale Elektronendichte dieser Moleküle und die Partialladung an unterschiedlichen Atomen, die durch NPA bestimmt wurden, ermöglichten uns, die Adsorptionswahrscheinlichkeit verschiedener Atome an bestimmten Stellen der Metalloberfläche zu ermitteln. Ferner lieferte eine genauere Betrachtung der berechneten Molekülorbitale weitere Hinweise auf das Auftreten oder Fehlen von Photoprodukten auf der Silberoberfläche während der Bestrahlung (1,4-Dihydrazin-phtalazinsulfat). Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse die Vorteile von DFT-Rechnungen bei der Interpretation komplexer Schwingungsspektren größerer polyatomarer Adsorbate auf, die nur unter Ausnützung des SERS-Effekts aufgenommen werden können. Auch tragen sie dazu bei, einen detaillierten Einblick in den Zusammenhang zwischen den Schwingungseigenschaften und der Natur der Silbersubstratadsorbat-Bindung zu liefern. Demzufolge sind wir davon überzeugt, dass theoretische Methoden einen größeren Stellenwert bei einem schnell wachsenden wissenschaftlichen und praktischen Interesse an SERS gewinnen werden.
KW  - Arzneimittel
KW  - Oberflächenverstärkter Raman-Effekt
KW  - Dichtefunktionsformalismus
KW  - Infrarot- und Raman-Spektroskopie
KW  - SERS
KW  - DFT
KW  - Pharmazeutika
KW  - neue metallorganische Komplexe
KW  - Infrared and Raman spectroscopy
KW  - SERS
KW  - DFT
KW  - pharmaceuticals
KW  - new organometallic complexes
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-7186
ER  - 
TY  - THES
A1  - Drüppel, Kirsten
T1  - Petrogenesis of the Mesoproterozoic anorthosite, syenite and carbonatite suites of NW Namibia and their contribution to the metasomatic formation of the Swartbooisdrif sodalite deposits
T1  - Petrogenese der mesoproterozoischen Anorthosite, Syenite und Karbonatite NW-Namibias und ihr Einfluss auf die metasomatische Bildung der Sodalith-Vorkommen von Swartbooisdrif
N2  - During the Mesoproterozoic large volumes of magma were repeatedly emplaced within the basement of NW Namibia. Magmatic activity started with the intrusion of the anorthositic rocks of the Kunene Intrusive Complex (KIC) at 1,385-1,347 Ma. At its south-eastern margin the KIC was invaded by syenite dykes (1,380-1,340 Ma) and younger carbonatites (1,140-1,120 Ma) along ENE and SE trending faults. Older ferrocarbonatite intrusions, the ‘carbonatitic breccia’, frequently contain wallrock fragments, whereas subordinate ferrocarbonatite veins are almost xenolith-free. Metasomatic interaction between carbonatite-derived fluids and the neighbouring and incorporated anorthosites led to the formation of economically important sodalite deposits. Investigated anorthosite samples display the magmatic mineral assemblage of Pl (An37-75) ± Ol ± Opx ± Cpx + Ilm + Mag + Ap ± Zrn. Ilmenite and pyroxene are surrounded by narrow reaction rims of biotite and pargasite. During the subsolidus stage sporadic coronitic garnet-orthopyroxene-quartz assemblages were produced. Thermobarometry studies on amphiboles yield temperatures of 985-950°C whereas the chemical composition of coronitic garnet and orthopyroxene indicate a subsolidus re-equilibration of the KIC at conditions of 760 ± 100°C and 7.3 ± 1 kbar. In the syenites Kfs, Pl, Hbl and/or Cpx crystallized first, followed by a second generation of Kfs, Hbl, Fe-Ti oxides and Ttn. Crystallization of potassium feldspar occurred under temperatures of 890-790°C. For the crystallization of hastingsite pressures of 6.5 ± 0.6 kbar are obtained. In order to constrain the source rocks of the two suites, oxygen isotope analyses of feldspar as well as geochemical bulk rock analyses were carried out. In case of the anorthosites, the general geochemical characteristics are in excellent agreement with their derivation from fractionated basaltic liquids, with the d18O values (5.88 ± 0.19 ‰) proving their derivation from mantle-derived magmas. The results obtained for the felsic suite, provide evidence against consanguinity of the anorthosites and the syenites, i.e. (1) compositional gaps between the geochemical data of the two suites, (2) trace element data of the felsic suite points to a mixed crustal-mantle source, (3) syenites do not exhibit ubiquitous negative Eu-anomalies in their REE patterns, which would be expected from fractionation products of melts that previously formed plagioclase cumulates and (4) feldspar d18O values from the syenites fall in a range of 7.20-7.92 ‰, which, however, is about 1.6 ‰ higher than the average d18O of the anorthosites. Conformably, the crustal-derived felsic and the mantle-derived anorthositic suite are suggested to be coeval but not consanguineous. Their spatial and temporal association can be accounted for, if the heat necessary for crustal melting is provided by the upwelling and emplacement of mantle-derived melts, parental to the anorthosites. In order to constrain the source of the 1,140-1,120 Ma carbonatites and to elucidate the fenitizing processes, which led to the formation of the sodalite, detailed mineralogical and geochemical investigations, stable isotope (C,O,S) analyses and fluid inclusion measurements (microthermometrical studies and synchrotron-micro-XRF analyses) have been combined. There is striking evidence that carbonatites of both generations are magmatic in origin. They occur as dykes with cross-cutting relationships and margins disturbed by fenitic aureoles, and contain abundant flow-oriented xenoliths. The mineral assemblage of both carbonatite generations of Ank + Cal + Ilm + Mag + Bt ± Ap ± pyrochlore ± sulphides in the main carbonatite body and Ank + Cal + Mag ± pyrochlore ± rutile in the ferrocarbonatite veins, their geochemical characteristics and the O and C isotope values of ankerite (8.91 to 9.73 and –6.73 to –6.98, respectively) again indicate igneous derivation, with the 18O values suggesting minor subsolidus alteration. NaCl-rich fluids, released from the carbonatite melt mainly caused the fenitization of both, the incorporated and the bordering anorthosite. This process is characterized by the progressive transformation of Ca-rich plagioclase into albite and sodalite. Applying conventional geothermobarometry combined with fluid-inclusion isochore data, it was possible to reconstruct the P-T conditions for the carbonatite emplacement and crystallization (1200-630°C, 4-5 kbar) and for several mineral-forming processes during metasomatism (e.g. formation of sodalite: 800-530°C). The composition and evolutionary trends of the fenitizing solution were estimated from both the sequence of metasomatic reactions within wallrock xenoliths in the carbonatitic breccia and fluid inclusion data. The fenitizing solutions responsible for the transformation of albite into sodalite can be characterised as of NaCl-rich aqueous brines (19-30 wt.% NaCl eq.), that contained only minor amounts of Sr, Ba, Fe, Nb, and LREE.
N2  - Die mesoproterozoische Entwicklung Namibias ist durch wiederholte magmatische Aktivität gekennzeichnet. Zunächst erfolgte vor 1385-1347 Ma die Platznahme von Anorthositen des Kunene-Intrusiv-Komplexes (KIK) innerhalb von hochgradig metamorphen Gesteinen des Epupa-Komplexes. Der KIK wurde nahe seiner südöstlichen Begrenzung von zahlreichen Störungen durchschlagen. In diese SE-NW und ENE-WSW streichenden Schwächezonen intrudierten Syenite (ca. 1380-1340 Ma) sowie jüngere Karbonatite (ca. 1140-1120 Ma). Hierbei erfolgte zunächst die Platznahme einer ersten Ferrokarbonatit-Generation, die in hohem Maße durch Anorthosit-Xenolithe kontaminiert ist („karbonatitische Brekzie“). Diese wird von jüngeren und annähernd Xenolith-freien Ferrokarbonatit-Adern durchschlagen. Metasomatische Wechselwirkungen den Karbonatit-Magmen und angrenzenden Anorthositen und Anorthosit-Xenolithen führten zur Bildung ökonomisch bedeutsamer Sodalith-Vorkommen. Die typische primär-magmatische Mineralogie in den Gesteinen des KIK umfasst: Pl (An37-75) ± Ol ± Opx ± Cpx + Fe-Ti-Oxide + Ap ± Zrn. Säume von Amphibol und Biotit umgeben Pyroxen und Ilmenit. Geothermometrische Untersuchungen ergaben Temperaturen von 985-950°C für die Kristallisation von Amphibol. Eine Reequilibrierung der Anorthosite unter granulit- bis amphibolitfaziellen Bedingungen (760 ± 100°C; 7.3 ± 1 kbar) wurde für Orthopyroxen-Granat-Quarz-Koronen um Olivin festgestellt. In den Syeniten kristallisierten zunächst Kfs, Pl, Cpx und Hbl, gefolgt von einer zweiten Generation von Kfs, Hbl, Fe-Ti-Oxiden und Ttn. Die Kristallisation von K-Feldspat fand unter Temperaturbedingungen von 890-790°C statt. Für die Kristallisation von Hastingsit wurden Drucke von 6.5 ± 0.6 kbar ermittelt. Mit dem Ziel, die Natur der Magmenquelle der Anorthosite und Syenite zu charakterisieren wurden geochemische Untersuchungen durchgeführt, sowie die Sauerstoff-Isotopie von Feldspat-Separaten bestimmt. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen belegen, dass es sich bei den Stamm-Magmen der Anorthosite um fraktionierte basaltische Magmen handelt. Die d18O-Daten (5.61-6.13 ‰) legen nahe, dass diese Schmelzen durch partielle Aufschmelzung des Erdmantels entstanden sind. Die für die Syenite ermittelten Ergebnisse belegen, dass es sich bei Anorthositen und Syeniten um chemisch unabhängige Systeme handelt, da (1) keine chemische Kontinuität zwischen Anorthositen und Syeniten vorliegt, (2) die Spurenelementgehalte der Syenite auf eine gemischte Kruste-Mantel-Quelle hindeuten, (3) Chondrit-normierte Seltenerd-Element-Muster der Syenite keine negative Eu-Anomalie aufweisen, und (4) die d18O-Werte von Feldspat der Syenite mit 7.20-7.92 ‰ etwa 1.6 ‰ höher liegen als die der Anorthosite. Dementsprechend liegt die enge räumliche und zeitliche Assoziation von Anorthosite und Syeniten vermutlich darin begründet, dass der Aufstieg und die Platznahme der Stamm-Magmen der Anorthosite zum partiellen Aufschmelzen der Unterkruste und somit zur Bildung potentieller Stamm-Magmen der Syenite führten. Um eine umfassende Vorstellung über die genetische und zeitliche Stellung der Karbonatite und über die Sodalith-bildenden Vorgänge zu gewinnen, wurden verschiedene Untersuchungsmethoden angewendet (petrographische und Mikrosonden-analytische Bearbeitung von Dünnschliffen, Bestimmung der Gesamtgesteins-Geochemie, mikrothermometrische Untersuchungen sowie Synchrotron-XRF(SRXRF)-Untersuchungen von Fluid-Einschlüssen, Laser-ICPMS und SRXRF-Analysen der Spurenelement-Gehalte ausgesuchter Minerale sowie O-, C- und S-Isotopenanalytik). Die für die Karbonatite gewonnenen Ergebnisse belegen eindeutig, dass es sich hierbei um magmatische Kristallisationsprodukte fraktionierter Mantelschmelzen darstellen: Die Karbonatite treten als Gänge auf, welche ältere Gesteinseinheiten durchschlagen. Gesteine im Kontakt zu den Karbonatiten haben eine metasomatische Überprägung erfahren; Nebengesteinsklasten werden von Karbonat-reichen Lagen umflossen. Die Mineralogie beider Karbonatit-Generationen, i.e. (1) Ank + Cal + Mag + Bt ± Ilm ± Ap ± Pyrochlor ± Sulfide in der karbonatitischen Brekzie und (2) Ank + Cal + Mag ± Pyrochlor ± Rutil der Ferrokarbonatit-Adern, ihre geochemischen Signaturen sowie die O- und C-Isotopie von Ankerit (8.91-9.73 ‰ d18O und –6.73 bis –6.98 ‰ d13C) bestätigen diese Interpretation, wobei die O-Isotopendaten eine schwache hydrothermale Alteration der Karbonatite nahe legen. Die Ergebnisse von konventioneller Geothermometrie in Kombination mit den für Fluid-Einschlüsse kalkulierten Isochoren belegen, dass die Platznahme der Karbonatite unter P-T-Bedingungen von 4-5 kbar und 1200-630°C erfolgte. Unter Temperaturen von 800-530°C bewirkte die Zirkulation NaCl-reicher wässriger Fluide (19-30 Gew.% NaCl äquivalent) die Umwandlung von Albit der eingeschlossenen Anorthosit-Bruchstücke in Sodalith. Wie SRXRF-Analysen belegen, enthielten die fenitisierenden Fluide zudem geringe Konzentrationen an Sr, Ba, Fe, Nb und SEE.
KW  - Namibia <Nordwest>
KW  - Mesoproterozoikum
KW  - Anorthosit
KW  - Syenit
KW  - Karbonatit
KW  - Gesteinsbildung
KW  - Anorthosit
KW  - Karbonatit
KW  - Namibia
KW  - Sodalith
KW  - Syenit
KW  - anorthosite
KW  - carbonatite
KW  - Namibia
KW  - sodalite
KW  - syenite
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-6987
ER  - 
TY  - THES
A1  - Abdel Rahman, Faisal Mirghani
T1  - Systematic analysis of genes expressed in the retinal pigment epithelium (RPE) and identification of candidates for genetic susceptibility to age-related macular degeneration (AMD)
N2  - Age related macular degeneration (AMD) is the leading cause of visual impairment in the elderly and the major cause of blindness in the developed world. To date, the molecular mechanisms underlying the disease are not well understood although in recent years a primary involvement of the retinal pigment epithelium (RPE) has become evident. The aim of the present study is to systematically analyse genes which are differentially expressed in the RPE, and to assess their possible association with mechanisms and pathways likely to be related to retinal disease, in particular AMD. Towards this goal, 2379 expressed sequence tags (ESTs) were established from an inhouse generated RPE cDNA library. This library was constructed by using the suppression subtraction hybridization (SSH) technique which normalises redundant sequences and ensures enrichment of rare transcripts. In a first phase, 1002 ESTs were sequenced and subjected to comprehensive alignment with public nucleotide and protein databases. A search of the 1002 ESTs against the human genome draft sequence yielded 168 known genes, 51 predicted genes, 15 unknown transcripts and 41 clones with no significant similarity. Reverse Northern blot hybridization was performed for 318 EST clusters to identify abundantly expressed genes in the RPE and to prioritize subsequent analyses. Representative clones were spotted onto a nylon membrane and hybridized with cDNA probes of driver (heart and liver) and tester (RPE) used in the cDNA library construction. Subsequently, 107 EST clusters were subjected to Northern blot hybridizations. These analyses identified 7 RPE-specific, 3 retina-specific, 7 RPE/retina-specific, and 7 tissue restricted transcripts, while 29 EST clusters were ubiquitously expressed, and evaluation was not possible for another 54 EST clusters. Of the 24 transcripts with specific or restricted expression, 16 clones were selected for further characterization. The predicted gene MGC2477 and 2 novel isoforms of the human transient receptor potential cation channel, subfamily M, member 3 (TRPM3) were cloned and further described in detail. In addition, polymorphic variations for these 2 genes as well as for the human MT-Protocadherin gene were determined. For MGC2477, 15 single nucleotide polymorphisms (SNPs) were identified, with 13 having a frequency of the minor allele greater than 20%. 10 of the 15 SNPs have not been reported in so far in public SNP repertoires. Partial assessment of the TRPM3 gene yielded 35 SNPs. Of these, 30 (85.7%) were highly frequent (0.17-0.5%), and 14 (40%) were novel. The MT-Protocadherin gene revealed 35 SNPs, including 28 (80%) with high frequency of the minor allele. 23 (65.7%) were novel SNPs. These SNPs will be used to construct the most common haplotypes. These will be used in case/control association studies in 400 AMD patients and 200 ethnically and aged matched controls to assess a possible contribution of these genes in the etiology of AMD.
N2  - Die altersabhängige Makuladegeneration (AMD) ist die häufigste Ursache von gravierenden Einschränkungen des Sehvermögens im fortgeschrittenen Lebensalter. In den Industriestaaten ist die AMD zudem die Hauptursache für Altersblindheit. Die molekularen Mechanismen, die zur Entstehung der AMD führen, sind bisher nur unzureichend bekannt. In den letzten Jahren hat es sich jedoch herausgestellt, dass das retinale Pigmentepithel (RPE) eine primäre Rolle in der Pathogenese der AMD spielt. Ziel dieser Arbeit war die systematische Analyse von Genen, welche im RPE differentiell exprimiert werden. Entsprechende Kandidatengene sollten auf deren mögliche Beteiligung an der Entstehung von Erkrankungen der Retina, insbesondere der AMD, untersucht werden. Zunächst wurden 2379 ESTs aus einer innerhalb der Arbeitsgruppe generierten RPE cDNA Bibliothek definiert. Die dazu verwendete cDNA Bibliothek wurde durch die Suppressions- Subtraktions Hybridisierungs-Technik (SSH) konstruiert. Diese Technik gestattet eine Normalisierung gegenüber redundanten Sequenzen und begünstigt gleichzeitig die Anreicherung von seltenen Transkripten. In einer ersten Phase wurden 1002 ESTs sequenziert und einer umfassenden bioinformatischen Analyse mit Hilfe der verfügbaren DNA- und Protein Datenbanken unterzogen. Der Vergleich der 1002 ESTs mit der Draft Sequenz des menschlichen Genoms ergab den Hinweis auf 168 bereits bekannte Gene, 51 mögliche Gene, 15 völlig unbekannte Transkripte und 41 nicht weiter zuordenbare cDNA Klone. 318 EST Cluster wurden einer reversen Northen-Blot Analyse unterzogen um hochexprimierte Gene zu identifizieren und damit Prioritäten für die weiteren Analysen zu setzen. Im Rahmen der Northern-Analyse wurden repräsentative Klone von 107 EST-Klustern mit cDNA Sonden der ursprünglichen cDNA-Bibliothek hybridisiert. Als Ergebnis dieser Analyse fanden sich 7 RPE-spezifische, 3 Retina-spezifische, 7 sowohl RPE- als auch Retinaspezifische sowie 7 auf einzelne Gewebe limitierte Transkripte. 29 EST Cluster erwiesen sich als ubiquitär exprimiert, und 54 Kluster konnten nicht näher zugeordnet werden. Von den 24 Transkripten mit spezifischer oder zumindest begrenzter Expression wurden 16 Klone zur weiteren Charakterisierung ausgewählt. Aus diesen Material wurden im Rahmen dieser Arbeit das Kandidatengen MGC2477 sowie 2 neue Isoformen des menschlichen TRPM3-Gens kloniert und näher charakterisiert. Weiterhin wurden polymorphe Varianten dieser beiden Isoformen und des menschlichen MTProtocadherin- Gens definiert. Im Gen MGC2477 wurden 15 SNPs identifiziert, wovon die Allelhäufigkeit des selteneren Allels bei 13 der SNPs über 20% lag. Für 10 der insgesamt 15 vii SNPs dieses Gens fanden sich bisher keine Einträge in den entprechenden Datenbanken. Die SNP-Suche wurde auch für das TRPM3-Gen durchgeführt und ergab 35 SNPs, wovon 30 (85,7%) als hochfrequent eingestuft werden konnten. 14 dieser 35 SNPs waren bisher nicht in den Datenbanken verzeichnet. Beim MT-Protocadherin-Gen fanden sich ebenfalls 35 SNPs, wobei 80% eine hohe Frequenz des selteneren Allels aufwiesen. In diesem Fall handelte es sich bei 23 der insgesamt 35 SNPs um bisher unbekannte Allele. Diese SNPs bilden den Ausgangspunkt zur Konstruktion der häufigsten Haplotypen der genannten Gene. Mit der Charakterisierung der Einzel-Nukleotid Polymorphismen der Kandidatengene wurde die Grundlage zur Durchführung von Fall/Kontrollstudien gelegt, in deren Rahmen die Bedeutung der jeweiligen Kandidatengene in der Pathogense der AMD untersucht werden kann.
KW  - Senile Makuladegeneration / Pigmentepithel / Genexpression
KW  - RPE
KW  - AMD
KW  - RPE specific genes
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-7053
ER  - 
TY  - THES
A1  - Nedvetsky, Pavel I.
T1  - Regulation of the nitric oxide receptor, soluble guanylyl cyclase
T1  - Regulation des Rezeptor des Stickstoffoxides löslicher Guanylylcyclase
N2  - Soluble guanylyl cyclase (sGC) is the best established receptor for nitric oxide (NO) and regulates a great number of important physiological functions. Surprisingly, despite the wellappreciated roles of this enzyme in regulation of vascular tone, smooth muscle cell proliferation, platelet aggregation, renal sodium secretion, synaptic plasticity, and other functions, extremely little is known about the regulation of sGC activity and protein levels. To date, the only well-proven physiologically relevant sGC regulator is NO. In the present study, some additional possibilities for sGC regulation were shown. Firstly, we evaluated the ability of different NO donors to stimulate sGC. Significant differences in the sGC stimulation by SNP and DEA/NO were found. DEA/NO stimulated sGC much stronger than did SNP. Interestingly, no correlation between the sGC protein and maximal activity distribution was found in rat brain regions tested, suggesting the existence of some additional regulatory mechanisms for sGC. The failure of SNP to stimulate sGC maximally might be one of the reasons why the lack of correlation between the distribution of sGC activity and proteins in brain was not detected earlier. Prolonged exposure of endothelial cells to NO donors produced desensitization of the cGMP response. This desensitization cannot be explained by increased PDE activity, since PDE inhibitors were not able to prevent the NO donor-induced decrease of the maximal cGMP response in endothelial cells. The failure of SH-reducing agents to improve the cGMP response after its desensitization by NO suggests that a SH-independent mechanism mediates NO effects. Demonstration that the potency of the recently described activator of oxidized (heme-free) sGC, BAY58-2667, to stimulate sGC increases after prolonged exposure of the cells to an NO donor, DETA/NO, suggests that oxidation of heme may be a reason for NOinduced desensitization of sGC and decrease in sGC protein level. Indeed, the well-known heme-oxidizing agent ODQ produces a dramatic decrease in sGC protein levels in endothelial cells and BAY58-2667 prevents this effect. Although the mechanism of sGC activation and stabilization by BAY58-2667 is unknown, this substance is an interesting candidate to modulate sGC under conditions where sGC heme iron is oxidized. Very little is known about regulation of sGC by intracellular localization or translocation between different intracellular compartments. In the present study, an increase in sGC sensitivity to NO under membrane association was demonstrated. Treatment of isolated lung with VEGF markedly increased sGC in membrane fractions of endothelial cells. Failure of VEGF to stimulate sGC membrane association in cultured endothelial cells allows us to propose a complex mechanism of regulation of sGC membrane association and/or a transient character of sGC membrane attachment. A very likely mechanism for the attachment of sGC to membranes is via sGCinteracting proteins. These proteins may participate also in other aspects of sGC regulation. The role of the recently described sGC interaction partner, Hsp90, was investigated. Shortterm treatment of endothelial cells with an Hsp90 inhibitor does not affect NO donor or calcium ionophore-stimulated cGMP accumulation in the cells. However, inhibition of Hsp90 results in a rapid and dramatic decrease in sGC protein levels in endothelial cells. These effects were unrelated to changes in sGC transcription, since inhibition of transcription had much slower effect on sGC protein levels. In contrast, inhibitors of proteasomes abolished the reduction in sGC protein levels produced by an Hsp90 inhibitor, suggesting involvement of proteolytic degradation of sGC proteins during inhibition of Hsp90. All these data together suggest that Hsp90 is required to maintain mature sGC proteins. In conclusion, in the present study it was demonstrated that multiple mechanisms are involved in the regulation of sGC activity and its sensitivity to NO. Oxidation of sGC heme by NO seems to be one of the mechanisms for negative regulation of sGC in the presence of high or prolonged stimulation with NO. Another possible means of regulating sGC sensitivity to NO is via the intracellular translocation of the enzyme. It has been also demonstrated here that attachment of sGC to the membrane fraction results in an apparent increase in the enzyme sensitivity to NO. Additionally, Hsp90 was required to maintain sGC protein in endothelial and other cell types. However, we could not find any acute affect of Hsp90 on sGC activity, as reported recently. All these findings demonstrate that the regulation of sGC activity and protein level is a much more complex process than had been assumed earlier.
