TY  - JOUR
A1  - Alzheimer, Mona
A1  - Svensson, Sarah L.
A1  - König, Fabian
A1  - Schweinlin, Matthias
A1  - Metzger, Marco
A1  - Walles, Heike
A1  - Sharma, Cynthia M.
T1  - A three-dimensional intestinal tissue model reveals factors and small regulatory RNAs important for colonization with Campylobacter jejuni
JF  - PLoS Pathogens
N2  - The Gram-negative Epsilonproteobacterium Campylobacter jejuni is currently the most prevalent bacterial foodborne pathogen. Like for many other human pathogens, infection studies with C. jejuni mainly employ artificial animal or cell culture models that can be limited in their ability to reflect the in-vivo environment within the human host. Here, we report the development and application of a human three-dimensional (3D) infection model based on tissue engineering to study host-pathogen interactions. Our intestinal 3D tissue model is built on a decellularized extracellular matrix scaffold, which is reseeded with human Caco-2 cells. Dynamic culture conditions enable the formation of a polarized mucosal epithelial barrier reminiscent of the 3D microarchitecture of the human small intestine. Infection with C. jejuni demonstrates that the 3D tissue model can reveal isolate-dependent colonization and barrier disruption phenotypes accompanied by perturbed localization of cell-cell junctions. Pathogenesis-related phenotypes of C. jejuni mutant strains in the 3D model deviated from those obtained with 2D-monolayers, but recapitulated phenotypes previously observed in animal models. Moreover, we demonstrate the involvement of a small regulatory RNA pair, CJnc180/190, during infections and observe different phenotypes of CJnc180/190 mutant strains in 2D vs. 3D infection models. Hereby, the CJnc190 sRNA exerts its pathogenic influence, at least in part, via repression of PtmG, which is involved in flagellin modification. Our results suggest that the Caco-2 cell-based 3D tissue model is a valuable and biologically relevant tool between in-vitro and in-vivo infection models to study virulence of C. jejuni and other gastrointestinal pathogens.
KW  - in vitro
KW  - stem cells
KW  - invasion
KW  - host
KW  - adhesion
KW  - epithelial cells
KW  - translocation
KW  - virulence
KW  - responses
KW  - microenvironment
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-229454
VL  - 16
IS  - 2
ER  - 
TY  - THES
A1  - Heinemann, Elena
T1  - Abrasions- und Adhäsiv-Verhalten fließfähiger Komposite im Rahmen der kieferorthopädischen Langzeitretention
T1  - Wear and shear bond strength of flowable composites with regard to the long-term retention in orthodontics
N2  - In dieser Arbeit wurden acht fließfähige Komposite auf das Abrasions und Abscherverhalten von fließfähigen Kompositen untersucht. Die Materialien Filtek Supreme XT, Transbond LR, Transbond Supreme LV, Tetric EvoFlow, Venus Diamond Flow, Vertise Flow, Gradia Direct LoFlo sind im ersten Teil auf Volumenverlust und Tiefenverlust sowohl nach 150.000 als auch nach 300.000 Zyklen getestet worden. Durch die Drei-Medien-Abrasion wurden die fließfähigen Komposite von einem Mohn-Wasser-Gemisch abradiert. Filtek Supreme XT, Transbond LR und Transbond Supreme LV erwiesen sich als besonders abrasionsstabil in Hinblick auf die Langzeitretenion im Mund. In dem zweiten Teil wurden diese acht Materialien auf die Abscherwiderstände untersucht. Es sollte der Einfluss von Temperaturwechseln im Sinne einer künstlichen Alterung geklärt werden und ob eine Zwischenschicht aus niederviskösem Komposit (Adhäsiv) bei fließfähigen Kompositen notwendig ist. Nach Durchführung des Versuches und Auswertung der Ergebnisse erreichten die Komposite mit einem geringeren Füllstoffanteil ohne Adhäsiv ebenso gute Werte wie mit Adhäsiv. Dagegen erzielten Komposite mit hohem Füllstoffanteil und geringer Viskosität, höhere Haftwerte mit Adhäsiv als Zwischenschicht. Besonders das Material Transbond LR bestätigt diese Aussage und erreicht als hochgefülltes Komposit mit einer Zwischenschicht aus Adhäsiv Spitzenwerte von 27,5MPa.
N2  - In this study eight flowable composites were tested in wear and shear-bond strength. The materials Filtek Supreme XT, Transbond LR, Transbond Supreme LV, Tetric EvoFlow, Venus Diamond Flow, Vertise Flow, Gradia Direct LoFlo were examined for loss of volume and loss of depth after 150.000 and 300.000 cycles. By the three-body-wear the flowable composites were worn by a poppy-water mixture. Filtek Supreme XT, Transbond LR and Transbond Supreme LV proved particularly resistant to abrasion with regard to the long-term retention in the mouth. In the second part, these eight materials were examined for shear bond strength. The influence of temperature changes as artificial aging has to be clarified and whether an intermediate layer of low viscous composite (adhesive) is required for flowable composites. After carrying out the test and evaluation of the results, the composites with lower filler content proved the same good results as without adhesive. In contrast, composites with high filler content and low viscosity, showed a higher bonding strength with adhesive as an intermediate layer. Particularly the material Transbond LR confirms this statement, and reaches as high-filled composite with an intermediate layer of adhesive peak values of 27.5 MPa.