N2  - Lösliche Guanylylcyclase (sGC) ist der Hauptrezeptor für Stickstoffmonooxid (NO), der sich an der Regulation zahlreicher physiologischer Funktionen beteiligt. Trotz ihrer sehr gut untersuchten Rolle in der Regulation der Blutgefässenrelaxation, synaptische Plastizität, Aggregation der Trombozyten, renale Sekretion und anderen wichtigen Funktionen, ist die Regulation der sGC selber noch nicht ausreichend verstanden. Der einzige, zur Zeit bekannte, physiologische Regulator der sGC ist NO. In der vorgelegten Arbeit wurde die Existenz anderer Möglichkeiten der sGC Regulation gezeigt. Zuerst, wurde die Fähigkeit verschiedener NO Donoren sGC zu stimulieren untersucht. DEA/NO stimulierte sGC viel stärker als SNP. Interessanterweise, wurde keine Korrelation zwischen der Verteilung des sGC Proteins und der Enzymaktivität unter Vmax- Bedingungen in verschiedenen Rattenhirnregionen gefunden. Das deutet auf zusätzliche Regulationsmechanismen hin. Die fehlende Fähigkeit von SNP sGC maximal zu stimulieren könnte ein Grund dafür sein, warum dieses Phänomen nicht schon früher gezeigt wurde. Langfristige Behandlung von Endothelzellen mit NO Donoren produzierte eine Desensitisierung der nachfolgenden cGMP Antwort. Diese Desensitisierung kann nicht durch erhöhte Phosphodiesterase-Aktivität erklärt werden, da Phosphodiesterasenhemmer die durch NO Donor verursachte Abnahme der cGMP Antwort nicht rückgängig macht. SHreduzierende Substanzen waren nicht in der Lage die cGMP Antwort zu verbessern, was zur Annahme führt, dass SH-Gruppenoxidation keine wichtige Rolle bei der Wirkung von NO auf sGC spielt. Es müssen daher andere Regulationsmechanismen vorhanden sein. Oxidation des Häms scheint ein möglicher Mechanismus der NO-induzierten sGC Desensitisierung. Einkürzlich beschriebener Aktivator der oxidierten (bzw. Häm-freien) sGC, BAY58-2667, stimulierte sGC nach Vorbehandlung mit NO Donoreb stärker als ohne Vorbehandlung. Es wird vermutet, dass oxidierte sGC verstärkt abgebaut wird was die durch NO oder Häm oxidierende Substanzen induzierte sGC Proteinabnahme erklären würde. Tatsächlich, nahm sGC Proteinlevel nach der Behandlung mit der Häm oxidierenden Substanz, ODQ, ab. BAY58-2667 verhinderte diesen Effekt. Ferner erhöht die Membranassoziation von sGC derer Empfindlichkeit gegenüber NO. Die Membranassoziation der sGC in Endothelzellen ist reguliert. Behandlung isolierter Lunge mit VEGF erhöht den Anteil an membrangebundener sGC in Endothelzellen dramatisch. In kultivierten Endothelzellen könnte VEGF die Membranassoziation jedoch nicht stimulieren, was einen komplexen Mechanismus der Membranassoziation der sGC in vivo vermuten lässt. Wenig ist bekannt über die Interaktionen von sGC mit anderen Protein und der möglichen Rolle dieser Interaktionen bei der Regulation des Enzyms. Proteininteraktionen scheinen aber ein möglicher Mechanismus für die Membranassoziation der sGC zu sein. Aus diesem Grund wurde die Rolle eines vor kurzem beschriebenen sGC-bindenden Proteins, Hsp90, auf die sGC Regulation untersucht. Kurzfristige Behandlung der Endothelzellen mit Hsp90 Inhibitoren hat keine Auswirkung auf NO Donor- und Calciumionophore-stimulierte cGMP-Produktion. Langfristige Hemmung von Hsp90 führte dagegen zur schnellen und deutlichen Abnahme des sGC Proteins. Dieser Effekt ist nicht durch eine Veränderung der Translation zu erklären, weil Tranlationshemmer einen viel langsameren sGC Abfall verursachten. Im Gegenteil, konnte ein Proteasomeninhibitor, MG132, die Effekte von Hsp90 Hemmern rückgängig machen. Das lässt eine proteolytische Abbau der sGC für die Effekte von Hsp90 Hemmer verantwortlich machen. Diese Daten deuten darauf hin, dass Hsp90 für Aufrechterhaltung des Enzyms notwendig ist. Zusammenfassend, wurde in der vorliegenden Arbeit gezeigt, dass sGC Aktivität und ihre Empfindlichkeit gegenüber ihren Aktivator NO durch multiple Faktoren beeinflusst werden kann. Oxidation des Häms durch NO könnte ein Mechanismus der negativen Regulation der sGC bei dauernd erhöhter Konzentration von NO sein. Ein zusätzlicher Mechanismus der Regulation der Empfindlichkeit der sGC gegenüber NO scheint die intrazellulare Translokation zu sein. Wir konnten hier zeigen, das die Membranassoziation der sGC ihre Empfindlichkeit gegenüber NO erhöht. Auch dieProteinlevel der sGC scheinen unter Kontrolle verschiedener Faktoren zu sein. Einer davon ist Hsp90, der für die Aufrechterhaltung des sGC Proteins sowohl in Endothelzellen als auch in anderen Zelltypen notwendig ist. Alle diese Daten zeigen, dass Regulation der sGC ein viel komplexerer Vorgang ist als bis her angenommen wurde und eröffnen interessante neue Forschungsrichtungen innerhalb dieses wichtigen Signalweges.
KW  - Guanylatcyclase
KW  - Regulation
KW  - lösliche Guanylylcyclase
KW  - cGMP
KW  - Häm
KW  - Hsp90
KW  - soluble guanylyl cyclase
KW  - cGMP
KW  - heme
KW  - Hsp90
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-7046
ER  - 
TY  - THES
A1  - Fadl El Mola, Faisal Mohamed
T1  - Bioinformatic and molecular approaches for the analysis of the retinal pigment epithelium (RPE) transcriptome
N2  - There is substantial interest in the identification of genes underlying susceptibility to complex human diseases because of the potential utility of such genes in disease prediction and therapy. The complex age-related macular degeneration (AMD) is a prevalent cause of legal blindness in industrialized countries and predominantly affects the elderly population over 75 years of age. Although vision loss in AMD results from photoreceptor cell death in the central retina, the initial pathogenesis likely involves processes in the retinal pigment epithelium (RPE) (Liang and Godley, 2003). The goal of the current study was to identify and characterize genes specifically or abundantly expressed in the RPE in order to determine more comprehensively the transcriptome of the RPE. In addition, our aim was to assess the role of these genes in AMD pathogenesis. Towards this end, a bovine cDNA library enriched for RPE transcripts was constructed in-house using a PCR-based suppression subtractive hybridization (SSH) technique (Diatchenko et al., 1996, 1999), which normalizes for sequence abundance and achieves high enrichment for differentially expressed genes. CAP3 (Huang and Madan, 1999) was used to assemble the high quality sequences of all the 2379 ESTs into clusters or singletons. 1.2% of the 2379 RPE-ESTs contains vector sequences and was excluded from further analysis. 5% of the RPE-ESTs showed homology to multipe chromosomes and were not included in further assembly process. The rest of the ESTs (2245) were assembled into 175 contigs and 509 singletons, which revealed approximately 684 unique genes in the dataset. Out of the 684, 343 bovine RPE transcripts did not align to their human orthologues. A large fraction of clones were shown to include a considerable 3´untranslated regions of the gene that are not conserved between bovine and human. It is the coding regions that can be conserved between bovine and human and not the 3’ UTR (Sharma et al., 2002). Therefore, more sequencing from the cDNA library with reclustering of those 343 ESTs together with continuous blasting might reveal their human orthologoues. To handle the large volume of data that the RPE cDNA library project has generated a highly efficient and user-friendly RDBMS was designed. Using RDBMS data storage can be managed efficiently and flexibly. The RDBMS allows displaying the results in query-based form and report format with additional annotations, links and search functions. Out of the 341 known and predicted genes identified in this study, 2 were further analyzed. The RPE or/and retina specificity of these two clones were further confirmed by RT-PCR analysis in adult human tissues. Construction of a single nucleotide polymphism (SNP) map was initiated as a first step in future case/control association studies. SNP genotyping was carried out for one of these two clones (RPE01-D2, now known as RDH12). 12 SNPs were identified from direct sequencing of the 23.4-kb region, of which 5 are of high frequency. In a next step, comparison of allele frequencies between AMD patients and healthy controls is required. Completion of the expression analysis for other predicted genes identified during this study is in progress using real time RT-PCR and will provide additional candidate genes for further analyses. This study is expected to contribute to our understanding of the genetic basis of RPE function and to clarify the role of the RPE-expressed genes in the predisposition to AMD. It may also help reveal the mechanisms and pathways that are involved in the development of AMD or other retinal dystrophies.
N2  - Es besteht ein grosses medizinisches Interesse an der Identifizierung von Genen, welche an der Entstehung komplexer, häufiger Krankheiten des Menschen beteiligt sind. Eine solche Krankheit ist die alters-korrelierte Makuladegeneration (AMD). Die AMD ist eine der häufigsten Ursachen für den Verlust der Sehfähigkeit im Alter von über 75 Jahren. Obwohl die Erblindung bei der AMD letztlich durch das Absterben von Photorezeptor-Zellen in der zentralen Retina bedingt wird, gibt es genügend Hinweise dafür, dass die Pathogenese der AMD ihren Ausgang vom retinalen Pigmentepithel (RPE) nimmt (Liang and Godley, 2003). Ziel dieser Arbeit war die Identifizierung und Charakterisierung von RPE-spezifischen Genen als Beitrag zur umfassenden Charakterisierung des RPE-Transkriptoms. Darüberhinaus war es Ziel der Arbeit, die mögliche Rolle der RPE-spezifischen Gene bei der Entstehung der AMD zu explorieren. Ausgangspunkt der Arbeit war eine RPE-spezifische, bovine cDNA Bibliothek, welche in der Arbeitsgruppe auf der Grundlage der SSH-Technik (Diatchenko et al, 1996, 1999) hergestellt worden war. Die SSH-Technik gestattet die Anreicherung von differentiell exprimierten Genen bei gleichzeitiger Normalisierung redundanter Sequenzen. Mit Hilfe des Software-Programms CAP3 (Huang and Madan, 1999) wurden insgesamt 2379 ESTs gruppiert und geordnet. 1,2% der 2379 RPE-ESTs enthielten Vektor Sequenzen und wurden daher von der weiteren Analyse ausgeschlossen. 5% der RPE-ESTs wiesen Homologien zu multiplen Chromosomen auf und wurden daher ebenfalls von der weiteren Analyse ausgeschlossen. Die übrigen 2245 ESTs wurden in 175 Contigs und 509 Singletons gruppiert, woraus sich Hinweise auf insgesamt 684 putative Einzelgene ergaben. 343 dieser 684 Klone zeigten jedoch keine Homologien zu humanen orthologen Sequenzen. Ursache für die fehlende Homologie muss in der grossen Zahl der Klone gesehen werden, bei welchen nur die 3´untranslatierten verglichen wurden. Im Gegensatz zu den kodierenden Sequenzabschnitten kommt es in den nicht-kodierenden Regionen in der Regel zu einer relativ raschen evolutionären Divergenz und damit zum Verlust der Homologie (Sharma et al, 2002). Durch zusätzliche Sequenzierung und Sequenzvergleiche der kodierenden Bereiche dieser 343 Klone lassen sich möglicherweise weitere RPE-spezifische Gene finden. Um die grosse Anzahl der im Rahmen des RPE-Projektes generierten Daten bearbeiten zu können wurde eine sehr effiziente und Benutzer-freundliche Datenbank auf Grundlage des RDBMS-Moduls etabliert. Dieses System gestattet die interaktive Bearbeitung der gespeicherten Daten im Query-Format. Darüberhinaus können die Daten in beliebiger Weise annotiert und verbunden werden. Nach Abzug der 343 nicht-homologen cDNA Klone von den 684 putativen Einzelsequenzen verblieben 341 Kandidaten-Sequenzen. 2 dieser Sequenzen wurden als putative neue RPE-spezifische Gene einer weiteren Analyse zugeführt. Dabei wurde zunächst die RPE- bzw. Retina-Spezifität dieser Kandidaten-Sequenzen mit Hilfe der RT-PCR Analyse bestätigt. Als Basis für zukünftige Fall-Kontroll- und Assoziationsstudien wurde eine SNP-Genotypisierung eines dieser zwei Klone (ursprüngliche Bezeichnung: RPE01-D2; derzeitige Bezeichnung: RDH12) durchgeführt. Die direkte Sequenzanalyse umfasste 23.4 kb und ergab insgesamt 12 SNPs, von denen sich 5 als hoch-informativ erwiesen. Auf dieser Grundlage können zukünftig Allel-Frequenzen zwischen Kontrollpersonen und AMD-Patienten ermittelt und verglichen werden. Zukünftig werden darüberhinaus real-time PCR Methoden zur Expressionsanalyse der verbliebenen Kandidaten-Klone eingesetzt. Zusammenfassend liefert die vorliegende Arbeit einen Beitrag zum Verständnis der genetischen Grundlagen der RPE-Funktionen und trägt zur Aufklärung der Rolle von RPE-spezifischen Genen bei der Disposition zur AMD bei. Zusätzlich ergaben sich Hinweise auf Kandidatengene, welche möglicherweise in der Pathogenese der AMD eine Rolle spielen.
KW  - Senile Makuladegeneration
KW  - Netzhaut
KW  - Pigmentepithel
KW  - Molekulargenetik
KW  - RPE
KW  - Bioinformatics
KW  - Age-related macular degeneration
KW  - Molecular approaches
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-6877
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kittisak Sripha, 
T1  - NOVEL HETEROCYCLIC RING SYSTEMS DERIVED FROM CARACURINE V AS LIGANDS FOR THE ALLOSTERIC SITE OF MUSCARINIC M 2 RECEPTORS
T1  - Neue heterozyklische Ringsysteme abgeleitet von Caracurine V als Liganden für die allosteriche Bindungstelle der Muscarin-M2-Rezeptoren
N2  - Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Gebiet allosterischer Modulation des muscarinischen M2 Rezeptors. Allosterische Liganden beeinflussen das Bindungsverhalten eines orthosterischen Liganden (Agonisten oder Antagonisten) an die klassische Bindungsstelle des muscarinischen Rezeptors, indem sie seine Affinität entweder erhöhen(positive Kooperativität) oder erniedrigen (negative Kooperativität). Die allosterische Bindungsstelle befindet sich extrazellulär am Eingang der Rezeptor-Bindungstasche. Sie ist weniger konserviert als die orthosterische Bindungsdomäne, die tiefer im Rezeptorkanal zwischen den sieben transmembranalen Domänen lokalisiert ist. Demzufolge ist die Entwicklung subtyp-spezifischer allosterisch wirkenden Liganden leichter als subtypspezifischer Agonisten oder Antagonisten. Die Subtypselektivität kann darüber hinaus über unterschiedliche Kooperativitäten zwischen dem orthosterischen und allosterischen Liganden an verschiedenen muscarinischen Subtypen erreicht werden. Ein am M1-Rezeptor mit Acetylcholin positiv kooperativer allosterer Modulator, der sich an anderen muscarinischen Subtypen neutral kooperativ verhält, könnte z.B. für die Therapie von Morbus Alzheimer eingesetzt werden. Bisquartäre Ammoniumsalze des Strychnos-Alkaloids Caracurin-V gehören zu den potentesten allosterischen M2-Liganden. Die relative Stellung der aromatischen Indolringe und der Abstand zwischen den positiv geladenen Stickstoffatomen (ca. 10) in dem sehr starren Caracurin-V-Ringsystem definieren den Pharmakophor für potente allosterische Modulatoren. Caracurin-V-Salze sind strukturell sehr verwandt mit den starken Muskelrelaxantien Toxiferin-I und Alcuronium und besitzen vermutlich selbst neuromuskulär-blockierende Eigenschaften, was ihre Anwendung in der pharmakologischen Forschung einschränken würde. Reduktion des Caracurin-V-Ringsystems auf die wesentlichen Pharmakophorelemente könnte zu allosterisch wirksamen Verbindungen mit vernachlässigbarer muskelrelaxierender Wirkung führen. Ziel dieser Arbeit war die Synthese und pharmakologische Testung von Derivaten eines neuen, von Caracurin V abgeleiteten, heterocyclischen Ringsystems. Das neue gewünscht 6,7,14,15-Tetrahydro[1,5]diazocino[1,2-a:6,5-a]-diindole-Ringsystem(6) wurde in einer intermolekularen N-Alkylierung von zwei Molekülen Bromethylindol 5 aufgebaut. Die Ausgangsverbindung 5 konnte aus dem Indolylessigsäuremethylester 3 durch Reduktion der Estergruppe zum Alkohol und anschließende Substitution durch Brom dargestellt werden. Der bekannte Ester 3 wurde ausgehend von Tryptamin erhalten. Die dreistufige Synthese umfasste N-Dibenzylierung, Einführung der Malonestergruppe am C-2 von Indol und anschließende Demethoxycarbonylierung. Die Totalsynthese des neuen Pentacyclus ist im Schema 24 dargestellt. Die 3D-Struktur des neuen Ringgerüstes konnte mit Hilfe von NMR-Spektroskopie und semiempirischen Rechnungen (AM1) aufgeklärt werden. Verbindung 6 liegt in Lösung in einer verdrehten Wanne-Konformation mit unsymmetrisch angeordneten Seitenketten vor. Um den Einfluss der Seitenkettenlänge des neuen Ringsystems auf die allosterische Wirksamkeit zu untersuchen, war es geplannt, die Ethylamin-Gruppen durch Methylamin-Einheiten zu ersetzen. Der entsprechende Syntheseplan bestand darin, das unsubstituierte Ringsystem in einer doppelten Mannich-Reaktion zu aminomethylieren. Der Ausgangsstoff für die Dimerisierung, Bromethylindol 32, wurde aus Indol-2-carbonsäure hergestellt. Die Synthese umfasste folgende Reaktionsschritte: Reduktion der Carboxylgruppe und Benzoylierung des resultierenden Alkohols, nucleophile Substitution mit Kaliumcyanid, alkalische Hydrolyse des Cyanids zu Indolacetessigsäure, erneute Reduktion zum Alkohol und abschließende Substitution mit Brom. Da Dimerisierungsversuche von 32 nur zur Bildung des HBr-Eliminierungsproduktes 33 führten, wurde das entsprechende Tosylat als Ausgangsstoff eingesetzt. Überraschenderweise entstand nicht das erwartete Diazocinodiindol-Ringgerüst, sondern ausschließlich ein isomeres, noch nicht bekanntes 6,7,14,15-Tetrahydro-15aH-azocino[1,2-a:6,5-b]diindol-Ringsystem 35. Die Bildung des neuen unsymmetrischen Ringsystems ist auf den ambidenten Charakter des Indolylanions zurückzuführen, das entweder am Sticksoff oder an C3 alkyliert werden kann. Umsetzung von 35 nach Mannich lieferte das bisaminoalkylierte Produkt 37, neben einer kleinen Menge der monoalkylierten Verbindung 36. Die Totalsynthese des zweiten Ringsystems ist im Schema 25 dargestellt. Um potentere Verbindungen zu erhalten, wurden beide Endstufen 6 bzw. 37 mit Methyliodid zu 14 bzw. 38 quaternisiert. 37 wurde zusätzlich mit Allylgruppen zu 39 substituiert. Die pharmakologische Testung von 14, 37, und 38 erfolgte über Radioligandbindungsstudien an Membransuspensionen der Herzventrikel des Hausschweins. Der allostere Effekt der Testverbindungen wurde über die Hemmung der Dissoziation von [3H]-N-Methylscopolamin([3H]-NMS) von den damit gesättigten Rezeptoren gemessen. Die erhaltenen EC50,diss-Werte geben die Konzentration des allosteren Modulators an, bei der die [3H]-NMS-Dissoziation auf die Hälfte des Kontrollwertes reduziert ist. Sie sind ein Maß für die Affinität der Testsubstanzen zur allosterischen Bindungsstelle des M2 Rezeptors. Für die einzige Verbindung mit dem Diazocinodiindole-Ringsystem 14 wurde ein EC50,diss-Wert von 54 nM gemessen. Da 14 über vier Benzylsubstituenten verfügt, kann seine Bindungsaffinität am besten mit der von Dibenzylcaracurinium-Dibromid verglichen werden, die ganz ähnlich ist (69 nM). Aufgrund der Tatsache, dass die Verkleinerung des NSubstituenten am Caracurin-V-Gerüst zur erheblichen Steigerung der allosterischen Potenz führte, ist zu erwarten, dass der Austausch der voluminösen Benzylgruppen von 14 durch z.B. Methyl- oder Allylsubstituenten, eine deutliche Affinitätssteigerung bewirken würde. Damit scheint die allosterische Potenz des neuen Ringsystems mindestens genauso gut zu sein, wie die von Caracurin V. Die beiden Vertreter des Azocinodiindol-Ringsystems, 38 und 39, sind bereits mit den Gruppen substituiert, die die beste allosterische Potenz bei dem Caracurin-V-Ringsystem zeigten (Methyl- und Allyl). Ihre EC50,diss-Werte (35 nM für 38, 48 nM für 39) sprechen jedoch für eine ca. 4-fach schwächere Bindungsaffinität als die der entsprechenden Caracurine, was vermutlich auf einen anderen Abstand zwischen den quartären Stickstoffatomen und eine andere relative Stellung der Indolaromaten in den beiden Ringsystemen zurückzuführen ist. Anders als die entsprechenden Caracurin-V-Salze, sind 38 und 39 negativ kooperativ mit dem Antagonisten [3H]NMS. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass von den beiden neu synthetisierten heterocyclischen Ringsystemen das direkt von Caracurin V abgeleitete Tetrahydro- [1,5]diazocino[1,2-a:6,5-a]diindol eine bessere und vielversprechende Leitstruktur für die Entwicklung neuer potenter allosterischen Liganden des M2-Rezeptors darstellt. Weitere synthetische Arbeiten an dem Ringsystem wie z.B. Variation des Sticksstoffsubstituenten und der Seitenkettenlänge sollten zu einer Steigerung der Bindungsaffinität in den subnanomolaren Bereich führen. Darüber hinaus sind die Ergebnisse der pharmakologischen Testung an dem muskulären Typ des nicotinischen Acetylcholinrezeptors abzuwarten.
N2  - The study deals with the area of the allosteric modulation of the muscarinic M2 receptors. The allosteric modulators have an influence on binding of orthosteric ligands (agonists and antagonists) to the classical orthosteric binding site of the muscarinic M2-receptors. The modulators are able to enhance (positive cooperativity) or decrease (negative cooperativity)the affinity of ligands to the orthosteric binding site. The allosteric binding site is located at the entrance of the receptor binding pocket. It is less conserved than the orthosteric binding site which is located in a narrow cavity created by the seven transmembrane domains. Consequently, development of subtype selective allosteric ligands is easier than subtypeselective muscarinic agonists or antagonists. Furthermore, subtype selectivity can be achieved by differently cooperative interactions between the allosteric and orthosteric ligand at different receptor subtypes. For example, the allosteric modulators that are positively cooperative with ACh at M1 receptors and neutrally cooperative at the other receptor subtypes could be beneficial for treatment of the Alzheimer’s disease. Bisquaternary analogues of the Strychnos alkaloid caracurine V are among the most potent allosteric modulators of muscarinic M2-receptors. The very rigid ring skeleton comprises the pharmacophoric elements of two positively charged nitrogens at an approximate distance of 10 surrounded by two aromatic ring systems in a distinct spatial arrangement. Owing to the close structural relationship of caracurine V salts to the strong muscle relaxants toxiferine and alcuronium, they are likely to exhibit neuromuscular blocking activity, which would limit their usefulness as research tools and make the therapeutical use impossible. Reduction of the caracurine V ring skeletons to structural features responsible for good allosteric potency could possibly lead to compounds with negligible neuromuscular blocking activity and very high affinity to the allosteric binding site at M2 receptor. Thus, the aim of this study was to synthesize and pharmacologically evaluate analogues of a novel heterocyclic ring system, which comprises the pharmacophoric elements mentioned previously. The key step of the synthesis of the desired 6,7,14,15-tetrahydro[1,5]diazocino[1,2-a:6,5-a]-diindole ring system (6) involved the intermolecular double N-alkylation of the bromoethylindole (5), which was prepared from the known indolyl methylacetate (3) by reduction of the ester group to alcohol and subsequent substitution by bromine. 3 could be prepared in three steps involving N,N-dibenzylation of tryptamine followed by introduction of the dimethyl malonate moiety at C-2 of indole ring and a subsequent demethoxycarbonylation. The total synthesis of 6,7,14,15-tetrahydro[1,5]diazocino[1,2-a:6,5-a]diindole ring system (6) is shown in Scheme 24. In order to examine the influence of the length of the side-chain on muscarinic activity,exchange of the ethylamine moieties of 14 by the methylamino groups was planned. This should be accomplished by dimerization of the unsubstituted 2-bromoethylindole (32), and subsequent Mannich aminomethylation of the resulting unsubstituted pentacyclic ring. The total synthesis of the 6,7,14,15-tetrahydro-15aH-azocino[1,2-a:6,5-b]diindole ring system(35) is shown in Scheme 25. 32 was prepared from indole-2-carboxylic acid in six steps involving reduction of the acid to the corresponding alcohol 26, benzoylation of 26 followed by nucleophilic substitution with KCN, hydrolysis of the cyanide 28 to indolyl acetic acid 29,reduction of 29 to the corresponding alcohol 30, and finally bromination of 30 to give the bromide 32. Since dimerization attempts of 32 provided only 2-vinylindole (33), the tosylate 34 was used as starting material for the intermolecular alkylation to give exclusively an isomeric pentacyclic ring system, 7,14,15-tetrahydro-15aH-azocino[1,2-a:6,5-b]diindole (35). The formation of the novel, asymmetric ring skeleton can be explained by the ambident nucleophilic character of the indolyl anion that can be alkylated either at nitrogen or at C-3 of indole ring. 35 was subjected to a Mannich reaction to give 2,13-dimethylaminoalkylated product 37 as well as small amounts of the 13-monosubstituted compound (36). The geometry of novel ring systems 6 was elucidated by means of NMR spectroscopy and semiempirical calculations. The diazocinodiindole ring skeleton of 6 exists in chloroform solution at room temperature in a twisted-boat conformation, as indicated by 600 MHz ROESY experiment, vicinal coupling constants within the eight-membered ring, and AM1 calculations. In order to obtain potent allosteric ligands, the new heterocycles 6 and 37 were quarternized with methyliodide to the corresponding ammonium salts 14 and 38, respectively. Additionally, the N,N -diallylsalts of 37 (compound 39) was prepared. The allosteric effect of 14, 38, and 39 on the dissociation of the orthosteric radioligand [3H]Nmethylscopolamine([3H]NMS) and their effects on [3H]NMS equilibrium binding were studied in homogenates of porcine heart ventricles. The concentration of an allosteric agent for a half-maximum effect on orthosteric ligand dissociation (EC50,diss) corresponds to a 50 % occupancy of the liganded receptors by the respective allosteric test compounds. Due to the presence of two benzyl groups on each nitrogen in the side chains of 14, its binding affinity can be best compared with that of N,N -dibenzylcaracurinium V dibromide (EC50,diss = 69 nM). Compound 14 exhibited the comparable affinity to N,N -dibenzylcaracurinium V dibromide with EC50,diss = 54 nM. This result suggested that replacement of the bulky benzyl groups of 14 by smaller substitutents will probably increase the allosteric potency, since dimethyl- and diallylcaracurinium salts showed a 5-fold increase of binding affinity relative to the dibenzyl analogue. Even though the new azocinodiindole ring system of 38 and 39, is not included in the caracurine V ring skeleton, it comprises the essentially pharmacophoric elements of allosteric potency. Due to the different spatial arrangements of the aromatic rings, as well as to different internitrogen distances in both ring systems, compound 38 and 39 exhibited 4-fold lower M2 binding affinity (EC50,diss = 35 and 48 nM, respectively) than the corresponding caracurine V analogues. This study deals with the synthesis of the first representative (Compound 6) of a novel pentacyclic ring system derived from caracurine V. The high allosteric potency of its dimethyl analogue reveals the [1,5]diazocino[1,2-a:6,5-a]-diindole ring system as a new promising lead structure for allosteric modulators of muscarinic M2 receptors. Future research will be focused on structural modifications of the new ring system in order to increase the affinity to the muscarinic receptors. Furthermore, the binding affinities of the new synthesized compounds to the muscle type of nicotinic ACh-receptor should reveal structural features responsible for the muscarinic/nicotinic selectivity.
KW  - Muscarinrezeptor
KW  - Allosterischer Effektor
KW  - Strychnosalkaloide
KW  - Analoga
KW  - Chemische Synthese
KW  - Allosterisch Modurator
KW  - Muscarinrezeptor
KW  - Tetrahydro[1
KW  - 5]diazocino[1
KW  - 2-a:6
KW  - 5-a']diindol
KW  - Tetrahydro-15aH-azocino[1
KW  - 2-a:6
KW  - 5-b']diindol
KW  - Allosteric Modulator
KW  - Muscarinic receptor
KW  - Tetrahydro[1
KW  - 5]diazocino[1
KW  - 2-a:6
KW  - 5-a']diindole
KW  - Tetrahydro-15aH-azocino[1
KW  - 2-a:6
KW  - 5-b']diindole
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-6841
ER  - 
TY  - THES
A1  - García Arguinzonis, Maísa Inés
T1  - Analysis of signal transduction pathways and the cytoskeleton in VASP-deficient cell lines and mouse models
N2  - The mammalian Vasodilator Stimulated Phosphoprotein (VASP) is a founding member of the Ena/VASP family of proteins that includes Drosophila Enabled (ena), the mammalian Ena homologue (Mena) and the Ena-VASP-like protein (Evl). VASP was initially discovered and characterized as a substrate for cGMP- and cAMP-dependent protein kinases (cGKs and cAKs). Ena/VASP proteins are involved in Actin-filament formation, plasma membrane protrusion, acceleration of Actin-based motility of Listeria and the establishment of cell-cell adhesion. Moreover, Ena/VASP proteins have been implicated as inhibitory factors in repulsive axon guidance and inhibition of plasma membrane activity and random motility in fibroblast. In order to study the physiological function of VASP, VASP-deficient mice had been generated in the laboratory by homologous recombination. VASP-/- mice showed hyperplasia of megakaryocytes in the bone marrow and spleen and a two-fold increase in thrombin- and collagen-induced platelet activation. To further investigate the cellular function of VASP, I established cardiac fibroblast cell lines derived from both wild type and VASP-/- mice. Both cell lines presented similar growth rates and normal contact dependent-growth inhibition but showed differences in morphology, migration and adhesion. Adherent VASP-/- cells, despite normal Mena and Evl expression levels, were highly spread. VASP-/- cells covered about twice the substrate surface area as wild type cells, while the cell volumes were unchanged. This shape difference suggests that VASP is involved in the regulation of spreading. Since the small GTPases Rac and Cdc 42 and their effector p21-activated kinase (Pak) are key regulators of lamellipodia formation and cell spreading, I analyzed this signalling pathway in VASP-/- cells stimulated with Platelet Derived Growth Factor-BB (PDGF-BB) or fetal calf serum. In wild type cells Rac and Pak were rapidly and transiently activated by PDGF or serum; however, in the absence of VASP both Rac and Pak activation was dramatically prolonged. The Rac/Pak pathway is known to play an essential role in cell motility. VASP deficient cells showed compromised migration and reorientation in a wound healing assay, probably due to enhanced Rac activity. The spreading phenotype, compromised migration and the effect observed on the Rac and Pak activities were reverted in VASP-/- cells stably transfected with full lenght human VASP, indicating a VASP dependent modulation of the Rac/Pak pathway and Rac/Pak regulated processes. Moreover, adhesion and detachment of VASP-deficient cells were significantly slower when compared to wild type cells. Preincubation of VASP+/+ cells with a cGMP analog accelerated adhesion. This acceleration did not take place in the VASP-/- cells, suggesting a VASP dependent effect. The second part of this work focused on VASP function in platelets. On the one hand I investigated the possibility of VASP-dependent Rac regulation in mouse platelets. Murine platelets are a good model for studying Rac regulation since they express high levels of VASP but not Mena/Evl and since VASP-deficient platelets show an increased platelet activation. Rac was activated by platelet agonists which was inhibited by preincubation with cGMP and cAMP analogs. Initial results which need to be extended showed that the cGMPcaused inhibition of Rac activation was VASP-dependent. Finally, in vivo platelet adhesion (platelet-vessel wall interactions) was studied using VASP-deficient mice. These studies demonstrated in-vivo that VASP down regulates platelet adhesion to the vascular wall under both physiological and pathophysiological conditions.
N2  - Das Säugerprotein Vasodilator Stimulated Phosphoprotein (VASP) ist ein Gründungsmitglied der Ena/VASP Proteinfamilie, die das Drosophila Enabled (ena), das homologe Säugerprotein ena (Mena) und das Ena-VASP-like Protein (Evl) einschließt. VASP wurde ursprünglich als ein Substrat von cGMP- und cAMP abhängigen Proteinkinasen (cGKs und cAKs) entdeckt und charakterisiert. Ena/VASP Proteine sind bei der Polymerisation von Aktinfilamenten, bei der Protrusion von Plasmamembranen, der Beschleunigung von Aktinbasierter Beweglichkeit von Listerien und bei der Ausbildung von Zell-Zell-Adhäsionen beteiligt. Außerdem wurde gezeigt, dass Ena/VASP-Proteine hemmende Faktoren bei der repulsiven Axonführung sind und sowohl die Plasmamembranaktivität als auch die ungerichtete Fibroblastenbeweglichkeit hemmen. Um die physiologische Funktion von VASP zu untersuchen, wurden VASP-defiziente Mäuse im Labor durch homologe Rekombination generiert. VASP-/- Mäuse zeigten eine Hyperplasie der Megakaryozyten im Knochenmark und in der Milz sowie eine zweifache Erhöhung der durch Thrombin und Kollagen induzierten Plättchen-Aktivierung. Um die zelluläre Funktion von VASP weiter aufzuklären, etablierte ich kardiale Fibroblasten- Zelllinien sowohl von Wildtyp als auch von VASP-/- Mäusen. Beide Zelllinien zeigten gleiche Wachstumsraten und eine normale, kontaktabhängige Wachstumshemmung, hatten aber Unterschiede in ihrer Morphologie, Wanderung und Adhäsion. Adhärente VASP-/- Zellen waren trotz normaler Mena und Evl Expression stark ausgebreitet. VASP-/- Zellen bedeckten eine ungefähr zweimal so große Substratoberfläche wie Wildtyp-Zellen, während das Zellvolumen unverändert war. Diese Formunterschiede lassen vermuten, dass VASP bei der Regulation der Ausbreitung involviert ist. Da die kleinen GTPasen Rac und Cdc 42 und ihr Effektorsystem p21-aktivierte Kinase (Pak) Schlüsselregulatoren der Lamellipodienformierung und der Zellausdehnung sind, untersuchte ich diesen Signalweg in VASP-/- Zellen, die mit Platelet Derived Growth Factor-BB (PDGF-BB) oder fetalem Kälberserum stimuliert wurden. In Wildtypzellen wurden Rac und Pak schnell und transient durch PDGF oder Serum aktiviert, in der Abwesenheit von VASP war die Aktivierung von Rac und Pak jedoch dramatisch verlängert. Der Rac/Pak Signalweg ist dafür bekannt, dass er eine essentielle Rolle bei der Zellbeweglichkeit spielt. VASP defiziente Zellen zeigten, wahrscheinlich wegen der erhöhten Rac Aktivität, eine veränderte Wanderung und Reorientierung in einem Wundheilungs-Versuch. Der ausgebreitete Phänotyp, die veränderte Wanderung und die beobachteten Effekte bei den Rac und Pak Aktivitäten wurden in VASP-/- Zellen, die stabil mit humanem VASP transfiziert wurden, normalisiert, was eine VASP abhängige Steuerung des Rac/Pak Signalwegs und der Rac/Pak regulierten Prozesse vermuten läßt. Weiterhin waren die Adhäsion und die Ablösung von VASP-defizienten Zellen signifikant langsamer als in den Wildtyp-Zellen. Die Vorinkubation von VASP+/+ Zellen mit einem cGMP-Analog beschleunigte die Adhäsion. Diese Beschleunigung fand in VASP-/- Zellen nicht statt, was einen VASP-abhängigen Effekt vermuten läßt. Der zweite Teil dieser Arbeit konzentrierte sich auf die VASP Funktion in Thrombozyten. Einerseits untersuchte ich die VASP-abhängige Regulation von Rac in murinen Thrombozyten. Diese sind dafür besonderes gut geeignet, da sie VASP aber nicht Mena/Evl exprimieren und da VASP-defiziente Thrombozyten verstärkt aktiviert werden. Rac wurde durch Thrombozyten-Agonisten aktiviert, was durch eine Präinkubation mit cGMP- und cAMP-Analoga gehemmt wurde. Erste Ergebnisse, die noch einer weiteren Bestätigung bedürfen, zeigten, daß die cGMP-vermittelte Hemmung der Rac-Aktivierung VASP-abhängig war. Abschließend wurde auch die in-vivo Plättchen-Adhäsion (Thrombozyten-Gefäßwand- Interaktion) unter Einsatz von VASP-defizienten Mäusen untersucht. Diese Ergebnisse zeigten für in-vivo-Bedingungen, daß VASP die Thrombozyten-Adhäsion an die Gefäßwand sowohl unter physiologischen als auch pathophysiologischen Bedingungen unterdrückt.
KW  - Vasodilatator-stimuliertes Phosphoprotein
KW  - Maus
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-6195
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TY  - THES
A1  - Schulte, Valerie
T1  - In vitro and in vivo studies on the activating platelet collagen receptor glycoprotein VI in mice
T1  - Glykoprotein VI, der aktivierende Kollagenrezeptor auf Blutplättchen - In vitro und in vivo Studien im Mausmodell
N2  - The work summarized here focused on the characterization of the murine platelet collagen receptor glycoprotein (GP) VI and was performed to evaluate its potential as an antithrombotic target. The first mAb against (mouse) GPVI, JAQ1, was generated and used to demonstrate that GPVI requires the FcRgamma-chain for its expression and function and that this receptor is the central molecule in collagen-induced platelet activation. Blocking the major collagen binding site on GPVI with JAQ1 revealed the presence of a second activatory epitope within collagen. Additionally, the collagen receptor integrin alpha2beta1 was found to be required for activation via this second pathway but not to be essential for collagen-induced activation of normal platelets. In studies with mice expressing reduced levels of the GPVI-FcRgamma-complex, differential responses to GPVI ligands were observed. Most importantly, the striking difference between platelet responses to collagen and the GPVI specific synthetic collagen related peptide (CRP) confirmed the supportive role of other collagen receptor(s) on platelets. Irrespective of yet undefined additional receptors, studies with mice deficient in GPVI (FcRgamma-chain) or alpha2beta1 showed that GPVI, but not alpha2beta1 is essential for platelet-collagen interaction. Based on these results, the model of platelet attachment to collagen was revised establishing GPVI as the initial activating receptor which upregulates the activity of integrins, thus enabling firm attachment of platelets to the ECM. While the mAb JAQ1 had only limited inhibitory effects on collagen-induced activation in vitro, its in vivo application to mice resulted in completely abolished platelet responses to collagen and the GPVI specific agonists CRP and convulxin. This effect was found to be due to antibody-induced irreversible down-regulation of GPVI on circulating platelets for at least two weeks. Further studies revealed that GPVI depletion occurs independently of the targeted epitope on the receptor and does not require the divalent form of IgG as it was also induced by mAbs (JAQ2, JAQ3) or the respective Fab fragments directed against epitopes distinct from the major collagen binding site. The internalization of GPVI in vivo resulted in a long-term protection of the mice from lethal collagen-dependent thromboembolism whereas it had only moderate effects on the bleeding time, probably because the treatment did not affect other activation pathways. These results establish GPVI as a potential pharmacological target for the prevention of ischemic cardiovascular diseases and may open the way for a completely new generation of antithrombotics.
N2  - In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, ob der thrombozytäre Kollagenrezeptor Glykoprotein (GP) VI eine geeignete Zielstruktur für neue Antithrombotika darstellt. Dazu wurden monoklonale Antikörper (mAk) gegen murines GPVI hergestellt (JAQ1, 2 und 3) und deren in vitro und in vivo Effekte im Maussystem untersucht. Es wurde erstmals gezeigt, dass die Expression und Funktion von GPVI auf Thrombozyten von der Assoziation mit der signaltransduzierenden Fc Rezeptor gamma-Kette abhängt. Obwohl GPVI als zentraler Kollagenrezeptor auf Thrombozyten identifiziert wurde, hat die Blockade der Hauptbindestelle für Kollagen mit JAQ1 die Aktivierung nicht vollständig inhibiert, was erstmals die Existenz zweier unabhängiger aktivierender Motive im Kollagen zeigte. Der Kollagenrezeptor Integrin alpha2beta1 ist essentiell für eine Aktivierung durch diesen alternativen Signalweg, nicht jedoch für die Kollagen-induzierte Aktivierung normaler Thrombozyten. Die Präsenz anderer Kollagenrezeptoren neben GPVI wurde in Untersuchungen an Thrombozyten mit reduzierten Expressionsraten des GPVI-FcRgamma-Komplexes bestätigt. Unabhängig davon wurde jedoch anhand von GPVI-, FcRgamma- und alpha2beta1-defizienten Mäusen belegt, dass GPVI, nicht aber wie zuvor angenommen alpha2beta1 der zentrale Kollagenrezeptor auf Thrombozyten ist. Diese Ergebnisse wurden in einem veränderten Modell der Thrombozyten-Kollagen Interaktion zusammengefasst, in dem GPVI als der initiale Rezeptor zur Integrinaktivierung und somit zur festen Adhäsion der Thrombozyten an die EZM etabliert wird. Im Gegensatz zu den in vitro Resultaten mit JAQ1 waren Thrombozyten von anti-GPVI-behandelten Mäusen weder durch Kollagen noch durch andere GPVI Liganden aktivierbar. Es zeigte sich, dass die Antikörper in vivo die Internalisierung sowie den proteolytischen Abbau des Rezeptors induzierten. Dieser Effekt war unabhängig von der Bindungsstelle auf GPVI und konnte auch mit monovalenten anti-GPVI Fab Fragmenten erzielt werden. Während der mindestens zweiwöchigen GPVI-Defizienz der zirkulierenden Thrombozyten waren die JAQ1-behandelten Mäuse vor Kollagen-induzierter Thromboembolie geschützt. Darüber hinaus hatte die GPVI-Depletion nur geringe Effekte auf die Blutungszeit, wahrscheinlich weil diese Behandlung keine anderen Aktivierungswege beeinflusste. Diese Ergebnisse zeigen, dass GPVI ein viel versprechendes pharmakologisches Zielprotein für die prophylaktische Therapie kardiovaskulärer Krankheiten ist, das als Grundlage zur Entwicklung neuer Antithrombotika dienen kann.
KW  - Maus
KW  - Kollagen
KW  - Rezeptor
KW  - Antithrombotikum
KW  - Kollagen
KW  - Glykoprotein VI
KW  - Maus
KW  - Plättchen
KW  - Antithrombotika
KW  - Collagen
KW  - Glycoprotein VI
KW  - Mouse
KW  - Platelets
KW  - Antithrombotics
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-6564
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TY  - THES
A1  - Mody, Karsten
T1  - Patterns of arthropod distribution and determinants of arthropod assemblage composition in a natural West African savannah
T1  - Verteilungsmuster von Arthropoden und zugrunde liegende Bestimmungsfaktoren in einer naturnahen westafrikanischen Savanne
N2  - This study investigated patterns of arthropod community organisation and the processes structuring these communities on a range of different tree species in a natural West African savannah (Comoé National Park, Côte d'Ivoire). It described and analysed patterns of arthropod distribution on the level of whole communities, on the level of multiple-species interactions, and on the level of individual insect species. Community samples were obtained by applying (i) canopy fogging for mature individuals of three tree species (Anogeissus leiocarpa, Burkea africana, Crossopteryx febrifuga) and (ii) a modified beating technique allowing to sample the complete arthropod communities of the respective study plants for medium-sized (up to 3 m) individuals of two other species (Combretum fragrans, Pseudocedrela kotschyi). General information on ant-plant interactions was retrieved from ant community comparisons of the mature savannah trees. In addition, ant-ant, ant-plant and ant-herbivore interactions were studied in more detail considering the ant assemblages on the myrmecophilic tree Pseudocedrela kotschyi. Herbivore-plant interactions were investigated on a multiple-species level (interrelationships between herbivores and Pseudocedrela trees) and on a species level (detailed studies of interrelationships between herbivorous beetles and caterpillars and the host tree Combretum fragrans). The studies on individual herbivore species were complemented by a study on an abundant ant species, clarifying not only the relationship between host plant and associated animal but allowing also to look at interactive (competitive) aspects of community organisation. The study demonstrated for the first time that (i) the structure of beetle communities on tropical trees can be strongly dependent on the host tree species, (ii) individual trees can host specific arthropod communities whose characteristic structure is stable over years and is strongly determined by the individual tree's attributes, (iii) ants can express a pronounced fidelity to single leaves as foraging area and can thereby determine distribution patterns of other ants, (iv) intraspecifically variable palatability of plants for insect herbivores can be stable over years and can influence the distribution of herbivores that can distinguish between individual hosts according to palatability and (v) intraspecific host plant change can positively affect fitness of herbivores if host plant quality is variable. In general, the present study contributes to our knowledge of anthropogenically unaltered processes affecting community assembly in a natural environment. The fundamental understanding of these processes is crucial for the identification of anthropogenic alterations and the establishment of sustainable management measures. The study points out the important role local factors can play for the distribution of organisms and thereby for community organisation. It emphasises the relevance of small scale heterogeneity of the abiotic and biotic environment to biodiversity and the need to consider these factors for development of effective conservation and restoration strategies.
N2  - In dieser Arbeit wurden die Arthropodengemeinschaften von fünf Baumarten in einer westafrikanischen Savanne (Comoé Nationalpark, Elfenbeinküste) untersucht. Die Zusammensetzung dieser Gemeinschaften sowie verschiedene Prozesse, die zur ihrer Strukturierung beitragen, wurden dabei auf drei verschiedenen Ebenen beschrieben und analysiert: auf der Ebene von Arthropodengemeinschaften (Gemeinschaftsniveau), auf der Ebene von Interaktionen zwischen mehreren Arthropodenarten (Interaktionsniveau) und auf der Ebene individueller Insektenarten (Artniveau). Die Erfassung der Arthropodengemeinschaften erfolgte zum einen durch Kronenbenebelung ("canopy fogging") ausgewachsener Bäume der drei Arten Anogeissus leiocarpa, Burkea africana und Crossopteryx febrifuga. Zum anderen wurde eine modifizierte Klopftechnik eingesetzt, die eine Erfassung von kompletten Arthropodengemeinschaften kleiner bis mittelgroßer (bis 3 m) Individuen der Baumarten Combretum fragrans und Pseudocedrela kotschyi ermöglichte. Eine genauere Analyse von Ameisengemeinschaften der adulten Savannenbäume lieferte generelle Informationen zu Ameisen-Pflanzen-Beziehungen. Zusätzlich wurden die Interaktionen zwischen Ameisen und Pflanzen sowie zwischen Ameisen und herbivoren Insekten anhand der mit dem myrmekophilen Savannenbaum Pseudocedrela kotschyi assoziierten Ameisengemeinschaften genauer untersucht. Die Wechselbeziehungen zwischen Herbivoren und Pflanzen wurden sowohl auf dem Interaktionsniveau (Beziehungen zwischen Herbivoren und Pseudocedrela-Bäumen) als auch auf der Ebene individueller Arten analysiert (detaillierte Untersuchungen zur Wechselbeziehung zwischen herbivoren Käfern und Raupen und ihrer Futterpflanze Combretum fragrans). Die an individuellen Herbivorenarten gewonnenen Erkenntnisse wurden durch eine Untersuchung einer häufig auf den Pseudocedrela-Bäumen anzutreffenden Ameisenart ergänzt. Diese Studie führte nicht nur zu einem besseren Verständnis der Wechselbeziehungen zwischen Wirtspflanze und assoziiertem Insekt, sondern ermöglichte es auch, interaktive (konkurrenzgesteuerte) Aspekte der Organisation von Arthropodengemeinschaften zu verstehen. Die vorgestellten Untersuchungen zeigten erstmals, dass (i) die Zusammensetzung von Käfergemeinschaften auf tropischen Bäumen stark von der Art der Wirtspflanze abhängig sein kann, (ii) individuelle Bäume spezifische Arthropodengemeinschaften beherbergen können, deren charakteristische Zusammensetzung über Jahre hinweg stabil ist und stark von den individuellen Baummerkmalen beeinflusst wird, (iii) Ameisen eine deutliche Ortstreue zu einzelnen Blättern als Fouragierbereich ausbilden können, und dadurch die Verteilungsmuster anderer Ameisen bestimmen können, (iv) individuelle Unterschiede artgleicher Pflanzen in ihrer Nahrungsqualität für herbivore Insekten über Jahre stabil sind und sich die Verteilung von bestimmten Herbivoren auf den Pflanzen dieser Nahrungsqualität anpasst, (v) ein Wechsel von artgleichen Wirtspflanzen die Fitness von Herbivoren positiv beeinflussen kann, wenn die Futterqualität der Wirtspflanzen sehr variabel ist. Insgesamt weist diese Studie besonders darauf hin, dass sehr kleinräumig wirkende, lokale Faktoren einen entscheidenden Einfluss auf die Verteilung von Organismen und die Zusammensetzung ökologischer Gemeinschaften ausüben. Sie betont die Relevanz einer kleinräumigen Umweltheterogenität für die Biodiversität eines Gebiets und verdeutlicht anhand erstmals festgestellter Zusammenhänge von Pflanzeneigenschaften und Arthropodenverteilung, dass die Heterogenität abiotischer und biotischer Umweltparameter bei der Entwicklung von nachhaltigen Management-Praktiken und von Naturschutz- und Restaurationskonzepten berücksichtigt werden muss.
KW  - Savanne
KW  - Baumkrone
KW  - Gliederfüßer
KW  - Arthropodengemeinschaft
KW  - Tier-Pflanze-Interaktionen
KW  - Ameisen
KW  - Diversität
KW  - Naturschutz
KW  - arthropod community
KW  - animal-plant interactions
KW  - ants
KW  - diversity
KW  - conservation
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-6202
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TY  - THES
A1  - Bertram, Silke
T1  - Late Quaternary sand ramps in south-western Namibia - Nature, origin and palaeoclimatological significance
T1  - Quartäre Sandrampen in Südwest-Namibia - Charakteristik, Entstehung und paläoklimatische Bedeutung
N2  - Sand ramps have been (and still are) neglected in geomorphological research. Only recently any awareness of their potential of being a major source of palaeoenvironmental information, thanks to their multi-process character, has been developed. In Namibia, sand ramps were terra incognita. This study defines, classifies and systematizes sand ramps, investigates the formative processes and examines their palaeoenvironmental significance. The study region is located between the coastal Namib desert and the Great Escarpment, between the Tiras Mountains to the north and the Aus area to the south. Two lines of work were followed: geomorphological and sedimentological investigations in the field, assisted by interpretation of satellite images, aerial photographs and topographic maps, and palaeopedological and sedimentological analytical work in the laboratory. Two generations of sand ramps could be identified. The older generation, represented by a single sand ramp within the study region, is characterized by the presence of old basal sediments. The bulk of the sand ramps is assigned to the young generation, which is divided into three morpho-types: in windward positions voluminous ramps are found, in leeward positions low-volume ramps exist, either of very high or very low slope angle. The most distinct characteristic of sand ramp sediments is their formation by interacting aeolian deposition and fluvial slope wash. The last period of deposition, which shaped all the entire young sand ramps, but also the upper part of the old ramp, is suggested to have occurred after c. 40 ka BP, implying a highly dynamic climatic system during that time, with seasonal aridity and low-frequency, but high-intensity rainfall. A phase of environmental stability followed, most likely around 25 ka BP, supporting growth of vegetation, stabilization and consolidation of the sediments as well as soil formation. Subsequently, the profile was truncated and a desert pavement formed, under climatic conditions comparable to those of the present semi-desert. The ramps were then largely cut off from the bedrock slopes, implying a change towards higher ecosystem variability. As the final major process, recent and modern aeolian sands accumulated on the upper ramp slopes. A luminescence date for the recent sand places their deposition at about 16 ka BP, close to the Last Glacial Maximum. Regarding the source of the sands, a local origin is proposed. For the sand ramp of the old generation the "basic cycle" of initial deposition, stabilization and denudation occurred twelve times, including a phase of calcrete and/or root-cast formation in each of them, adding up to around 60 changes in morphodynamics altogether. At least nine of these cycles took place between 105 ka BP and the LGM, indicating that the general cooling trend during the Late Pleistocene was subject to a high number of oscillations of the environmental conditions not identified before for southern Namibia. Due to the high resolution obtained by the study of sand ramp sediments, but also due to the very special situation of the study area in a desert margin, 100 km from the South Atlantic and in the transition zone between summer and winter rainfall, correlation with stratigraphies (of mostly lower resolution) established for different regions in southern Africa did not appear promising. In conclusion, sand ramps generally serve as a valuable tool for detailed deciphering of past morphodynamics and thereby palaeoenvironmental conditions. For south-west Namibia, sand ramps shed some more light on the Late Quaternary landscape evolution.
N2  - In der geomorphologischen Forschung haben Sandrampen bislang wenig Beachtung gefunden, erst in jüngster Zeit ist auf ihr Potential als Speicher von Paläoumweltbedingungen hingewiesen worden. In Namibia waren Sandrampen terra incognita. Die vorliegende Studie definiert, klassifiziert und systematisiert Sandrampen in Südwest-Namibia, sie entschlüsselt ihre Bildungsprozesse und untersucht ihre paläoklimatische Bedeutung. Das Arbeitsgebiet liegt zwischen der küstenparallelen Namib und der Großen Randstufe, zwischen den Tirasbergen im Norden und der Gegend um Aus im Süden. Methodisch standen geomorphologische und sedimentologische Untersuchungen im Gelände im Vordergrund, unterstützt durch die Interpretation von Satellitenbildern, Luftbildern und topographischen Karten. Zahlreiche Substratproben wurden im Labor paläopedologisch und sedimentologisch analysiert. Es konnten zwei Sandrampen-Generationen identifiziert werden. Die ältere Generation, im Arbeitsgebiet durch nur eine Rampe vertreten, zeichnet sich durch das Vorkommen alter basaler Sedimente aus. Alle anderen Rampen sind der jüngeren Generation zuzuordnen und lassen sich in drei Morpho-Typen unterteilen: In Luv-Positionen finden sich voluminöse Rampen, während im Lee geringmächtige Rampen von entweder extrem steiler oder sehr geringer Hangneigung ausgebildet sind. Das auffälligste Merkmal der Sandrampen ist ihre Bildung durch die Interaktion von äolischer Deposition und Hangspülung. Die letzte Depositionsphase, in der die gesamten Körper der jungen Sandrampen abgelagert und die basalen Sedimente der alten Generation überlagert wurden, hat vermutlich nach 40 ka BP stattgefunden. Dies impliziert ein hochdynamisches klimatisches System zu dieser Zeit, mit saisonaler Aridität und seltenen, aber intensiven Regenfällen. Es folgte eine Phase der Ökosystemstabilität, vermutlich um 25 ka BP, in der es zu Vegetationsentwicklung und Bodenbildung sowie zu Stabilisierung und Konsolidierung der Sedimente kam. Eine anschließende Profilkappung mit Wüstenpflasterbildung geschah dann unter ähnlichen klimatischen Bedingungen wie in der heutigen Halbwüste. Danach wurden die Sandrampen fast überall von den Hängen abgeschnitten, was einer Änderung zu höherer Variabilität im Ökosystem zuzusprechen wäre. Die jüngste wesentliche Überprägung bestand in der Ablagerung subrezenter und moderner äolischer Sande in den obersten Bereichen der Sandrampen. Lumineszenzdatierungen stellen die subrezenten Sande ins letzte Hochglazial (~ 16 ka BP). Dem Sandrampensand wird eine lokale Herkunft zugesprochen. Für die Sandrampe der älteren Generation wiederholte sich der Zyklus von Deposition, Stabilisierung und Denudation insgesamt zwölfmal, inklusive je einer Phase von Kalkkrusten- und/oder Wurzelpseudomorphosenbildung. Insgesamt sind rund 60 Prozesswechsel dokumentiert. Mindestens neun dieser Zyklen verliefen zwischen 105 ka BP und dem letzten Hochglazial. Der generelle Abkühlungstrend während des Spätpleistozäns war also einer bedeutenden Anzahl von Schwankungen unterworfen, die bislang für Südnamibia nicht bekannt waren. Aufgrund der hohen zeitlichen Auflösung, die sich aus den Sandrampensedimenten erschließt, aber auch durch die besondere Lage des Arbeitsgebietes in einer Wüstenrandregion, 100 km vom Südatlantik entfernt und in der Übergangszone von Sommer- und Winterniederschlag, wurden Korrelationen mit Stratigraphien (von meist geringerer Auflösung), die für andere Regionen im südlichen Afrika aufgestellt worden sind, als wenig sinnvoll erachtet. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass sich Sandrampen generell sehr gut zur Entschlüsselung paläomorphodynamischer Prozesse eignen und damit wesentlich zur Rekonstruktion von Paläoumweltbedingungen beitragen. Für Südwest-Namibia liefern Sandrampen neue, detaillierte Informationen zur spätquartären Landschaftsgeschichte.
KW  - Namibia <Südwest>
KW  - Sand
KW  - Rampe
KW  - Geomorphologie
KW  - Sandrampen
KW  - Namibia
KW  - Geomorphologie
KW  - Landschaftsgeschichte
KW  - Trockengebiete
KW  - Sand ramps
KW  - Namibia
KW  - Geomorphology
KW  - Landscape evolution
KW  - Drylands
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-6176
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TY  - THES
A1  - Krapf, Carmen
T1  - Ephemeral river systems at the Skeleton Coast, NW-Namibia - Sedimentological and geomorphological studies on the braided river dominated Koigab Fan, the Cenozoic succession in the Uniabmond area and comparative studies on fluvio-aeolian interaction between ephemeral rivers and the Skeleton Coast Erg
T1  - Ephemere Fluss-Systeme an der Skelettküste, NW Namibia
N2  - The Skeleton Coast forms part of the Atlantic coastline of NW Namibia comprising several ephemeral rivers, which flow west-southwest towards the Atlantic Ocean. The area is hyper-arid with less than 50 mm average annual rainfall and a rainfall variability of 72%. Therefore, the major catchment areas of the rivers are about 100-200 km further inland in regions with relatively high annual rainfall of 300-600 mm. The coastal plain in the river downstream areas is characterized by a prominent NNW trending, 165 km long belt of 20-50 m high, locally compound, barchanoid and transverse dunes. This dune belt, termed Skeleton Coast Erg, starts abruptly with a series of barchans and large compound dunes 15 km north of the Koigab River and extends from 2-5 km inland sub-parallel to the South Atlantic margin of NW Namibia over a width of 3-20 km. As the SSE-NNW trending dune belt is oriented perpendicular to river flow, the dunefield dams and interacts with the west-southwestward flowing ephemeral river systems. This study focused on three main topics: 1) investigation and classification of the Koigab Fan, 2) the investigation of the Cenozoic succession in the Uniabmond area and 3) comparative studies of fluvio-aeolian interaction between five ephemeral rivers and the Skeleton Coast Erg. Sedimentological and geomorphological investigations show that the Koigab Fan represents a yet undocumented type of a braided fluvial fan system, which operates in an arid climatic, tropical latitude setting, is dominated by ephemeral mixed gravel/sand braided rivers, lacks significant vegetation on the fan surface, has been relatively little affected by human activity, is a perfect study site for recording various types of fluvio-aeolian interaction and thereby acts additionally as a model for certain Precambrian and Early Palaeozoic fan depositional systems deposited prior to the evolution of land plants. The Cenozoic succession in the Uniabmond area consists of three major unconformity-bounded units, which have been subdivided into the Red Canyon, the Whitecliff, and the Uniabmond Formation. The Tertiary Red Canyon Fm. is characterized by continental reddish sediments documenting an alluvial fan and braided river to floodplain depositional environment. The Whitecliff Fm. displays a wide variety of continental and marine facies. This formation provides the possibility to examine fluvio-aeolian interactions and spectacular, steep onlap relationships towards older sediments preserved in ancient seacliffs. The Whitecliff Fm. has been subdivided into four sedimentary cycles, which resulted from sea level changes during the Plio- to Middle Pleistocene. The following Uniabmond Fm. provides a unique insight into the depositional history of the NW Namibian coast during the Last Pleistocene glacial cycle. The formation has been subdivided into four units, which are separated by unconformities controlled by sea level changes. Unit 1 represents deposits of an Eemian palaeo-beach. The overlying Units 2-4 build up the sedimentary body of the Uniab Fan, again a braided river dominated fan, which is nowadays degraded and characterized by deeply incised valleys, deflation surfaces and aeolian landforms. The Uniabmond Fm. is overlain by the dunes of the Skeleton Coast Erg, whose development is related to the Last Glacial Maximum (LGM). The damming of river flow by aeolian landforms has been previously recognized as one of several principal types of fluvio-aeolian interaction. Five ephemeral rivers (from S to N: Koigab, Uniab, Hunkab, Hoanib, Hoarusib), which variously interact with the Skeleton Coast Erg, were chosen for the purpose of this study to consider the variability of parameters within these fluvio-aeolian systems and the resulting differences in the effectiveness of aeolian damming. The fluvio-aeolian interactions between the rivers and the dune field are controlled by the climate characteristics and the geology of the river catchment areas, the sediment load of the rivers, their depositional architecture, the longitudinal river profiles as well as the anatomy of the Skeleton Coast Erg. Resulting processes are 1) aeolian winnowing of fluvially derived sediments and sediment transfer into and deposition in the erg; 2) dune erosion during break-through resulting in hyperconcentrated flow and intra-erg mass flow deposits; 3) the development of extensive flood-reservoir basins caused by dune damming of the rivers during flood; 4) interdune flooding causing stacked mud-pond sequences; and 5) the termination of the erg by more frequent river floods.
N2  - Das hyperaride Gebiet der Skelettküste im NW Namibias ist durch eine Vielzahl ephemerer Flußsysteme und einen über 165 km langen, NNW-streichenden Dünengürtel, den Skelettküsten-Erg, charakterisiert. Der Erg verläuft nahezu orthogonal zu den westwärts, zum Atlantik entwässernden ephemeren Flußsystemen, deren Haupteinzugsgebiete etwa 150-300 km östlich der Küste liegen. Bei ihrem unregelmäßigen Abkommen auf dem Weg zum Atlantischen Ozean müssen die meisten dieser westwärts entwässernden Riviere den Dünengürtel passieren. Aus diesem Grund wurde dieses Gebiet ausgewählt, um vergleichende sedimentologische und geomorphologische Studien durchzuführen, die sich auf folgende frei Schwerpunkte konzentrierten: 1) die Untersuchung und Klassifizierung des Koigab Fans und dessen Rolle für den Sedimenteintrag in den Skelettküsten Erg; 2) die detaillierte Aufnahme und Untersuchung der känozoischen Sedimente im Mündungsbereich des Uniab Riviers und deren Rolle bei der Interpretation von Plio- und Pleistozänen Meeresspiegelschwankungen; und 3) die Erlangung eines grundlegenden Verständnis der zugrundeliegenden Kontrollparameter für die Variabilität von fluvio-äolischen Interaktionen und der daraus resultierenden Sedimentkörpergeometrien. Im Mündungsbereich des Koigab Riviers befindet sich der Koigab Fan. Dieser ist mit einer Länge von 15 km und einer Breite von 21 km der größte aktive Fan der Skelettküste, der durch einen der westsüdwestwärts entwässernden ephemeren Flußsystemen gebildet wurde. Sedimentologische und geomorphologische Studien an dessen Ablagerungen ergaben, dass es sich bei ihm um einen bis jetzt noch nicht dokumentierten Fan-Typ innerhalb der bestehenden Fan-Klassifikationen handelt. Der Koigab Fan repräsentiert einen von verflochtenen ephemeren Flußrinnen aufgebauten Fan, der keine Anzeichen von Schuttstömen (debris flows) oder mäandrierenden Flußrinnen aufweist. Der Koigab-Fan stellt daher ein Endglied innerhalb des von Stanistreet & McCarthy (1993) zur Fan-Klassifikation aufgestellten Dreieckdiagramms dar. Dem Koigab-Fan kommt eine besondere Bedeutung zu, da er in Bezug auf Größe und Gradienten eine Brücke zwischen der Gruppe kleiner, steil abfallender Fans und den mit nur geringem Gefälle versehenen Mega-Fans schlägt. Trotz seiner Position in den Tropen liegt der Koigab-Fan in einem ariden Gebiet und ist durch eine ausgeprägte Vegetationsarmut gekennzeichnet. Sedimentologische Untersuchungen an seinen Ablagerungen können daher auch als Analogbeispiele für vegetationsfreie früh-proterozoische und früh-paläozoische Fan-Systeme verwendet werden. Zudem stellt der Koigab Fan eine wesentliche Sedimentquelle für den Skelettküsten Erg dar, was mit Hilfe von Schwermineral- und Korngrößenanalysen nachgewiesen werden konnte. Die im Mündungsbereich des Uniab Riviers anstehenden Sedimente stellen die am vollständigsten erhaltene und am besten aufgeschlossene känozoische Sedimentabfolge entlang der Küste NW-Namibias dar. Im Rahmen des Promotionsprojektes wurde diese Abfolge erstmals vollständig sedimentologisch bearbeitet und anhand markanter Diskordanzen in drei Formationen unterteilt: die Red Canyon, Whitecliff und Uniabmond Formation. Die tertiäre Red Canyon Fm. ist durch Rotsedimente charakterisiert, die in einem alluvial-fluvialen Milieu abgelagert wurden. Die überlagernde Whitecliff Fm. wird aus vier sedimentären Einheiten aufgebaut. Die älteste und die jüngste Einheit enthalten marine und äolische Ablagerungen, in denen fossile Strandniveaus überliefert sind. Diese können herangezogen werden um die Whitekliff Fm. in das späte Pliozän bis ins mittlere Pleistozän einzustufen. Mit den Sedimenten der Uniabmond Fm. ist höchst wahrscheinlich der letzte glaziale Zyklus des Pleistozäns überliefert. Die jüngsten Sedimente der Uniabmond Fm. werden direkt von dem Skelettküsten Erg überlagert, dessen Bildung mit dem letzten glazialen Meeresspiegel-Tiefstand zusammenfällt. Das Aufstauen von Flüssen durch Dünen stellt einen Haupttyp fluvio-äolischer Interaktion dar. Fünf ephemeren Flusssystemen, die unterschiedlich mit dem Skelettküsten Erg in Interaktion treten, wurden innerhalb dieser Studie eingehen untersucht, um die Bandbreite fluvio-äolischer Interaktionen und deren zugrundeliegenden Kontrollparameter zu erfassen. Die fluvio-äolischen Interaktionen zwischen den Flüssen und dem Dünenfeld werden kontrolliert durch Klimacharakteristika, die Geologie des Einzugsgebietes, die Sedimentfracht der Flüsse, ihre Ablagerungsarchitektur und die Anatomie des Skelettküsten Ergs. Die zu beobachtenden Prozesse sind 1) äolische Verfrachtung von fluvial antransportiertem Sediment und dessen Ablagerung in dem Erg; 2) die Erosion und Aufarbeitung von Dünen während Durchbruchsereignissen; 3) die Bildung ausgedehnter Stauseen; 4) die Flutung von Interdünenbereichen mit der Ablagerung von Ton-Silt-Abfolgen; und 5) die Termination des Ergs durch häufiger auftretende Fluten.
KW  - Namibia <Nordwest>
KW  - Flusssystem
KW  - Fluviale Sedimentation
KW  - Geomorphologie
KW  - ephemere Fluss-Systeme
KW  - Skelettküste
KW  - Koigab Fan
KW  - Uniabmond
KW  - fluvio-äeolische Interaktion
KW  - Ephemeral rivers
KW  - Skeleton Coast
KW  - Koigab Fan
KW  - Uniabmond succession
KW  - fluvio-aeolian interaction
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-6013
ER  - 
TY  - THES
A1  - Visan, Ion Lucian
T1  - P0 specific T-cell repertoire in wild-type and P0 deficient mice
N2  - Zusammenfassung Das Myelinprotein P0 stellt eine zentrale Komponente für die Stabilität und Funktionalität der Myelinscheiden des peripheren Nervensystems dar. Mutationen des P0-Proteins führen zu verschiedenen, schwer behindernden peripheren Neuropathien wie der Charcot-Marie-Tooth- oder der Dejerine-Sotas-Erkrankung. Wir haben das Tiermodell der P0-Knock-Out-Mäuse verwendet, um im Vergleich zu den C57BL/6-Wildtyp-Tieren Selektionsmechanismen des P0-spezifischen T-Zell-Repertoires zu untersuchen. Dazu wurde eine Reihe von überlappenden 20-mer-Peptiden benutzt, die die gesamte Aminosäuresequenz von P0 abdeckten. Mit Hilfe dieser Peptide wurde ein sog. „Epitop-Mapping“ der H2-Ab-restringierten T-Zell-Antwort durchgeführt. Auf diese Weise konnte das P0-Peptid 5 (Aminosäure 41-60) in der extrazellulären P0-Domäne als immunogene Determinante identifiziert werden. Dieses immunogene Peptid wurde dann für Untersuchungen der Toleranzmechanismen verwendet und zeigte, dass in P0-Knock-Out-Mäusen ein hochreaktives P0-spezifisches T-Zell-Repertoire vorliegt, während es in Wildtyp-Tieren inaktiviert ist und so Selbsttoleranz erzeugt wird. Die Toleranzerzeugung in Wildtyp- und heterozygoten P0 +/- Mäusen hängt nicht von der Gen-Dosis ab. P0 ist ein gewebespezifisches Antigen, dessen Expression normalerweise auf myelinisierende Schwann-Zellen beschränkt ist. Die klassischen Vorstellungen zu Toleranzmechanismen gegenüber gewebsspezifischen Antigenen schrieben diese vor allem peripheren Immunmechanismen zu. Durch den erstmaligen Nachweis von intrathymischer Expression gewebsspezifischer Antigene wie P0 konnten wir bestätigen, dass für P0 offensichtlich die Expression deutlich weiter verbreitet ist, insbesondere auch auf Thymus-Stroma-Zellen. Unter Verwendung von Knochenmarkschimären haben wir weitere Untersuchungen durchgeführt, wie Knochenmarks-abstammende Zellen im Vergleich zu nicht-hämatopoetischen Zellen Toleranz gegenüber P0 erzeugen können. Unsere Befunde zeigen, dass Knochenmarks-abhängige Zellen nicht ausreichen, um völlige Toleranz zu erzeugen. Zusätzlich wurde eine P0-Expression auf anderen Geweben wie dem Thymus benötigt, um komplette Toleranz zu erhalten. Wir identifizierten ein kryptisches P0-Peptid 8 und zwei subdominante P0-Peptide 1 und 3. Während das Peptid 8 sowohl in Wildtyp- als auch Knock-Out-Mäusen erkannt wurde, wurden die Peptide 1 und 3 in Wildtyp-Mäusen nicht als Immunogen erkannt. Die genannten Peptide wurden verwendet, um eine experimentelle autoimmune Neuritis (EAN) zu erzeugen. Mit keinem der experimentellen Ansätze konnten wir klinische Zeichen einer EAN generieren, allerdings mit dem Peptid 3 doch Entzündung im peripheren Nerven beobachten. Es werden zukünftig weitere Untersuchungen benötigt, um P0-spezifische T-Zell-Linien zu etablieren und so mit höherer Effizienz eine EAN zu erzeugen. Unsere Untersuchungen sprechen dafür, dass bei gentherapeutischen Ansätzen bei erblichen Neuropathien vorsichtig und schrittweise vorgegangen werden muss, da mit sekundärer Autoimmunität und damit Inflammation im peripheren Nerven zu rechnen ist.
N2  - Summary Myelin protein zero (P0) is a key myelin component in maintaining the integrity and functionality of the peripheral nervous system. Mutated variants are the cause for several disabilitating peripheral neuropathies such as Charcot-Marie-Tooth disease or Dejerine –Sotas syndrome. Using P0 knockout mice - a mouse model for these diseases - together with their wt counterparts on C57BL/6 background we studied the shaping of the T-cell repertoire specific for P0 in the presence and in the absence of this protein during the ontogeny of T-cells. Our approach was to use a series of overlapping 20-mer peptides covering the entire amino acid sequence of P0. This series of P0 peptides was employed for epitope mapping of the H2-Ab restricted T cell response. Thus, P0 peptide 5 (P0 41-60) in the extracellular domain of P0 was identified as the main immunogenic peptide. The immunogenic peptide containing the core immunodominant determinant in the P0 sequence was employed in studies of tolerance, revealing a highly reactive P0 specific T-cell repertoire in P0 ko mice while in wt mice the high avidity repertoire was inactivated in order to ensure self tolerance. In wild type and heterozygous P0 mice tolerance is not dependent on gene dosage. P0 is a tissue specific antigen whose expression is limited to myelinating Schwann cells. The classical view on tolerance to tissue specific antigens attributed this role to peripheral mechanisms. Driven by the finding that intrathymic expression of tissue-specific antigens is a common occurrence, we confirmed that “promiscuous” expression on thymic stroma holds true also for myelin P0. In addition, using bone marrow chimeras we investigated the capacity of bone marrow derived cells versus nonhematopoietic cells to induce tolerance towards P0. Our findings show that bone marrow derived cells although tolerogenic to some degree are not sufficient to mediate complete tolerance. P0 expression on cells with origin other than bone marrow showed to be sufficient and necessary to induce sound tolerance. We identified one cryptic (P0 peptide 8) and two subdominant epitopes (P0 petides 1, and 3). P0 peptide 8 was reactive in both wt and P0 ko mice. Peptides 1 and 3 were immunogenic in P0 ko but not in wt mice. Several P0 peptides including the immunogenic peptide 5 were involved in direct and adoptive transfer EAN studies. None of them induced clinical signs of EAN. Immunization with P0 peptide 3 did induce inflammation of the peripheral nerves reflected by the infiltration of macrophages and CD3 positive cells. More studies involving highly P0 specific T-cell lines are needed to characterize the P0 induced EAN. Our findings may have direct implications for secondary autoimmunity and inflammation in peripheral nerves developing after correcting the P0 genetic defect by gene therapy in aforementioned diseases.
KW  - Myelin
KW  - Genmutation
KW  - T-Lymphozyt
KW  - autoimmunität
KW  - T-zell epitope
KW  - T-zell repertoir
KW  - toleranz
KW  - MPZ (P0)
KW  - autoimmunity
KW  - T-cell epitope
KW  - T-cell repertoire
KW  - tolerance
KW  - MPZ (P0)
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-5734
ER  - 
TY  - THES
A1  - Krämer, Franziska
T1  - Molecular and Biochemical Investigations into VMD2, the gene associated with Best Disease
T1  - Molekulare und biochemische Untersuchungen zur Charakterisierung des Morbus Best Gens, VMD2
N2  - Best disease (OMIM 153700) is an early-onset, autosomal dominant maculopathy characterized by egg yolk-like lesions in the central retina. The disease gene, the vitelliform macular dystrophy gene type 2 (VMD2), encodes a 585-aa VMD2 transmembrane protein, termed bestrophin. The protein is predominantly expressed on the basolateral side of the retinal pigment epithelium (RPE) and is thought to be involved in the transport of chloride ions. Bestrophin as well as three closely related VMD2-like proteins (VMD2L1-L3) contain multiple putative transmembrane (TM) domains and an invariant tripeptide (RFP) motif in the N-terminal half of the protein. This and the tissue-restricted expression to polarized epithelial cells are typical features of the VMD2 RFP-TM family. Best disease is predominantly caused by missense mutations, clustering in four distinct „hotspots“ in the evolutionary highly conserved N-terminal region of the protein. To further augment the spectrum of mutations and to gain novel insights into the underlying molecular mechanisms, we screened VMD2 in a large cohort of affected patients. In total, nine novel VMD2 mutations were identified, raising the total number of known Best disease-related mutations from 83 to 92. Eight out of nine novel mutations are hotspot-specific missense mutations, underscoring their functional/structural significance and corroborating the dominant-negative nature of the mutations. Of special interest is a one-basepair deletion (Pro260fsX288) encoding a truncated protein with a deletion of an important functional domain (TM domain four) as well as the entire C-terminal half of bestrophin. For the first time, a nonsense mutation leading to a 50 % non-functional protein has been identified suggesting that on rare occassions Best disease may be caused by haploinsufficiency. Molecular diagnostics strongly requires a reliable classification of VMD2 sequence changes into pathogenic and non-pathogenic types. Since the molecular pathomechanism is unclear at present, the pathogenicity of novel sequence changes of VMD2 are currently assessed in light of known mutations. We therefore initiated a publicly accessible VMD2 mutation database (http://www.uni-wuerzburg.de/humangenetics/vmd2.html) and are collecting and administrating the growing number of mutations, rare sequence variants and common polymorphisms. Missense mutations may disrupt the function of proteins in numerous ways. To evaluate the functional consequences of VMD2 mutations in respect to intracellular mislocalization and/or protein elimination, a set of molecular tools were generated. These included the establishment of an in vitro COS7 heterologous expression assay, the generation of numerous VMD2 mutations by site-directed mutagenesis as well as the development of bestrophin-specific antibodies. Surprisingly, membrane fractionation/Western blot experiments revealed no significant quantitative differences between intact and mutant bestrophin. Irrelevant of the type or location of mutation, incorporation of mutant bestrophin to the membraneous fraction was observed. Thus, impaired membrane integration may be ruled out as causative pathomechanism of Best disease consistent with a dominant-negative effect of the mutations. In a different approach, efforts were directed towards identifying and characterizing the VMD2 RFP-TM protein family in mouse. While clarification of the genomic organization of murine Vmd2 was required as basis to generate Vmd2-targeted animals (see below), the study of closely related proteins (Vmd2L1, Vmd2L2 and Vmd2L3) may provide further clues as to the function of bestrophin. For this, biocomputational as well as RT PCR analyses were performed. Moreover, the novel genes were analyzed by real time quantitative RT PCR, displaying predominant expression in testis, colon and skeletal muscle of Vmd2, Vmd2L1 and Vmd2L3 transcripts, respectively as well as in eye tissue. Interestingly, neither an ORF was determined for murine Vmd2L2 nor was the transcript present in a panel of 12 mouse tissues, suggesting that murine Vmd2L2 may represent a functionally inactive pseudogene. The murine Vmd2L3 gene, as its human counterpart, is a highly differentially spliced transcript. Finally, generating mouse models of Best disease will provide essential tools to investigate the pathophysiology of bestrophin in vivo. We have initiated the generation of two different mouse lineages, one deficient of Vmd2 (knock-out) and the other carrying a human disease-related mutation (Tyr227Asn) in the orthologous murine gene (knock-in). Genetic engineering of both constructs has been achieved and presently, four ES clones harboring the homologous recombination event (Vmd2+/-) have been isolated and are ready for the subsequent steps to generate chimeric animals. The resulting mouse lineages will represent two key models to elucidate the functional role of bestrophin in Best disease, in RPE development and physiology.
N2  - Morbus Best (OMIM 153700) ist eine autosomal dominant vererbte Makulopathie mit juvenilem Beginn. Charakteristisch sind Eidotter-ähnliche Läsionen im zentralen Bereich der Retina. Das krankheitsverursachende Gen, das vitelliforme Makuladystrophie-Gen Typ 2 (VMD2), kodiert für ein 585 Aminosäuren langes Transmembranprotein. Das als Bestrophin bezeichnete Protein ist vorwiegend auf der basolateralen Seite des retinalen Pigmentepithels (RPE) exprimiert und wahrscheinlich am Transport von Chloridionen beteiligt. Bestrophin wie auch die drei eng-verwandten VMD2-ähnlichen Proteine (VMD2L1-L3) gehören zur Familie der VMD2 RFP-TM Proteine und sind durch putative Transmembrandomänen (TM) und ein invariantes Tripeptid (RFP) gekennzeichnet. Morbus Best wird hauptsächlich durch „missense“ Mutationen verursacht die in vier Bereichen („hotspots“) akkumulieren. Um das Mutationsspektrum zu erweitern und darüber hinaus den zugrundeliegenden molekularen Mechanismus weitergehend aufzuklären, wurde das VMD2 Gen in betroffenen Patienten untersucht. Insgesamt wurden neun bisher nicht beschriebene Mutationen identifiziert, wodurch sich die Anzahl der bekannten krankheitsassoziierten Mutationen auf 92 erhöhte. Wie die meisten der bisher bekannten Mutationen befinden sich acht „missense“ Mutationen in den sogenannten „hotspots“ des Gens. Dies unterstreicht die funktionelle bzw. strukturelle Bedeutung der betroffenen Regionen sowie den dominant-negativen Effekt der Mutationen. Bemerkenswert ist eine atypische 1-Basenpaar-Deletion (Pro260fsX288) in Exon 7. Denn erstmals wurde eine „nonsense“ Mutation im VMD2 Gen identifiziert, die 50 % nicht-funktionelles Protein zur Folge hat. In seltenen Fällen scheint daher die durch „nonsense“ Mutationen bedingte Haploinsuffizienz der Krankheit zugrunde liegen. Die molekulare Diagnostik verlangt eine zuverlässliche Einteilung der VMD2 Sequenzänderungen in pathogene und nicht-pathogene Gruppen. Da der molekulare Pathomechanismus zurzeit weitgehend ungeklärt ist, wird die Pathogenität neuer Sequenzänderungen aufgrund bereits bekannter Mutationen eingestuft. Es wurde daher eine öffentlich zugängliche VMD2 Mutationsdatenbank eingerichtet (http://www.uni-wuerzburg.de/humangenetics/vmd2.html), in der die wachsende Zahl an Mutationen, Sequenzvarianten und Polymorphismen gesammelt und verwaltet wird. „Missense“ Mutationen können die Proteinfunktion auf verschiedene Weise beeinträchtigen. Geeignete molekulare Assays wurden daher etabliert, um die funkionellen Auswirkungen der VMD2 Mutationen in Hinblick auf die intrazelluläre Lokalisation zu untersuchen. In der vorliegenden Arbeit wurde ein heterologes COS7 Expressionssystem entwickelt, es wurden verschiedene Mutationen mittels „site-directed mutagenesis“ generiert sowie Bestrophin-spezifische Antikörper hergestellt. Überraschenderweise konnte anhand von Membranfraktionierungs- und Westernblot-Analysen keine signifikanten quantitativen Unterschiede zwischen intakten und mutierten Bestrophin nachgewiesen werden. Unabhängig von Art oder Position der Mutation konnte der Einbau von mutiertem Bestrophin in die Membran gezeigt werden. Die Experimente deuten erstmalig darauf hin daß eine fehlerhafte Membranintegration als kausaler krankheitsverursachender Mechanismus ausgeschlossen werden kann. Dies liegt in Übereinstimmung mit dem dominant-negativen Effekt der Mutationen. In einem alternativen Ansatz wurde die VMD2 RFP-TM Proteinfamilie im Mausgenom identifiziert und charakterisiert. Während die Aufklärung der genomischen Struktur des Vmd2 Gens die Grundlage zur Herstellung Vmd2 transgener Mäuse darstellte (siehe unten), gewährte die Charakterisierung der eng verwandten Vmd2L1-L3 Mausgene weitere Einblicke in die Funktion des Bestrophins. Hierzu wurden bioinformatische sowie RT PCR Analysen durchgeführt. Darüber hinaus wurde die präferientielle Expression der jeweiligen Transkripte in Testis, Kolon und Skelettmuskel sowie Augengewebe anhand von „real-time quantitative“ RT PCR nachgewiesen. Interessanterweise stellt Vmd2L2 wahrscheinlich ein funktionell inaktives Pseudogen dar. Ähnlich wie sein humanes Gegenstück wird das Maus Vmd2L3- Transkript auf mRNA Ebene differentiell prozessiert. Mausmodelle für Morbus Best stellen grundlegende Hilfsmittel dar, die Pathophysiology von Bestrophin in vivo zu untersuchen. Es wurde die Herstellung zweier verschiedener Mauslinien initiiert: zum einen ein Vmd2-defizientes „knock-out“ Modell, zum anderen eine „knock-in“ Maus, die eine humane krankheitsassoziierte Mutation (Tyr227Asn) im mausorthologen Gen trägt. Die entsprechenden Konstrukte wurden hergestellt und in ES Zellen eingeschleust. Ausgehend von bislang vier isolierten ES Klonen, die den Vmd2+/- Genotyp tragen, können nun in nachfolgenden Schritten chimäre Tiere generiert werden. Die resultierenden Mauslinien repräsentieren neue experimentelle Ansätze, die funktionelle Rolle des Bestrophins in Morbus Best sowie in der Entwicklung und Physiologie des RPEs aufzukären.
KW  - Best-Krankheit
KW  - Genmutation
KW  - Morbus Best
KW  - BMD
KW  - VMD2
KW  - Makuladegeneration
KW  - Mausmodell
KW  - Best Disease
KW  - BMD
KW  - VMD2
KW  - macular degeneration
KW  - mouse model
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-5761
ER  - 
TY  - THES
A1  - Herold, Andrea
T1  - The role of human and Drosophila NXF proteins in nuclear mRNA export
T1  - Die Rolle von humanen und Drosophila-NXF-Proteinen beim Export von mRNAs aus dem Kern
N2  - A distinguishing feature of eukaryotic cells is the spatial separation of the site of mRNA synthesis (nucleus) from the site of mRNA function (cytoplasm) by the nuclear envelope. As a consequence, mRNAs need to be actively exported from the nucleus to the cytoplasm. At the time when this study was initiated, both human TAP and yeast Mex67p had been proposed to play a role in this process. Work presented in this thesis (section 2.1) revealed that TAP and Mex67p belong to an evolutionarily conserved family of proteins which are characterized by a conserved modular domain organization. This family was termed nuclear export factor (NXF) family. While the yeast genome encodes only one NXF protein (Mex67p), the genomes of higher eukaryotes encode several NXF proteins. There are two nxf genes in C. elegans and A. gambiae, four in D. melanogaster, and at least four in H. sapiens and M. musculus. It was unclear whether, apart from TAP and Mex67p, other members of this family would also be involved in mRNA export. In the first part of this thesis (2.1), several human NXF members were tested for a possible function in nuclear mRNA export. They were analyzed for their interaction with RNA, nucleoporins and other known TAP partners in vitro, and tested for their ability to promote nuclear export of a reporter mRNA in vivo. Using these assays, human NXF2, NXF3 and NXF5 were all shown to interact with the known NXF partner p15. NXF2 and NXF5 were also found to bind directly to RNA, but only NXF2 was able to bind directly to nucleoporins and to promote the nuclear export of an (untethered) reporter mRNA. Thus NXF2 possesses many and NXF3 and NXF5 possess some of the features required to serve as an export receptor for cellular mRNAs. As NXF2 and NXF3 transcripts were mainly found in testis, and the closest orthologue of NXF5 in mouse has the highest levels of expression in brain, these NXF members could potentially serve as tissue-specific mRNA export receptors. In the second part of this work (2.2), the role of different Drosophila NXF proteins and other export factors in mRNA export was investigated using double-stranded RNA interference (RNAi) in Drosophila Schneider cells. Three of the four predicted Drosophila NXF members (NXF1-3) were found to be expressed in this cell line and could be targeted by RNAi. Depletion of endogenous NXF1 inhibited growth and resulted in the nuclear accumulation of polyadenylated RNA. Fluorescence in situ hybridization revealed that export of both heat shock and non-heat shock mRNAs, including intron-containing and intronless mRNAs, was inhibited. Depleting endogenous NXF2 or NXF3 had no apparent phenotype. These results suggested that NXF1 (but not NXF2-NXF4) mediates the export of bulk mRNA in Drosophila cells. We and others have shown that human NXF proteins function as heterodimers bound to the small protein p15. Accordingly, silencing of Drosophila p15 resulted in a block of mRNA export which was indistinguishable from the export inhibition seen after targeting NXF1. These observations indicated that neither NXF1 nor p15 can promote export in the absence of the other subunit of the heterodimer. NXF1:p15 heterodimers are implicated in late steps of mRNA export, i.e. in the translocation of mRNP export cargoes across the nuclear pore complex. The mechanism by which NXF1:p15 dimers are recruited to the mRNA is unclear. A protein that is thought to play a role in this process is the putative RNA helicase UAP56. Similar to NXF1 and p15, UAP56 was shown to be essential for mRNA export in Drosophila. UAP56 is recruited cotranscriptionally to nascent transcripts and was suggested to facilitate the interaction of NXF1:p15 with mRNPs. Even though both NXF1:p15 heterodimers and UAP56 had been implicated in general mRNA export, it was unclear whether there are classes of mRNAs that require NXF1:p15, but not UAP56 or vice versa. It was also unclear what fraction of cellular mRNAs is exported by NXF1:p15 dimers and UAP56, and whether mRNAs exist that reach the cytoplasm through alternative routes, i.e. by recruiting other export receptors. To address these issues we performed a genome-wide analysis of nuclear mRNA export pathways using microarray technology (2.2.2). We analyzed the relative abundance of nearly half of the Drosophila transcriptome in the cytoplasm of Drosophila Schneider cells depleted of different export factors by RNAi. We showed that the vast majority of transcripts were underrepresented in the cytoplasm of cells depleted of NXF1, p15 or UAP56 as compared to control cells. Only a small number of mRNAs were apparently not affected by the depletions. These observations, together with the wide and similar effects on mRNA levels caused by the depletion of NXF1, p15 or UAP56, indicate that these proteins define the major mRNA export pathway in these cells. We also identified a small subset of mRNAs which appeared to be exported by NXF1:p15 dimers independently of UAP56. In contrast, no significant changes in mRNA expression profiles were observed in cells depleted of NXF2 or NXF3, suggesting that neither NXF2 nor NXF3 play an essential role in mRNA export in Drosophila Schneider cells. Crm1 is a transport receptor implicated in the export of a variety of non-mRNA and protein cargoes. In addition, human Crm1 has been suggested to be involved in the export of a specific mRNA species, serving as a "specialized" mRNA export receptor. A role of human Crm1 in the export of bulk mRNA is considered unlikely. We analyzed the role of Drosophila Crm1 in mRNA export by inhibiting Crm1 with the drug leptomycin B in Schneider cells. Subsequent microarray analysis demonstrated that the inactivation of Crm1 resulted in decreased cytoplasmic levels of less than 1% of all mRNAs, indicating that Crm1 is indeed not a major mRNA export receptor. The genome-wide analysis also revealed a feedback loop by which a block to mRNA export triggers the upregulation of genes involved in this process. This thesis also includes two sections describing projects in which I participated during my Ph.D., but which were not the main focus of this thesis. In section 2.3, the role of the different TAP/NXF1 domains in nuclear mRNA export is discussed. Section 2.4 describes results that were obtained as part of a collaboration using the RNAi technique in Schneider cells to study the function of Cdc37.
N2  - Bedingt durch die räumliche Trennung von Transkription und Translation müssen mRNAs in eukaryotischen Zellen aktiv vom Kern in das Cytoplasma transportiert werden. Zu Beginn dieser Arbeit war bekannt, dass das menschliche Protein TAP und Mex67p aus Hefe an diesem Prozess beteiligt sind. Mit Hilfe von Datenbankrecherchen konnte in dieser Arbeit gezeigt werden (Kapitel 2.1), dass TAP und Mex67p zu einer Proteinfamilie von verwandten Proteinen gehören, deren Mitglieder sich durch eine konservierte, modulartige Domänenstruktur auszeichnen. Dieser bis dahin unbekannten Familie wurde die Bezeichnung "Nuclear Export Factor (NXF)"-Familie zugewiesen. Während das Hefegenom für nur ein NXF-Protein (Mex67p) kodiert, finden sich in den Genomen höherer Eukaryoten mehrere nxf-Gene. So konnten in C. elegans und A. gambiae zwei nxf-Gene und in D. melanogaster, H. sapiens und M. musculus vier nxf-Gene identifiziert werden. Es war jedoch unklar, ob diese bis dahin uncharakterisierten NXF-Proteine - ähnlich wie TAP und Mex67p - an mRNA-Exportprozessen beteiligt sind. Daher wurde im ersten Teil dieser Arbeit (2.1) untersucht, inwieweit verschiedene menschliche NXF-Proteine die typischen Charakteristika von mRNA-Exportrezeptoren aufweisen. Hierzu wurde analysiert, ob die einzelnen humanen NXF-Proteine in der Lage sind, mit RNA, Kernporenproteinen und anderen schon bekannten TAP-Interaktoren in vitro zu interagieren. Zudem wurden verschiedene menschliche NXF-Proteine auf ihre Fähigkeit getestet, den Export einer Reporter-mRNA in vivo zu stimulieren. Mit Hilfe dieser Experimente konnte nachgewiesen werden, dass NXF2, NXF3 und NXF5 in der Lage sind, mit dem TAP-Interaktor p15 zu interagieren, aber nur NXF2 und NXF5 direkt an RNA binden können. Ausschließlich NXF2 war in der Lage, direkt an Kernporenproteine zu binden und den Export der getesteten Reporter-mRNA zu stimulieren. NXF2 besitzt also die typischen Eigenschaften eines mRNA-Exportrezeptors, während bei NXF3 und NXF5 nur einige dieser Eigenschaften nachgewiesen werden konnten. Da in Säugetieren eine gewebespezifische Expression verschiedener TAP-Homologe nachgewiesen wurde, könnte es sich bei diesen NXF-Mitgliedern um gewebespezifische Exportfaktoren handeln. So wurden z.B. humane NXF2- und NXF3-Transkripte vor allem in Hodengewebe detektiert, während das nächstverwandte Ortholog von menschlichem NXF5 in Maus am stärksten in Hirngewebe exprimiert wird. Im zweiten Teil dieser Arbeit (2.2) wurde die mögliche Beteiligung von Drosophila-NXF-Proteinen an mRNA-Exportprozessen mit Hilfe von RNA-Interferenz (RNAi) in Drosophila-Schneiderzellen untersucht. Die Analyse wurde dabei auf nur drei der vier NXF-Proteine (NXF1-3) beschränkt, da das vierte (NXF4) in diesen Zellen nicht exprimiert ist bzw. nicht nachgewiesen werden konnte. Die Depletion von endogenem NXF1 durch RNAi verursachte einen Wachstumsstopp der Zellen sowie eine Akkumulierung von polyadenylierten RNAs im Kern. Mit Hilfe von in-situ-Hybridisierung konnte gezeigt werden, dass in Zellen, in denen NXF1 depletiert worden war, der Export von Hitzeschock-mRNAs und Nicht-Hitzeschock-mRNAs blockiert war. Hierbei waren sowohl intronlose, als auch intronhaltige Transkripte betroffen. Die Depletion von endogenem NXF2 oder NXF3 hatte keine offensichlichen Auswirkungen auf den Phänotyp der Zellen. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass NXF1 (nicht aber NXF2-NXF4) für den Export des Großteils von mRNAs in Drosophila-Schneiderzellen verantwortlich ist. Es war postuliert worden, dass menschliche NXF-Proteine nur als Heterodimere (komplexiert mit dem Protein p15) aktiv sind. In dieser Arbeit konnte nachgewiesen werden, dass die Depletion von p15 mit Hilfe von RNAi in Drosophila-Schneiderzellen - ähnlich wie die Depletion von NXF1 - eine Blockierung des Exports von mRNAs zur Folge hat. Die nahezu identischen Effekte nach der Depletion von NXF1 oder p15 legen den Schluss nahe, dass keines der zwei Proteine ohne das andere mRNAs exportieren kann, die Bildung eines Heterodimers also auch in Drosophila essentiell ist. NXF1:p15-Heterodimere spielen eine Rolle bei späten Vorgängen des Kernexports, da sie die Translokation von mRNPs durch die Kernpore hindurch vermitteln. Unklar ist jedoch, wie NXF1:p15-Dimere an das mRNA-Substrat binden. Es war postuliert worden, dass die RNA-Helikase UAP56 dabei eine Rolle spielt. UAP56 ist ähnlich wie NXF1 und p15 essentiell für den Export von mRNAs in Drosophila. Es bindet schon während der Transkription an die RNA und könnte die Interaktion von NXF1:p15 mit dem Transkript erleichtern. Obgleich NXF1:p15 und UAP56 eindeutig als essentielle Exportfaktoren identifiziert worden waren, war die Frage, inwieweit alle mRNA-Exportvorgänge NXF1, p15 und UAP56 benötigen, noch unbeantwortet. Beispielsweise könnten mRNAs existieren, die NXF1 und p15 benötigen, nicht aber UAP56 (oder umgekehrt). Zudem könnten mRNAs existieren, die ganz ohne die Hilfe von NXF1, p15 und UAP56 exportiert werden können, z.B. indem sie andere Exportfaktoren nutzen. Um diese Frage zu beantworten, wurde eine auf Microarrays basierende "large scale"-Analyse durchgeführt (2.2.2). Dabei wurden die relativen Häufigkeiten von etwa der Hälfte aller Drosophila-Transkripte im Cytoplasma von Drosophila-Schneiderzellen bestimmt, in denen verschiedene Exportfaktoren mit Hilfe von RNAi inhibiert worden waren. Mit diesem Ansatz konnte gezeigt werden, dass im Cytoplasma von Zellen, in denen die Expression von NXF1, p15 oder UAP56 durch RNAi inhibiert worden war, der Großteil aller Transkripte im Vergleich zu Kontrollzellen unterrepräsentiert war. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass sowohl NXF1:p15 also auch UAP56 essentiell für den Export der meisten mRNAs sind. Es konnte aber auch eine geringe Anzahl von Transkripten identifiziert werden, deren Abundanz im Cytoplasma sich durch die Depletion dieser drei Proteine nicht veränderte. Diese Transkripte könnten u.U. mit Hilfe von alternativen Exportrezeptoren in das Cytoplama gelangen. Des weiteren wurde eine kleine Gruppe mRNAs gefunden, die von NXF1:p15-Dimeren ohne die Hilfe von UAP56 exportiert werden. Im Gegensatz dazu konnten keine signifikanten Änderungen der mRNA Expressionsprofile in Schneiderzellen nachgewiesen werden, in denen NXF2 oder NXF3 mit Hilfe von RNAi depletiert worden waren. Dies legt den Schluss nahe, dass weder NXF2 noch NXF3 eine essentielle Aufgabe beim Export von mRNAs in diesen Zellen haben. Das Protein Crm1 ist ein Transportrezeptor, der am Export von einer Vielzahl von RNA- und Proteinsubstraten beteiligt ist. Menschliches Crm1 wurde als potentieller mRNA-Exportrezeptor für einzelne mRNAs mit spezifischen Eigenschaften gehandelt. Eine Beteiligung am generellen Export von mRNAs wurde aber als unwahrscheinlich angesehen. In dieser Arbeit wurde eine mögliche Beteiligung von Drosophila-Crm1 an mRNA-Exportprozessen untersucht (2.2.2). Durch eine Behandlung mit Leptomycin B wurde Crm1 in Drosophila-Zellen inhibiert. Die nachfolgenden Analysen mit Hilfe von Microarrays konnten bestätigen, dass Crm1 auch in Drosophila kein genereller mRNA Exportfaktor ist, da weniger als 1% aller Transkripte signifikant niedrigere Level im Cytoplasma aufwiesen. Zudem konnten bisher keine Transkripte identifiziert werden, die eindeutig von Crm1, aber ohne die Beteiligung von NXF1:p15 exportiert werden. In der auf Microarrays basierenden Analyse konnte außerdem ein "feedback loop" nachgewiesen werden, der im Falle einer Exportinhibierung zu einer Hochregulierung von Genen führt, die eine Rolle bei Kernexportprozessen spielen. Zudem werden in dieser Arbeit zwei Projekte beschrieben, an denen ich während meiner Doktorarbeit beteiligt war, die aber nicht das Hauptthema meiner Promotion waren. Kapitel 2.3 beschreibt die Analyse der Rolle der verschiedenen TAP/NXF1-Domänen beim mRNA-Kernexport. Kapitel 2.4 enthält Daten, die im Rahmen einer Kooperation erzielt wurden, bei der die Funktion von Cdc37 mit Hilfe von RNAi in Drosophila-Schneiderzellen untersucht wurde.
KW  - Zellkern
KW  - Messenger-RNS
KW  - Export
KW  - Proteine
KW  - Kernexport
KW  - mRNA
KW  - NXF
KW  - nuclear export
KW  - mRNA
KW  - NXF
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-5601
ER  - 
TY  - THES
A1  - Tsai, Chyn-Bey
T1  - Molecular cloning and characterization of nitrate reductase from Ricinus communis L. heterologously expressed in Pichia pastoris
N2  - Zusammenfassung Hintergrund: In einer vorhergehenden Studie wurde gezeigt, dass die Nitratreduktase (NR, EC 1.6.6.1) aus Blättern von Ricinus communis L. im Vergleich zu NRs der meisten anderen höheren Pflanzen durch verschiedene Faktoren unterschiedlich reguliert wird. Die Aktivität ist ungewöhnlich Mg2+-sensitiv, zeigt ein verändertes pH-Profil und ist nur gering ATP-abhängig inaktivierbar. Das Ziel dieser Arbeit war, die abweichenden Eigenschaften von Ricinus NR, aus molekularer und physiologischer Sicht detaillierter aufzuklären. Zu diesem Zweck wurde das NR Gen von R. communis geklont, heterolog exprimiert und charakterisiert. Ergebnisse: Die abgeleitete Proteinsequenz zeigte, dass Ricinus NR hohe Ähnlichkeit mit anderem NRs teilte, abgesehen von der N-terminalen Region. In der N-terminalen Region besitzt die Ricinus NR eine säurehaltige Sequenz, die nur in den höheren Pflanzen konserviert ist. In der Moco-bindenden Region waren einige in 17 Pflanzen NRs konservierte Aminosäurepositionen verändert. Zu diesen Positionen gehörten His103, Gln123, Val266 und Ala284, die Asparagin, Arginin, Aspartat und Prolin in den anderen Pflanzen ersetzten. Auch an der Dimerisierungs- und Hinge 1-Region, zeigte die Ricinus NR eine veränderte Aminosäuresequenz. Anstatt Isoleucin und Glycin, besaß die Ricinus NR an den Stellen 460 und 498 Asparagin und Alanin. Durch ein Arg an der Stelle 482 kommt es zu einer zusätzliche Trypsinschnittstelle innerhalb des 481KRHK484-Motivs (die meisten NR besitzen hier KPHK). Zusätzlich enthält die Ricinus NR eine Serinphosphorylierungsstelle (Ser-526) innerhalb des möglichen 14-3-3 Bindemotivs 523KSVS*TP528, was eine allgemeine Eigenschaft von Nitratreduktasen ist. Im C-Terminus von Ricinus NR bestätigte die Sequenz 886CGPPP890, dass die Ricinus NR ein NADH-spezifisches Enzym ist. Die Ricinus NR und Arabidopsis NR2 (AtNR2) wurden in Pichia pastoris funktionell exprimiert und die Eigenschaften miteinander verglichen. Die rekombinante Ricinus NR (RcNR) selbst wurde nicht durch die Inkubation mit MgATP inhibiert, ebenso AtNR2. Da der Hefeextrakt vermutlich die Faktoren zur Regulierung der NR nicht enthält, wurden entsalzte Blattextrakte von Arabidopsis (ADL), Spinat (SDL) und Ricinus (RDL) zugesetzt, die Kinasen und 14-3-3 Proteine enthielten. Damit keine endogenen NRs sich im Extrakt befinden wurden die Blätter vor Extraktion 4 Tage im Dunkeln gehalten. In Bezug auf die Inhibierung der NR durch ATP wurde festgestellt, dass die RcNR gegenüber einer solchen Inhibierung unempfindlich ist, AtNR2 dagegen in jedem Fall durch ATP inaktiviert wird. Bei Kombination von RcNR mit NR-freien Extrakten aus Pflanzen zeigte sich die erhöhte Mg2+-Sensitivität nur, wenn man RcNR mit RDL inkubierte, nicht aber wenn man RcNR mit SDL oder ADL inkubierte. Es liegt auf der Hand, dass ein oder einige Faktoren in RDL vorkommen, die mit RcNR interagieren und seine hohe Mg2+-Sensitivität hervorrufen. Außerdem, ergab eine Inkubation von AtNR2 mit unterschiedlichen NR-freien Blattextrakten eine bedeutende Aktivierung der Enzymaktivitäten, sowohl in Anwesenheit von Mg2+ als auch EDTA. Dies wurde jedoch nicht für die RcNR festgestellt. Nach Verwendung von Ammoniumsulfat zur Fraktionierung des RDL, fand man zusätzlich heraus, dass ungefähr 0,2 mg des Proteins der Fraktion die mit 0-35% Ammoniumsulfat gefällt wurde ausreichten die maximale Hemmung des RcNR hervorzurufen. Schlussfolgerungen: Die Unempfindlichkeit gegenüber ATP erscheint eine angeborene Eigenschaft von Ricinus NR, während die hohe Mg2+-Sensitivität von einem oder einigen Faktoren in den Blättern von Ricinus abhängt. Diese(r) bis jetzt unbekannte Faktor(en) war Hitze-sensitiv und konnte durch Ammoniumsulfat ausgefällt werden. Er scheint spezifisch auf die rekombinante Ricinus-NR einzuwirken, und liefert eine Mg2+-Sensitivität vergleichbar dem authentischen Blattenzym. Außerdem gibt es vermutlich auch positiv regulierende Faktor(en) für die Nitratreduktase aus Blättern höherer Pflanzen.
N2  - Summary Background: In a previous study, nitrate reductase (NR, EC 1.6.6.1) from leaves of Ricinus communis L. showed different regulatory properties from most other higher plants NR's by an unusually strong Mg2+-sensitivity, a different pH-activity profile and only little ATP-dependent inactivation. The aim of this work was to elucidate the deviating properties of Ricinus NR in more details, from both molecular and physiological aspects. For that purpose, the NR gene from R. communis was cloned, expressed heterologously and characterized. Results: The deduced protein sequence showed that Ricinus NR shared high similarity with other NRs, apart from the N-terminal region. In the N-terminal region, the Ricinus NR possesses an acidic stretch which is conserved only in higher plants. Within the Moco-binding domain the Ricinus NR contained few amino acid residues which were unique in comparison with 17 plant NRs, including His103, Gln123, Val266 and Ala284 where other NRs possess asparagine, arginine, aspartate and praline. In the Dimer interface and Hinge 1 regions, the Ricinus NR also had some unique residues like Asn460 and Ala498 where other NRs have isoleucine and glycine instead. The Ricinus NR possesses an Arg482 which provides an additional predicted Trypsin cleavage site within 481KRHK484 (while most of plant-NRs possess KPHK). Additionally, the Ricinus NR contains a serine phosphorylation site (Ser-526) within the potential 14-3-3 binding motif 523KSVS*TP528, which is a common characteristic of nitrate reductases. In the C-Terminus of Ricinus NR a sequence 886CGPPP890 confirmed that Ricinus NR is a NADH-specific enzyme. Functional Ricinus NR protein was expressed in Pichia pastoris and compared with the features of Arabidopsis NR2 synthesized by the same expression system (AtNR2). The recombinant Ricinus NR (RcNR) itself was unresponsive to the incubation with MgATP, and so was AtNR2. As yeast extracts might lack factors required for NR regulation, desalted leaf extracts containing NR kinases and 14-3-3s were prepared from 4-day darkened (and therefore NR-free) leaves of Arabidopsis (ADL), spinach (SDL) and Ricinus (RDL), and added to the assay of RcNR and AtNR2 to check for ATP-dependent inactivation and Mg2+-sensitivity. When RcNR was combined with the NR-free extracts described above, it's unusually high Mg2+-sensitivity was restored only by incubation with RDL, but it remained unresponsive to ATP. In contrast, AtNR2 became inactive when incubated with the protein mixtures and ATP. It is obvious that one or some factors existing in RDL could interact with RcNR and therefore provide its high Mg2+-sensitivity. Interestingly, incubation of AtNR2 with different NR-free leaf extracts gave a significant activation of the enzyme activities, both in Mg2+ and EDTA, which were not observed in the case of RcNR. Moreover, using ammonium sulfate to fractionation the RDL revealed that about 0.2 mg of the protein factor(s) from 0-35% of ammonium sulfate precipitation was sufficient to provide the maximum inhibition of the RcNR. Conclusions: The insensitivity to ATP appears an inherent property of Ricinus NR, whereas the high Mg2+-sensitivity depends on one or several factors in Ricinus leaves. This as yet unknown factor(s) was boiling-sensitive and could be precipitated by ammonium sulfate. It appeared to interact specifically with recombinant Ricinus-NR to provide the Mg2+-sensitivity of the authentic leaf enzyme. Presumably, there is also a positive regulatory factor(s) for nitrate reductase existing in the leaves of higher plants.
KW  - Rizinus
KW  - Nitratreduktase
KW  - Enzymatische Regulation
KW  - Nitratreduktase
KW  - Ricinus communis
KW  - 14-3-3s
KW  - Pichia pastoris
KW  - Nitrate Reductase
KW  - Pichia pastoris
KW  - Ricinus communis
KW  - 14-3-3s
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-5544
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hofmann, Markus
T1  - Signal transduction during defense response and source-sink transition in tomato
T1  - Signaltransduktion während source-sink-Übergang und Pathogenabwehr in Tomate
N2  - Plants have evolved an elaborate system to cope with a variety of biotic and abiotic stresses. Typically, under stress conditions an appropriate defense response is invoked which is accompanied by changes in the metabolic status of the plant. Photosynthesis is downregulated and sucrose is imported into the tissue, which provides a faster and more constant flux of energy and carbon skeletons to perform the defense response. Interestingly, these processes are co-ordinately regulated and the signal transduction chains underlying these cellular programs appear to share at least some common elements. Both the induction of sink metabolism and defense response is dependent on signal transduction pathways involving protein phosphorylation. Furthermore, regulation of extracellular invertase (INV) and phenylalanine ammonia lyase (PAL) which are markers for sink metabolism and defense response is preceded by the transient activation of MAP kinases. In depth analysis of MAP kinase activation by partial purification led to the discovery that, depending on the stimulus, different subsets of MAP kinases are activated. This differential MAPK activation is likely to possess a signal encoding function. In addition, the partial purification of MAP kinases was found to be suitable to address specific cellular functions to individual MAP kinase isoenzymes. By this way, LpWIPK was identified as the major MAP kinase activity induced after stimulation of tomato cells with different elicitors. LpWIPK is thus considered as a key regulator of defense response together with sink induction in tomato. A study using nonmetabolisable sucrose analogs revealed that the regulation of photosynthesis is not directly coupled to this signal transduction pathway since it is independent of MAP kinase activation. Nonetheless, downregulation is induced by the same stimuli that induce the defense response and sink metabolism and it will therefore be interesting to uncover the branch points of this signalling network in the future. MAP kinases are not only central components regulating the response to biotic stresses. In addition to e.g. pathogens, MAP kinases are as well involved in signal transduction events invoked by abiotic stresses like cold and drought. In a recent study, we could show that a MAP kinase is activated by heat stress, under conditions a plant will encounter in nature. This previously unknown MAP kinase is able to specifically recognise the heat stress transcription factor HsfA3 as a substrate, which supports a role of this MAP kinase in the regulation of the heat stress response. Moreover, the observation that HsfA3 is phosphorylated by the heat activated MAP kinase in vitro provides a promising basis to identify HsfA3 as the first physiological substrate of a plant MAP kinase. Intracellular protons have been implicated in the signal transduction of defense related signals. In a study using Chenopodium rubrum cells, we could show that cytosolic changes in pH values do not precede the regulation of the marker genes INV and PAL. Depending on the stimulus applied, cytosolic acidification or alkalinisation can be observed, which excludes a role for protons as signals in this pathway. Together with the concomitant changes of the pH value of the extracellular space, these variations can thus be considered as terminal part of the defense response itself rather than as a second messenger. WRKY transcription factors have only recently been identified as indirect targets of a central plant MAP kinase cascade. In addition, the identification of cognate binding sites in the promoters of INV and PAL supports a role for these proteins in the co-ordinate regulation of defense response and sink induction. A novel elicitor responsive WRKY transcription factor, LpWRKY1, was cloned from tomato and characterised with respect to its posttranslational modification. This immediate early transcription factor is transiently induced upon pathogen attack and the induction is dependent on phosphorylation. Furthermore, it was shown for the first time with respect to WRKY transcription factors, that LpWRKY1 is phosphorylated in vivo. Analysis of the role of this phosphorylation by in gel assays using recombinant WRKY protein as the substrate revealed two protein kinases that are transiently activated during the defense response to phosphorylate LpWRKY1. This data demonstrates that WRKY proteins require phosphorylation to modulate their DNA binding or transactivating activity.
N2  - Pflanzen haben ein aufwendiges System entwickelt um auf verschiedene Umweltreize zu reagieren. Meist wird unter Stressbedingungen ein passendes Abwehrprogramm aktiviert. Gleichzeitig wird die Photosynthese im jeweils betroffenen Gewebe abgeschaltet und stattdessen Saccharose importiert. Dieser Source-Sink Übergang stellt sicher, dass Energie und Kohlenstoffbausteine für die Abwehr schnell zur Verfügung stehen. Diese beiden Prozesse sind koordiniert reguliert und die zugrundeliegenden Singnaltransduktionswege scheinen wenigstens einige Komponenten gemeinsam zu haben. Sowohl die Induktion des Sink Metabolismus (gemessen an der Induktion der extrazellulären Invertase, INV) als auch des Abwehrprogramms (gemessen an der Induktion der Phenylalanin Ammonia-Lyase, PAL) sind von Phosphorylierungen abhängig. Außerdem geht der Induktion beider Gene die transiente Aktivierung von MAP Kinasen voran. Eine genauere Analyse der MAP Kinase Aktivierung durch partielle Reinigung zeigte, dass abhängig vom Stimulus mehrere MAP Kinasen aktiviert werden. Diese differentielle MAP Kinase Aktivierung stellt somit eine Möglichkeit der Signalcodierung dar. Die partielle Reinigung der MAP Kinasen wurde auch verwendet, um einzelnen MAP Kinase Isoenzymen spezifische zelluläre Funktionen zuzuweisen. Dadurch konnte LpWIPK (wound induced protein kinase) als Hauptaktivität nach Stimulation on Tomatenzellen mit Elicitoren bestimmt werden. LpWIPK könnte also sowohl die Pathogenabwehr als auch den source-sink Übergang gleichzeitig steuern. Allerdings ist die Regulation der Photosynthese unabhängig von diesem Signaltransduktionsweg. Eine Untersuchung mit nichtmetabolisierbaren Saccharose-Analoga zeigte, dass die Regulation der Photosynthese unabhängig von einer MAP Kinase Aktivierung stattfindet. Das abschalten der Photosynthese wird durch die gleichen Stimuli hervorgerufen, die auch Pathogenabwehr und Sink Metabolismus induzieren. Eine Interaktion der beiden Signaltransduktionswege ist somit wahrscheinlich. MAP Kinases spielen nicht nur bei der Antwort auf biotischen Stress eine wichtige Rolle. Zusätzlich werden MAP Kinasen auch durch abiotischen Stress wie Kälte und Dürre aktiviert. Kürzlich konnten wir zeigen, dass Hitzestress unter natürlichen Bedingungen ebenfalls eine MAP Kinase aktiviert. Diese bisher unbekannte MAP Kinase akzeptiert den Hitzestress Transkriptionsfaktor HsfA3 als in vitro Substrat. Dies unterstützt die Vermutung, dass diese MAP Kinase eine Rolle in der Regulation der Hitzestress Antwort spielt. Außerdem stellt die Beobachtung, dass die hitzeaktivierte MAP Kinase HsfA3 in vitro phosphoryliert eine vielversprechende Ausgangssituation dar, um HsfA3 als erstes physiologisches MAP Kinase Substrat in Pflanzen zu identifizieren. Intrazelluläre pH Änderungen wurden als Komponenten der Signaltransduktion für die Pathogenabwehr diskutiert. In Zellen von Chenopodium rubrum konnten wir zeigen, dass solche Änderungen nicht in Zusammenhang mit der Induktion der beiden Markergene INV und PAL stehen. Die Änderung des intrazellulären pH Wertes erfolgt nach der Induktion der Markergene, und kann je nach Stimulus Alkalisierung oder Ansäuerung zur Folge haben. Diese Beobachtungen schließen eine Rolle der pH Änderungen in der Signaltransduktion von Stressreizen aus. Die gefundenen pH Wert Änderungen sind somit eher als Teil der Pathogenabwehr und nicht als vorgelagerte Komponente zu verstehen. WRKY Transkriptionsfaktoren wurden erst kürzlich als indirekte Ziele einer MAP Kinase Kaskade beschrieben. Außerdem finden sich in den Promotoren von INV und PAL Bindestellen für WRKY Transkriptionsfaktoren, was eine Beteiligung dieser Proteine an der koordinierten Regulation von Abwehr und Sink Metabolismus wahrscheinlich macht. Ein neuer WRKY Transkriptionsfaktor, LpWRKY1 wurde aus Tomate kloniert und in Hinblick auf mögliche posttranslationelle Modifikationen charakterisiert. Dieser Trankriptionsfaktor zählt zu den schnellen frühen Genen und wird in Antwort auf Elicitoren transient induziert. Die Induktion des Faktors in abhängig von Phosphorylierungen. Es konnte weiterhin erstmalig gezeigt werden, dass LpWRKY1 in vivo phosphoryliert wird. Eine weitere Analyse durch in gel Kinase Tests mit rekombinantem LpWRKY1 als Substrat zeigte, dass zwei Proteinkinasen während der Abwehrantwort transient aktiviert werden und LpWRKY1 phosphorylieren. Diese Daten legen nahe, dass die DNA Bindeaktivität oder die Transaktivierungsaktivität von WRKY Transkriptionsfaktoren durch Phosphorylierung gesteuert wird.
KW  - Tomate
KW  - WRKY
KW  - MAP Kinase
KW  - Signaltransduktion
KW  - tomato
KW  - WRKY
KW  - MAP kinase
KW  - signal transduction
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-5421
ER  - 
TY  - THES
A1  - Visan, Ioana Andreea
T1  - The CD23 receptor-regulation of expression and signal transduction
N2  - Bisher sind zwei Isoformen des humanen CD23 (CD23a und CD23b) beschrieben. Beide unterscheiden sich lediglich in 6-7 Resten im N-terminalen, zytoplasmatischen Anteil. CD23a wird ausschließlich auf B-Zellen exprimiert, während CD23b sowohl auf B-Zellen als auch auf Monozyten, eosinophilen Granulozyten, Makrophagen und zahlreichen anderen Zelltypen durch Stimulation mit IL-4 induziert werden kann. Die beiden Isoformen vermitteln wahrscheinlich unterschiedliche Funktionen. CD23a gilt als Isoform, welche vornehmlich mit der Endozytose von IgE-Immunkomplexen und der Vermittlung von Antigen-Präsentation auf B-Zellen assoziiert ist. CD23b besitzt ein Phagozytose-Motiv und scheint bei der Phagozytose IgE besetzter Partikel, der Freisetzung von Zytokinen und der Bildung von Peroxiden eine Rolle zu spielen. Frühere Untersuchungen legen die Vermutung nahe, dass die beiden Isoformen zwei getrennte Signalübertragungswege miteinander verbinden. Die Gegenüberstellung von Ereignissen, welche in Zellen, die nur eine einer oder beide Isoformen von CD23 besitzen, stattfinden, legt die Vermutung nahe, dass CD23b cAMP und iNOS hochreguliert, wohingegen CD23a einen Anstieg des intrazellulären Kalziums vermittelt. Im ersten Teil unserer Untersuchungen haben wir die Regulation der B-Zell-spezifischen Expression von CD23a analysiert. Pax-5 ist ein auf B-Zellen beschränkter Transkriptionsfaktor, welcher für die frühe und späte B-Zellentwicklung von entscheidender Bedeutung ist. Mögliche Pax-5 Bindungsstellen wurden in den proximalen Abschnitten des CD23a Promotors vermutet. Die Analyse des CD23a Promotors ergab drei mutmaßliche Pax-5 Bindungsstellen mit mehr als 50% Homologie zur Konsensus-Sequenz. Eine dieser Bindungsstellen, namens CD23-1, kann mit einer hochaffinen Pax-5 Bindungsstelle konkurrieren oder direkt das Pax-5 Protein in Elektromobilitäts Experimenten (EMSA) binden. Das Einfügen von Mutationen an dieser Stelle verhindert die Bindung. Ein weiterer Versuch, bei dem die gesamte Länge des CD23a Promotors durch überlappende Peptide in einem kompetitiven Verfahren gegenüber hoch affinen Bindungsstellen getestet wurde, zeigt ebenso CD23-1 als die einzige Stelle, welche direkt Pax-5 binden kann. In weiteren Experimenten führte die Expression von Pax-5 in 293 Zellen zu einer 7fachen Aktivierung eines CD23a Kernpromotor Konstrukts. Die Kotransfektion zusammen mit STAT6 zeigte, dass Pax-5 mit diesem Transkriptionsfaktor kooperiert, indem es die Transkriptionsrate eines vergrößerten CD23a Promotorkonstrukts erhöht. Von besonderer Bedeutung ist die Tatsache, dass die ektope Expression von Pax-5 in der monozytären Zelllinie U-937, die normalerweise nur die CD23b Isoform exprimiert, dann zu einer Expression von CD23a nach Stimulation mit IL-4 und PMA führte. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass Pax-5 in der auf B-Zellen beschränkten Expression der CD23 Isoform eine Schlüsselrolle zukommt. Im zweiten Teil des Projekts haben wir ein “Zwei-Hefen-Hybrid-System“ (Cyto-Trap von Stratagene) verwendet, um nach zytoplasmatischen Interaktionspartnern für den CD23 Rezeptor zu suchen. Das System wurde modifiziert um eine hohe Effizienz an Transformation zu erzielen. Unterschiedliche „Köder“-Vektorkonstrukte wurden hergestellt. Das Screening wurde mittels einer humanen Milzbibliothek mit dem Zielvektor des Systems durchgeführt. Die anfangs benutzten Konstrukte –pSosCD23a und pSosCD23b – exprimierten sehr kurze (22 Aminosäuren) zytoplasmatischen Reste der Isoformen am C-terminalen Ende des Fusionsproteins (humanes SOS). Verbesserte Konstrukte (pSos CD23a+Linker und pSosCD23b+Linker) exprimierten den zytoplasmatischen Anteil von CD23a/b am N-terminalen Ende des humanen SOS und hatten folglich den N-terminalen Anteil als Andockstelle frei, entsprechend den Bedingungen in vivo. Eine flexible Verbindungsregion trennte die Fusionsproteine, um auf diese Weise die kurze Aminosäurekette deutlich „sichtbar“ werden zu lassen. Annähernd drei Millionen Klone wurden mittels der verschiedenen Konstrukte untersucht. Dabei konnte keine tatsächlich positive Interaktion gefunden werden. Stattdessen fand sich eine vergleichsweise hohe Zahl falsch-positiver Klone. Diese wiederum wurden in einem zweiten “Zwei-Hefen-Hybrid-System“ getestet. In Zukunft wird ein neues Konstrukt als Köder verwendet werden. Hierbei wurde ein Tyrosin-Rest im zytoplasmatischen Anteil von CD23a durch Glutamat ersetzt. Das System wurde bereits dazu verwendet, die Interaktion zwischen CD23 und p59fyn - einem Mitglied der Src-Familie von Proteinkinasen, welches mit CD23a assoziiert sein soll – zu testen. Jedoch konnte im CytoTrap “Zwei-Hefen-Hybrid-System“ keine Wechselwirkung nachgewiesen werden. Zusammenfassend zeigt das zentrale Ergebnis der Arbeit, dass Pax-5 der Schlüsselregulator ist, der die B-Zell-spezifische Expression von CD23a ermöglicht. Zusätzlich wurde ein “Zwei-Hefen-Hybrid-System“ etabliert, mit dem zytoplasmatische Interaktionspartner für die CD23 Isoformen gefunden werden können.
N2  - Two isoforms of human CD23 (CD23a and CD23b) have been described. They differ by only 6-7 residues in the N-terminal cytoplasmic tail. CD23a is restrictively expressed on B-cells while CD23b is inducible on B-cells, as well as monocytes, eosinophils, macrophages and a variety of other cell types, after IL-4 stimulation. The two isoforms seems to have different functions. CD23a appears to be the isoform associated with endocytosis of IgE immune complexes and mediating antigen presentation on B-cells. CD23b has a phagocytosis motif and seems to be involved in the phagocytosis of IgE-coated particles, cytokine release and the generation of superoxides. Previous studies indicate that the two isoforms connect to different signal transduction pathways. Comparing the cells that express only one or both CD23 isoforms suggests that CD23b is involved in upregulating cAMP and iNOS, whereas CD23a mediates an increase in intracellular calcium. In the main part of the study we investigated how the CD23a B-cell specific expression is regulated. Pax-5 is a B-cell restricted transcription factor with an essential role in early and late B-cell development. Putative Pax-5 binding sites have been predicted in the CD23a proximal promoter. Analyses of the CD23a promoter revealed three putative Pax-5 binding sites with more than 50% homology to the consensus sequence. One of these sites, named CD23-1 can compete a high affinity Pax-5 binding site or can directly bind Pax-5 protein in electrophoretic mobility shift assays. Introducing mutations into this site abrogates the binding. A different approach, in which overlapping peptides covering the length of the CD23a promoter were tested in competition assays against a high affinity binding site, also revealed CD23-1 as the only site that directly binds Pax-5 protein. Expression of Pax-5 in 293 cells resulted in a 7-fold activation of a CD23a core promoter construct. Co-transfection together with STAT6 showed that Pax-5 cooperates with this transcription factor in enhancing the level of transcription of a CD23a extended promoter construct. Most importantly, ectopic expression of Pax-5 in the monocytic cell line U-937 that regularly expresses only the CD23b isoform enabled a significant CD23a expression after stimulation with IL-4 and PMA. Our results suggest that Pax-5 is a key regulator of the B-cell restricted expression of the CD23a isoform. In the second part of the project, we used a yeast two-hybrid system (CytoTrapTM from Stratagene) in order to look for cytoplasmic interaction partners for the CD23 receptor. The system was established in order to reach a high efficiency of transformation and different bait vector constructs were made. The screening was performed using a human spleen library cloned in the target vector of the system. The first bait constructs used (pSosCD23a and pSosCD23b) expressed the very short (22 amino acids) cytoplasmic tails of the isoforms at the C-terminal end of the fusion protein (human SOS). Improved bait constructs, (pSosCD23a+Linker and pSos CD23b+Linker) expressed the cytoplasmic tail of CD23a/b at the N-terminal side of the human SOS and had in consequence the N-terminal part free as a bait, as it occurs in vivo. A flexible linker region separated the fusion proteins in order to make the small amino acid bait chain more obvious. Approximately three million library clones were screened with these various constructs. No “true positive” interaction was detected. A relatively high number of “false positive” clones were obtained and checked in another two-hybrid system. A new bait construct, in which the tyrosine residue in the cytoplasmic tail of CD23a was replaced by a glutamic acid residue will be used for future screening. The system was also used in order to test the interaction between CD23 and p59fyn, a member of the Src family of protein kinases that was mentioned to associate with CD23a. No interaction was detected by using the CytoTrap two-hybrid system. In conclusion, the key result of the study demonstrates that Pax-5 is a main regulator of the B-cell specific expression of the CD23a isoform. In addition, a two-hybrid system was established and employed in order to look for cytoplasmic interaction partners for CD23.
KW  - Antigen CD23
KW  - Promotor <Genetik>
KW  - Genregulation
KW  - CD23
KW  - Pax-5
KW  - Zwei-Hefen-Hybrid-System
KW  - Promotor Regulation
KW  - CD23
KW  - Pax-5
KW  - promoter regulation
KW  - two-hybrid system
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-5556
ER  - 
TY  - THES
A1  - Jha, Mithilesh Kumar
T1  - Protein Kinase A regulates GATA-3 dependent Activation of IL-5 Gene Expression in T Helper Lymphocytes
T1  - XX
N2  - Die durch Agentien wie IL-1&#945;, Prostaglandine oder Forskolin induzierte Erhöhung von intrazellulärem zyklischem Adenosin-Monophosphat (cAMP) in T-Lymphozyten inhibiert die Synthese Th1-typischer Zytokine und stimuliert die Synthese Th2-typischer Zytokine. Die für die cAMP-vermittelte Induktion von Th2-Zytokinen verantwortlichen Signaltransduktionskaskaden sind bisher nur unvollständig aufgeklärt. Deshalb konzentrierte sich meine Dissertation auf die Erforschung des cAMP-Signalweges in primären T-Helferzellen. Während die Induktion muriner EL-4 T-Zellen mit Forskolin sowohl zur Aktivierung Th2-typischer als auch zur Inhibierung Th1-typischer Lymphokine führt, kann die ektopische Expression einer katalytisch aktiven Proteinkinase A (PKA) zwar die Synthese von Th2-typischen Lymphokinen stimulieren, nicht jeder die Expression Th1-typischer Lymphokine inhibieren. Dies bedeutet, dass die Aktivierung von PKA selektiv an der Stimulation der Th2-Lymphokinexpression beteiligt ist, während andere, cAMP-abhängige Signaltransduktionswege zur Inhibierung Th1-typischer Lymphokine führen. Durch vergleichende Analysen verschiedener Th-Zellen konnte im Rahmen dieser Arbeit gezeigt werden, dass durch aktive PKA in Th0- und Th2, nicht jeder in Th1-Zellen die Expression von IL-5 erhöht wird. Dieses Phänomen ist wahrscheinlich auf die unterschiedliche Konzentration des Transkriptionsfaktors GATA-3 zurückzuführen. So kommt GATA-3 in Th2-Zellen in hoher, in Th0-Zellen in geringerer und in Th1-Zellen in sehr geringer Konzentration vor. Die ektopische Expression von GATA-3 in Th1-Zellen induziert die Synthese Th2- typischer Lymphokine, die durch erhöhte cAMP-Konzentration oder durch aktive PKA noch verstärkt werden kann. Untersuchungen bezüglich des Einflusses erhöhter cAMP-Spiegel auf Th2- Lymphokine in der Th2-Zelllinie D10 zeigten, dass erhöhte cAMP-Konzentrationen nicht die PKA-Aktivität, sondern vielmehr die Aktivität der p38-Kinase stimuliert. Diese Aktivierung führt zur Phosphorylierung von GATA-3 und dadurch zur Induktion der IL-5- und IL-13-Expression (Chen et al., 2000). In primären T-Helferzellen, die im Mittelpunkt der hier vorgelegten Arbeit standen, konnte beobachtet werden, dass bereits die Expression der katalytischen Untereinheit &#945; der PKA ausreichend für eine optimale IL-5-Expression in Th0-Zellen ist. Die Beobachtung, dass primäre Th2-Zellen sowohl auf die Behandlung mit dem spezifischen PKA-Inhibitor H-89 als auch auf die ektopische Expression der negativ wirkenden Untereinheit 1 der PKA mit signifikant verminderter IL-5-Produktion reagierten, unterstreicht die wichtige Rolle aktiver PKA bei der Regulation des IL-5 Gens. Zusammenfassend konnte in dieser Arbeit durch die Untersuchung verschiedener primärer CD4+ T-Lymphozyten, einschließlich der auch in vivo IL-5 produzierenden Th2-Zellen, gezeigt werden, dass der Adenylzyklase/cAMP/PKASignaltransduktionsweg bedeutend für die IL-5 Genexpression in primären Th2-Zellen und somit auch wichtig für deren Effektorfunktion ist.
N2  - Elevation of intracellular cAMP in T lymphocytes, induced by agents such as IL-1&#945;, prostaglandins or forskolin, inhibits Th1-type cytokine production but stimulates Th2-type cytokine production. The signaling pathway engaged in cAMP-mediated induction of Th2 lymphokines remains obscure and therefore my doctoral work was focused on the elucidation of cAMP pathway in primary Th lymphocytes. While forskolin treatment of EL-4 cells led both to an activation of Th2 lymphokines and inhibition of Th1 lymphokines, ectopic expression of catalytically active PKA stimulated Th2 lymphokines but failed to inhibit Th1 lymphokine expression. Thus, the PKA activity is selectively involved in the stimulation of Th2 lymphokine expression whereas other cAMP-dependent pathway(s) appears to downregulate Th1 lymphokines. By investigating different types of primary murine Th cells, it was found that active PKA enhanced IL-5 expression only in Th0 and Th2 but not in Th1 cells. This is likely due to the different levels of GATA-3 whose expression is high in Th2, moderate in Th0 and very low in Th1 cells. Ectopic expression of GATA-3 in Th1 cells induced Th2 lymphokine expression which could be further enhanced by increased cAMP levels or PKA activity. Investigations on the role of increased cAMP levels on Th2 lymphokines in D10 cells, a Th2-type cell line, led to the conclusion that elevated cAMP concentrations do not stimulate PKA but p38 activity which, through phosphorylation of GATA-3, appeared to induce IL-5 and IL-13 expression (Chen et al., 2000). While focusing on primary Th lymphocytes, it was observed that expression of the catalytic subunit &#945; of PKA is sufficient for optimal IL-5 expression in primary Th0 cells. In addition, downregulation of IL-5 production in primary Th2 cells by the treatment with low concentrations of H-89, a PKA specific inhibitor, as well as by the ectopic expression of a negatively acting version of regulatory PKA subunit I demonstrates that active PKA plays an important role in IL-5 gene regulation. These findings using different types of primary CD4+ T lymphocytes, including Th2 cells, the one likely to represent the native IL-5 producers in vivo, demonstrates that the adenylyl cyclase/cAMP/PKA signaling pathway plays an important role in IL-5 gene expression in primary Th2 cells. Thus the importance of cAMP/PKA signaling pathway in Th2 effector function was established during this doctoral research work.
KW  - PKA
KW  - IL-5
KW  - cAMP
KW  - Th
KW  - Forskolin
KW  - PKA
KW  - IL-5
KW  - cAMP
KW  - Th
KW  - Forskolin
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-5281
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schwärzel, Martin
T1  - Localizing engrams of olfactory memories in Drosophila
T1  - Lokalisation von Duftgedächtnissen in Drosophila
N2  - Zars and co-workers were able to localize an engram of aversive olfactory memory to the mushroom bodies of Drosophila (Zars et al., 2000). In this thesis, I followed up on this finding in two ways. Inspired by Zars et al. (2000), I first focused on the whether it would also be possible to localize memory extinction.While memory extinction is well established behaviorally, little is known about the underlying circuitry and molecular mechanisms. In extension to the findings by Zars et al (2000), I show that aversive olfactory memories remain localized to a subset of mushroom body Kenyon cells for up to 3 hours. Extinction localizes to the same set of Kenyon cells. This common localization suggests a model in which unreinforced presentations of a previously learned odorant intracellularly antagonizes the signaling cascades underlying memory formation. The second part also targets memory localization, but addresses appetitive memory. I show that memories for the same olfactory cue can be established through either sugar or electric shock reinforcement. Importantly, these memories localize to the same set of neurons within the mushroom body. Thus, the question becomes apparent how the same signal can be associated with different events. It is shown that two different monoamines are specificaly necessary for formation of either of these memories, dopamine in case of electric shock and octopamine in case of sugar memory, respectively. Taking the representation of the olfactory cue within the mushroom bodies into account, the data suggest that the two memory traces are located in the same Kenyon cells, but in separate subcellular domains, one modulated by dopamine, the other by octopamine. Taken together, this study takes two further steps in the search for the engram. (1) The result that in Drosophila olfactory learning several memories are organized within the same set of Kenyon cells is in contrast to the pessimism expressed by Lashley that is might not be possible to localize an engram. (2) Beyond localization, a possibible mechanism how several engrams about the same stimulus can be localized within the same neurons might be suggested by the models of subcellular organisation, as postulated in case of appetitive and aversive memory on the one hand and acquisition and extinction of aversive memory on the other hand.
N2  - Troy Zars und seine Mitarbeiter konnten für das olfaktorische Elektoschockgedächtnis von Drosophila zum ersten mal die Spur eines Duftgedächtnisses in den Pilzkörpern (PK) lokalisieren. Darauf aufbauend stelle ich nun in dieser Arbeit zwei Fragen: 1. Wäre es möglich auch den Prozess der Auslöschung dieses Gedächtnissen zu lokalisieren? Obwohl die Verhaltensphysiologie der Gedächtnisauslöschung sehr gut charakterisiert sind weiss man sehr wenig über die daran beteiligten molekularen Signalmechanismen und Strukturen. In Anlehnung an die Arbeit von Zars et al. (2000) kann ich zeigen, dass sowohl die Speicherung wie auch die Auslöschung dieses Gedächt-nisses in den gleichen Kenyonzellen der PK geschieht. Diese gemeinsame zelluläre Lokalisierung legt ein Model nahe, in dem die wiederholte Präsentation des mit Elektro-schock assoziierten Duftes während der Auslöschung, intrazellulär auf die gleichen Signalwege wirkt die auch für die Bildung des Duftgedächtnisses notwendig sind. 2. Wäre es möglich auch die Spur eines attraktive Duftgedächtnisses zu lokalisieren? Ich kann zeigen, dass Gedächtnisse über den gleichen Duft sowohl attraktiv als auch repulsiv sein können, je nachdem ob Zucker oder Elektroshock während der pavlovschen Konditionierung benutzt wird. Beide Gedächtnisse sind im gleichen Satz von Kenyonzellen lokalisiert. Dies wirft die Frage auf, wie das gleiche Duftsignal mit zwei verschiedenen Ereignissen (Zucker und Elektroschock) assoziiert werden kann. Es zeigt sich, dass zwei unterschiedliche Monoamine jeweils spezifisch für das Anlegen eines der beiden Gedächtnisse verantwortlich sind; Dopamin für das Electroschockgedächtnis und Octopamin für das Zuckergedächtnis. Berücksichtigt man wie Duftreize in den PK kodiert sind, ergibt sich ein Model bei dem zwar beide Spuren in einer Zelle lokalisiert sind, diese jedoch durch die Nutzung unterschiedlicher subzellulärer Bereiche voneinander getrennt werden. Jeweils einer dieser Bereiche wäre durch Dopamin moduliert, der andere durch Octopamin. Das Fazit dieser Studie ist, dass zwei wichtige Punkte bei der Lokalisierung von Gedächtnis-spuren aufgezeigt wurden. (1) Die Tatsache, dass beim Duftlernen von Drosophila mehrere Spuren verschiedener Duftgedächtnisse lokalisiert worden sind widerlegt die von Lashley aufgestellte Behauptung, dass Gedächtnisse nicht lokalisierbar sind. (2) Verschiedene Spuren können für den gleichen Duft in den gleichen Zellen angelegt werden, sofern man eine subzelluläre Organisation annimmt, wie sie sowohl für Zucker- und Elektroschockgedächtnis, als auch Gedächtnisbildung und Auslöschen vorgeschlagen werden
KW  - Taufliege
KW  - Gedächtnis
KW  - Lernen
KW  - Signaltransduktion
KW  - Gedächtnis
KW  - Verhalten
KW  - Catecholamine
KW  - Signaltransduktion
KW  - Lernen
KW  - Memory
KW  - Behaviour
KW  - catecholamines
KW  - signaltransduction
KW  - learning
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-5065
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hassouneh, Mohammed H.
T1  - Interpretation of Potential Fields by Modern Data Processing and 3-dimensional gravity Modeling of the Dead Sea Pull-Apart Basin / Jordan Rift Valley (JRV)
N2  - This work presents the analysis, 3D modeling and interpretation of gravity and aeromagnetic data of Jordan and Middle East. The potential field data delineate the location of the major faults, basins, swells, anticlines, synclines and domes in Jordan. The surface geology of Jordan and the immediate area east of the Rift is dominated by two large basins, the Al-Jafr basin in the south and the Al-Azraq-Wadi as Sirhan basin to the northeast. These two basins strike southeast-northwest and are separated by an anticlinal axis, the Kilwah-Bayir swell. The Karak Wadi El Fayha fault system occurs along the western flank of the swell. The Swaqa fault occurs on the southwest hinge of Al-Azraq basin and the Fuluq fault occurs on its northeast hinge. In the south west of Jordan, Wadi Utm-Quwaira and Disi-Mudawara fault zones are shown clearly in the aeromagnetic and gravity maps. The previous major faults are well correlated with the structural map of Jordan published by Bender (1968). 3D modeling of gravity data in the Dead Sea basin (DSB) was used together with existing geological and geophysical information to give a complete structural picture of the basin. The 3D models of the DSB show that the internal structure of the Dead Sea basin (DSB) is controlled by longitudinal faults and the basin is developed as a full graben bounded by sub-vertical faults along its long sides. In the northern planes of the 3D model, the accumulation of Quaternary (salt and marl) and Mesozoic (pre-rift) sediments are thinner than in the central and southern planes of the model. In the northern planes, the thickness of the Quaternary sediments is about 4 km, 5 km in the southern planes and it exceeds 8 km in the central planes of the DSR. The thickness of the pre-rift sediments reaches 10-12 km in the northern and southern planes and exceeds 15 km in the central planes of the DSR. The planes of the 3D models show that the depth to the crystalline basement under the eastern shoulders of the DSR is shallower than those beneath the western shoulders. It is about 3-5 km beneath the eastern shoulders and 7-9 km under the western shoulder of the DSR. The gravity anomaly maps of residual and first derivative gravity delineate the subsurface basins of widely varying size, shape, and depth along the Rift Valley. The basins are created by the combination of the lateral motion along a right-tending step over and normal faulting along the opposite sides. Al Bakura basin occupies the upper Jordanian River valley and extends into the southern Tiberias Lake. Bet Shean basin to the south of Al Bakura basin plunges asymmetrically toward the east. The Damia basin, comprising the central Jordan Valley and Jericho areas to the north of the Dead Sea is shallow basin (~600-800m deep). The Lisan basin is the deepest basin in the Rift. The 3D gravity models indicate a maximum of ~12 km of basin fill. Three basins are found in Wadi Araba area, Gharandal, Timna (Qa'-Taba) and Aqaba (Elat) basin. The three basins become successively wider and deeper to the south. The three regional gravity long E-W profiles (225 km) from the Mediterranean Sea crossing the Rift Valley to the east to the Saudi Arabia borders, show the positive correlation between topography and free air anomaly and strong negative Bouguer anomaly under the central part of the Dead Sea Basin (DSB) and normal regional Bouguer anomaly outside of the DSB in the transform valley. Depth to the top of the bedrock in the under ground of Jordan was calculated from potential field data. The basement crops out in the south west of Jordan and becomes deeper to northwards and eastwards to be about ~ 8 km below ground surface in the Risha area.
N2  - In der vorliegenden Arbeit wird die Analyse gravimetrischer und aeromagnetischer Daten aus dem Gebiet Jordaniens und des umgebenden Teils des mittleren Ostens mittels 3D Modellierung vorgestellt. Die Variationen der Potentialfelder folgen systematisch den Hauptstörungen, Becken, Schwellen, Faltenstrukturen und Dome in Jordanien. Die Oberflächengeologie Jordaniens und der Gebiete unmittelbar östlich der Riftzone werden von zwei großen Beckenstrukturen dominiert: Das Al-Jafr Becken im Süden und das Al-Azraq-Wadi (auch Sirhan Becken) im Nordosten. Diese Becken streichen SE-NW und sind durch eine Antiklinalstruktur, die Kilwah-Bayir Schwelle separiert. Das Karak Wadi El Fayha Störungssystem liegt im Bereich der westlichen Flanke der Schwelle. Im Südwesten grenzt die Swaqa Störung, im Nordosten die Fuluq Störung das Al al-Azraq Becken ab. Im Südwesten Jordaniens können auf den erstellten aeromagnetischen und gravimetrischen Plänen klar die prominenten Stö- rungszonen Wadi Utm-Quwaira und Disi-Mudwara nachgewiesen werden. Alle diese geophysikalisch indizierten tektonischen Elemente korrelieren gut mit den geologischen Aufnahmen von Bender (1968). 3D Modellierung der gravimetrischen Anomalie des Toten Meer Beckens (DSB) im GIS mit geologischer, seismischer und (Bohrloch) geophysikalischer Information wurde eingesetzt, um eine komplette Darstellung der Strukturen des Beckens zu erzielen. Die 3D-Modelle des DSB zeigen, dass die interne Beckenstruktur von Längsstörungen kontrolliert werden und das Becken als Vollgraben ausgebildet ist. Beide Grabenflanken werden von subvertikalen Randbrüchen begrenzt. In den Nord- Schnitten des Modells ergeben sich für die Akkumulation der Quartären Grabenfüllung (Salz und Mergel) mit etwa 4 km ebenso wie der der Mesozoischen (prä-Rift) Sedimente mit etwa 10 km geringere Mächtigkeiten als in den südlichen Schnitten. Hier liegen die Mächtigkeiten der Quartären Grabenfüllung bei etwa 5 km und die des Mesozoikums bei über 12 km. Die maximale Mächtigkeiten werden allerdings in zentralen Schnittlagen des Modells errechnet, wo das Quartär mit über 8 km und das mesozoikum mit über 15 km modelliert wurde. Im Modell des DSB liegt das kristalline Basement in der östlichen Grabenschulter mit 3-5 km deutlich flacher als mit 7-9 km unter der westlichen Grabenschulter. Die Anomaliepläne der Schwere, sowie die der ersten Ableitung weisen auf viele, oberflächlich nicht erkennbare Teilbeckenstrukturen im Verlauf des Riftes hin. Diese Becken werden durch die Kombination der Blattverschiebung mit dextralem "Stepp over" und Abschiebungen erklärt. Das Al Bakura Becken nimmt den oberen Bereich des Jordan Tales ein und dehnt sich bis in den Bereich des Tiberias See aus. Das südlich anschließende Bet Shean Becken taucht assymetrisch nach Ost ab. Das Damia Becken, im zentralen Jordan Tal und im Gebiet von Jericho, oberhalb des Toten Meeres gelegen, ist mit einer Tiefe von 600-800m eine sehr flache Struktur. Im nach Süden anschließenden Lisan Becken kann nach der Modellierung eine Sedimentfüllung von etwa 12 km angenommen werden. Im Bereich des Wadi Araba konnten drei weitere Becken wurden aus der Modellierung abgeleitet werden (Gharandal, Timna (Qa-Taba) und Aqaba (Elat), die alle zum Süden hin weiter und tiefer werden. Die drei regionalen E-W Schwereprofile (225 km Gesamtlänge) vom Mittelmeer über das Tote Meer bis zur Grenze von Saudi Arabien zeigen eine positive Korrelation zwischen der Topographie und der Freiluftanomalie sowie eine starker negative Bougueranomalie im Bereich des zentralen DSB. Außerhalb des DSB im Rifttal ist die Bouguerschwere normal. Die Tiefenlage der Kristallinbasis im Untergrund von Jordanien wurde aus den Daten der Aeromagnetik berechnet. Das Basement ist im Südwesten Jordanien aufgeschlossen und seine Tiefenlage nimmt sukzessive nach Norden und Osten auf etwa 8 km im Raum von Risha zu.
KW  - Jordantal
KW  - Grabenbruch
KW  - Becken <Geologie>
KW  - Dreidimensionale Rekonstruktion
KW  - Totes Meer
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-4834
ER  - 
TY  - THES
A1  - Christensen, Morten Overby
T1  - Dynamics of human DNA Topoisomerases I and II
T1  - Dynamic von Human DNA Topoisomerases I and II
N2  - The first goal of this study was to develop cell lines with a stable expression of bio-fluorescent topo II and topo I. This was successfully achieved using a bicistronic vector system. Control experiments showed that proteins of expected size were expressed, and that GFP-tagged topos I, IIa, and IIb were active in the cells and fully integrated in the endogenous pools of the enzymes. These cell-lines provided a novel tool for investigating the cell biology of human DNA topoisomerases. Our most important finding was, that both types of mammalian topoisomerases are entirely mobile proteins that are in continuous and rapid flux between all compartments of the nucleus and between the cytososl and the chromosomes of mitotic cells. This was particularly surprising with regard to topo II, which is considered to be a structural component of the nuclear matrix and the chromosome scaffold. We must conclude that if this was the case, then these architectural structures appear to be much more dynamic than believed until now. In this context it should also be mentioned, that the alignment of topo II with the central axes of the chromosome arms, which has until now been considered a hall-mark of the enzyme’s association with the chromosomal scaffold, is not seen in vivo and can be demonstrated to be to some extent an artefact of immunohistochemistry. Furthermore, we show that the two isoforms of topo II (a and b) have a different localisation during mitotic cell division, supporting the general concept that topo II functions at mitosis are exclusively assigned to the a-form, whereas at interphase the two isoenzymes work in concert. Despite unrestricted mobility within the entire nuclear space, topoisomerases I and II impose as mostly nucleolar proteins. We show that this is due to the fact that in the nucleoli they are moving slower than in the nucleoplasm. The decreased nucleolar mobility cannot be due to DNA-interactions, because compounds that fix topoisomerases to the DNA deplete them from the nucleoli. Interestingly, the subnucleolar distribution of topoisomerases I and II was complementary. The type II enzyme filled the entire nucleolar space, but excluded the fibrial centers, whereas topo I accumulated at the fibrial centers, an allocation directed by the enzyme’s N-terminus. During mitosis, it also mediates association with the nucleolar organising regions of the acrocentric chromosomes. Thus, topo I stays associated with the rDNA during the entire cell-cycle and consistently colocalizes there with RNA-polymerase I. Finally, we show that certain cancer drugs believed to act by stabilising covalent catalytic DNA-intermediates of topoisomerases, do indeed immobilize the enzymes in living cells. Interestingly, these drugs do not target topoisomerases in the nucleoli but only in the nucleoplasm.
N2  - Diese Arbeit hatte zunächst zum Ziel, humane Zelllinien zu etablieren, in denen GFP-Chimären der humanen DNS-Topoiosmerasen I, IIa und IIb stabil und constitutiv exprimiert werden. Dies wurde mit Hilfe eines bicistronischen Expressionsvektors erreicht, der eine quasi physiologische Expression der GFP-Chimären in humanen Zellen ermöglichte. Wir zeigen, dass die chimärischen Proteine die erwartete Größe haben, aktiv sind, und vollständig in die jeweiligen endogenen Enzympopulationen integriert werden. Damit halten wir ein ideales Werkzeug zur Untersuchung der Zellbiologie der Topoisomerasen in Händen. Sowohl Topoisomerase I, als auch die beiden Typ II-Enzyme innerhalb des Zellkerns vollständig mobil sind und zwischen Nukleoplasma und Nukleolen, sowie zwischen Zytosol und Chromosmen mitotischer Zellen ständig austauschen. Dieser Befund ist insbesondere hinsichtlich der Topoisomerase II erstaunlich, da man bisher davon ausgeht, dass dieses Enzym eine zentrale Rolle bei der Konstituierung der Kernmatrix bzw. des Chromosomengerüstes spielt, was mit einem vollständig und rasch beweglichen Protein unvereinbar scheint. Falls Topoisomerase II tatsächlich eine solche Rolle spielen sollte, müssen die Kernmatrix und das Chromosomengerüst sehr viel dynamischere Strukturen sein, als bisher angenommen. Es sei in diesem Zusammenhang auch darauf hingewiesen, dass wir in der lebenden Zelle keine Konzentrierung der Topoisomerase entlang der zentralen Längsachsen der Chromosmenarme gesehen haben, was bisher als Markenzeichen von deren Gerüstfunktion galt. Vielmehr konnten wir zeigen, dass eine solche axiale Anordnung überwiegend ein Artefakt immunhistologischer Methoden darstellt. Wir zeigen weiterhin, dass die beiden Isoformen der Topoisomerase II (a und b) während der Zellteilung unterschiedlich lokalisiert sind, was mit dem generellen Konzept zusammenpasst, dass nur die a-Form mitotische Funktionen wahrnimmt, während die beiden Isoenzyme in der Interphase konzertiert arbeiten. Ungeachtet ihrer unbegrenzten Mobilität innerhalb des gesamten Zellkerns, imponieren Topoiosmerase I und II in der lebende Zelle als überwiegend nukleoläre Proteine, was damit zusammenhängt, dass sie sich hier etwas langsamer bewegen, als im Nukleoplasma. Diese relative Abbremsung kann nicht auf DNS-Interaktionen beruhen, weil chemische Susbtanzen, die Topoisomerasen an der DNS fixieren, eine Entleerung der Nukleolen bewirken. Interessanterweise ist die subnukleoläre Verteilung von Topoisomerase I und II komplementär. Die Typ II- Enzyme füllen den gesamten nukleolären Raum aus, sparen aber die fibrillären Zentren aus, während das Typ I- Enzym fast ausschließlich an den fibrillären Zentren zu finden ist. Diese Assoziation wird durch den N-Terminus des Enzyms vermittelt, der darüber hinaus während der Mitose auch die Bindung an die nukelolären Organisationszentren der akrozentrischen Chromosomen bewirkt. So bleibt Topoisomerase I über den gesamten Zellzyklus hinweg mit der rDNS physisch verbunden und kolokalisiert hier mit der RNS-Polymerase I. Schließlich konnten wir zeigen, das bestimmte Tumnortherapeutika, von denen man annimt, dass sie über eine Stabilisierung der kovalenten katalytischen DNS-Intermediate der Topoiosmerasen wirken, diese Enzyme in der lebenden Zelle tatsächlich immobil machen. Interssanterweise treffen diese Substanzen überwiegend im Nukleolplasma und nicht in den Nukleolen.
KW  - Mensch
KW  - DNS-Topoisomerasen
KW  - Molekulargenetik
KW  - Topoisomerase I
KW  - Topoisomerase II
KW  - Mobilitet
KW  - Drogen
KW  - Krebs
KW  - Topoisomerases I
KW  - Topoisomerase II
KW  - Mobility
KW  - Drugs
KW  - Cancer
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-4927
ER  - 
TY  - THES
A1  - Sitaru, Ana Gabriela
T1  - Modulation of the T cell response with MHC class I peptides and their analogues
T1  - Modulation der T-Zell-Reaktivität durch MHC-Klasse-I Peptide und ihre Varianten : Perspektiven für eine antigen-spezifische Therapie in der Transplantation
N2  - Transplantation is now firmly established as a therapeutic approach to extend and improve the life of patients in the final stages of organ failure. It has been demonstrated that transplantation between genetically non-identical individuals leads to the activation of the recipient’s alloimmune response as a major determinant of transplant outcome. T cell recognition of foreign MHC molecules plays a key role in initiating and sustaining allograft rejection. To prevent the risk of rejection, patients are given immunosuppressive drugs, which are non-specific and have major side-effects (infections, malignancies). It has been shown that the alloreactive T cells specifically recognize donor MHC-derived peptides. This implies that it may be possible to develop antigen-specific strategies in order to modulate the alloimmune response by peptide analogues and specifically altered peptide ligands. The purpose of this study was to explore the potential of “recipient-adapted” analogues from the dominant MHC class I peptide to modulate the alloimmune response. Beside the significant role of donor dominant determinants in the rejection process, we tested seven 13-to-24-mer peptides from the Wistar-Furth MHC class I molecule (WF, RT1.Au) for their possible immunogenicity in a fully MHC-mismatched WF to Lewis (LEW, RT1l) rat strain combination. Secondly, the immunodominant allopeptide was selected to generate analogues in order to investigate their modulatory capacity. All peptides were tested in vitro in a standard proliferation assay and in vivo using a heterotopic heart transplantation model. Our findings show that five peptides (P1-P5) were able to induce specific T cell proliferation in LEW responders. Furthermore, we found a hierarchical distribution of the determinants: peptide P1 as a good candidate for the immunodominant determinant, while P2, P3, P4, and P5 as subdominant epitopes and the other two peptides, P6 and P7, as non-immunogenic determinants of WF MHC class I molecule. Furthermore, the dominance of P1 was confirmed by the strong proliferation induced after immunization with a mixture of peptides in the presence of P1. This hierarchical distribution of the proliferative response correlated with the cytokine production. Peptide P1, comprising only 3 allogeneic amino acids (L5, L9, and T10) induced the strongest T cell proliferation and produced high levels of cytokines, especially IL-2 and IFN-g. In addition, the immunodominance of peptide P1 was confirmed by the significant reduction in the allograft survival time in comparison to the non-immunized control animals. Since the TCR Vß repertoire of rejected graft-infiltrating cells in rejected allografts was similar to the profile observed after in vitro restimulation of P1-primed T cells, we concluded that peptide P1 is able to activate the alloreactive T cell population. Our results demonstrate the particular role of the dominant peptide P1 (residues 1-19) in the allograft rejection in WF to LEW rat strain combination. In the second set of experiments, we investigated the fine specificity of the dominant peptide P1-activated T cells using peptide analogues from P1. The “recipient-adapted” analogues were designed by changing the allogeneic RT1.Au amino acids (L5, L9, T10) one-by-one with the correspondent syngeneic RT1.Al amino acids (M5, D9, I10) in the sequence of peptide P1. The six peptide analogues (A1.1-A1.6) consisting of either one or two allogeneic amino acids were able to induce a specific T cell proliferative response and cytokine production. Analogue A1.5 with only one allogeneic amino acid (L5) was of particular interest because it induced a low T cell proliferation and high cytokine levels, especially IL-4 and IL-10. In addition, immunization with A1.5 did not influence the allograft survival time in comparison to the non-immunized LEW recipients. A1.5 was the only analogue able to down-regulate the proliferation of P1-primed T cells. Our results reveal that A1.5 is an MHC competitor as confirmed by the in vitro MHC competition assay and the inhibition of the negative effect of P1 on the allograft survival time when recipients were immunized with a mixture of P1 and A1.5. These findings suggest that it is possible to design peptide analogues, such as A1.5, which do not stimulate the dominant peptide P1-specific T cell population and even more, are able to block its presentation in the MHC molecule. In all, the results indicate that the specific suppression of indirect allorecognition can be achieved by using peptide analogues of the dominant allopeptide.
N2  - Ursache der Transplantatabstoßung ist in erster Linie die genetische Differenz im Haupthistokompatibilitätskomplex (MHC) zwischen Transplantatspender und Empfänger. Dabei stellen die aus den Fremd-MHC-Molekülen durch empfänger-eigene antigenpräsentierende Zellen prozessierten MHC-Peptide einen wichtigen Stimulus zur Aktivierung alloreaktiver T-Lymphozyten des Transplantat empfängers dar. Für die Transplantation bedeutsam ist, dass sowohl diese, als auch synthetische MHC-Peptide, wenn sie die genetische Differenz zwischen einer bestimmten Spender-Empfänger-Kombination repräsentieren, die Alloimmunantwort induzieren und damit die Abstoßung fördern. Das Ziel dieser Arbeit war, dass bereits in zahlreichen Experimentalmodellen für Autoimmunerkrankungen erfolgreiche Konzept der antigenspezifischen Immuntherapie mit Peptidvarianten oder altered peptide ligands auf die Transplantation zu übertragen. Anders als bei Autoimmunerkrankungen basiert die Alloimmunantwort aber nicht auf ein einyelnes Peptidantigen und darüber hinaus beeinflußt die jeweilige Spender-Empfänger-Kombination sehr stark dieses Peptidantigen-Repertoire. Um die Frage zu klären, welche der potentiellen MHC-Peptidantigene in der Alloimmunaktivierung dominieren, wurden Untersuchungen im Nagermodell für die allogene Spender-Empfänger-Kombination Wistar-Furth (WF, RT1u) und Lewis (LEW, RT1l) durchgeführt. Für die Transplantation wird erwartet, dass solche gezielt hergestellten Peptidvarianten sowohl die Aktivierung alloreaktiver T-Lymphozyten als auch weitere Funktionen, wie z. B. die Produktion von Cytokinen, hemmen. Dieser antigenspezifische, und wahrscheinlich auch nebenwirkungsfreie Therapieansatz könnte möglicherweise zur langfristigen Erhaltung der Transplantatfunktion führen. Durch Vergleich der Sequenzen für das MHC-Klasse-I Molekül beider Ratten-Stämme wurden für die a1 und a2 Domäne - dies ist der extrazelluläre, für die Bindung von Peptiden unterschiedlichster Herkunft verantwortliche Bereich des Moleküls - insgesamt 34 Positionen identifiziert, in denen beide Stämme unterschiedliche Aminosäuren aufweisen. Diese Differenzen werden von sieben synthetischen, mit den entsprechenden Bereichen des Spender MHC-Klasse-I Moleküls identischen MHC-Peptiden repräsentiert, welche zwischen 13 und 24 Aminosäuren lang sind. Die immunstimulierende Wirkung dieser Peptide (P1 bis P7) wurde im Proliferationsassay und im Transplantationsmodell bestimmt. Ausschließlich das Peptid mit der Bezeichnung P1 induzierte mit über 20.000 cpm die stärkste, mit einen Th1-dominierten Cytokinmuster (IL-2 und IFN-g) einhergehende T-Zellproliferation. Lewis-Empfänger, die vor der Transplantation mit diesem Peptid immunisiert wurden, stießen ihre von WF-Spendern stammenden heterotopen Herztransplantate beschleunigt ab. Von sieben potentiellen Peptidantigenen induzierte somit ausschließlich Peptid P1 eine dominante Alloimmunaktivierung und erscheint als Peptidantigen zur Herstellung von Peptidvarianten prädestiniert. P1 weicht in drei Aminosäurepositionen von der entsprechenden Sequenz der Lewis-Ratte ab. Durch sequentiellen Austausch dieser drei in der WF-Sequenz befindlichen allogenen Aminosäuren durch die entsprechenden syngenen Aminosäuren in der LEW-Sequenz führte zu sechs Peptidvarianten. Diese Empfänger-angepassten Varianten A1.1 bis A1.6 wurden anschließend auf ihre Fähigkeit untersucht, eine peptidspezifische T-Zellproliferation zu inhibieren, die möglicherweise mit einer protektiven Wirkung auf die Transplantatfunktion einhergeht. Von diesen Peptidvarianten induzierte nur Variante A1.5, sie besitzt noch eine allogene Aminosäure an Position 5, eine reduzierte T-Zellproliferation von 11.450 cpm, die mit einem Th2-dominierten Cytokinmuster (IL-4 und IL-10) korreliert. Zusätzlich hemmte A1.5 die Proliferation der P1-spezifischen T-Lymphozyten. Im Gegensatz zum Ausgangs-peptid P1 beeinflußte A1.5 nicht die Abstoßung heterotoper Herztransplantate und konnte, wurde es in Kombination mit P1 appliziert, die P1-induzierte Transplantatabstoßung verzögern. Um diese immunmodulatorische Fähigkeit der Variante A1.5 weiter zu untersuchen, wurde das Peptid in einem T-Zellrezeptor-Modulationsassay sowie in einem MHC-Kompetitionsassay getestet. Die Ergebnisse zeigten, dass A1.5 nicht die T-Zellproliferation über den T-Zellrezeptor inhibiert, sondern über die verstärkte Bindung an das MHC-Klasse-II Molekül, wodurch das Peptid P1 wahrscheinlich aus der Bindungstasche verdrängt wird. Dieses Ergebnis wurde von weiteren in vivo Daten unterstützt. Wurden beide Peptide getrennt und nicht im Gemisch appliziert, konnte A1.5 die abstoßungsinduzierende Wirkung von P1 nicht mehr kompensieren, und das Transplantat wurde zum gleichen Zeitpunkt nach Transplantation abgestoßen wie in P1-immunisierten Tieren.
KW  - Allotransplantatabstossung
KW  - Allopeptidb
KW  - immundominant
KW  - MHC-Klass I
KW  - Peptidanaloge
KW  - allograft rejection
KW  - allopeptide
KW  - immunodominant
KW  - MHC I
KW  - peptide analogs
Y1  - 2003
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-4561
ER  -