KW  - Zahnmedizin
KW  - Kieferorthopädie
KW  - Abrasion
KW  - Abscherkraft
KW  - Drei-Medien-Abrasion
KW  - Temperaturwechselbad
KW  - Langzeitretention
KW  - wear
KW  - adhesion
KW  - thermocycling
KW  - orthodontics
KW  - long term retention
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-81228
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Emmert, M.
A1  - Witzel, P.
A1  - Heinrich, D.
T1  - Challenges in tissue engineering - towards cell control inside artificial scaffolds
JF  - Soft Matter
N2  - Control of living cells is vital for the survival of organisms. Each cell inside an organism is exposed to diverse external mechano-chemical cues, all coordinated in a spatio-temporal pattern triggering individual cell functions. This complex interplay between external chemical cues and mechanical 3D environments is translated into intracellular signaling loops. Here, we describe how external mechano-chemical cues control cell functions, especially cell migration, and influence intracellular information transport. In particular, this work focuses on the quantitative analysis of (1) intracellular vesicle transport to understand intracellular state changes in response to external cues, (2) cellular sensing of external chemotactic cues, and (3) the cells' ability to migrate in 3D structured environments, artificially fabricated to mimic the 3D environment of tissue in the human body.
KW  - chemotaxis
KW  - intracellular transport
KW  - cytoskeleton dynamics
KW  - adhesion
KW  - diffusion
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-191341
VL  - 12
IS  - 19
ER  - 
TY  - THES
A1  - Abele, Marion
T1  - Die Bedeutung des Zwei-Partner-Sekretionssystems für die Adhärenz von Meningokokken an Epithelzellen
T1  - The role of the two-partner secretion system in adhesion of meningococci to epithelial cells.
N2  - Das two-partner secretion-system (TPS-System) ist ein unter Gram-negativen Bakterien weit verbreiteter Weg der Proteinsekretion. Die als TpsA bezeichneten Exoproteine des TPS Systems benötigen ein spezifisches Partnerprotein (genannt TpsB) in Form eines kanalbildenden Transporters. Im sequenzierten Genom des Meningokokkenstammes MC58 finden sich fünf putative tpsA Gene, die als hemagglutinin/hemolysin-related protein (hrps) bezeichnete werden. Neben MC58 finden sich auch in den anderen sequenzierten Meningokokkenstämmen (FAM18, Z2491, alpha14) hrps. Diese weisen N-terminal Homologien zum filamentösen Hämagglutinin (FHA) von B. pertussis auf, das als TpsA-Protein des two-partner-secretion-system (TPS) aus der Zelle transportiert wird. In dieser Arbeit werden die hrps als hrpA Gene bzw. HrpA-Proteine bezeichnet. Alle sequenzierten Meningokokkenstämme verfügen über tpsB homologe Gene (hrpB), die jeweils in enger Nachbarschaft zu den hrpA Genen zu finden sind. Das Vorhandensein von hrpA und hrpB Genen deutet darauf hin, dass auch Meningokokken über ein funktionales TPS-System verfügen. Bei einer Dot-Blot-Analyse von 830 Meningokokkenstämmen aus einer bayerischen Trägerstudie mit Sonden spezifisch für die C-terminalen Bereiche der im Stamm MC58 gefundenen hrpA Gene hybridisierten 80% der ausgewerteten Stämme mit mindestens einer der Sonden. Stämme der hypervirulenten klonalen Komplexen (ST-8, ST-11, ST32, ST-44) zeigten sogar in über 99% eine positive Reaktion. Dagegen wiesen die nicht-hypervirulenten klonalen Komplexe zu 29% im Dot Blot kein hrpA auf, das homolog zu den hrpA Genen von Stamm MC58 ist, wobei es sich hierbei mehrheitlich (82%) um cnl Stämme handelte, so dass sich nur in 10% der untersuchten Kapsel-null-locus-Stämme (cnl) ein zu den hrpA Genen von MC58 homologes Gen nachweisen ließ. Mit der Hypothese, dass auch diese Stämme ein hrpA besitzen, welches sich im C-terimalen Anteil von denen des MC58 unterscheidet wurden in dieser Arbeit Dot Blots durchgeführt, deren Sonde spezifisch für das hrpB NMC0443 war. 97,6% der mit dieser Sonde untersuchten Stämme zeigten die Anwesenheit eines hrpB Homologs. Um die Vermutung zu bestätigen, dass allen hrpB Genen ein zugehöriges hrpA Gen benachbart liegt, wurden repräsentativ PCRs von häufigen klonalen Komplexen durchgeführt. Dabei konnte gezeigt werden, dass ein TPS-System sowohl in den hypervirulenten als auch den nicht-hypervirulenten klonalen Komplexen der Meningokokken vorkommt. Die vielfältigen Funktionen von bereits untersuchten TpsA Proteinen sind zumeist mit der Pathogenität der Bakterien assoziiert. In dieser Arbeit wurde ein möglicher Einfluss der HrpA Proteine auf die Adhäsion der Bakterien an humane Zellen untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass sowohl eine kapsellose, als auch eine kapsellose, LPS-trunkierte hrpA Deletionsmutante signifikant schlechter an Epithelzellen adhäriert als die parentalen Vergleichsstämme. Ebenso zeigten die analog durchgeführten Infektionsversuche mit der hrpB Deletionsmutante einen Adhärenzverlust, der jedoch nur für die unbekapselte und LPS trunkierte hrpB Deletionsmutante signifikant war. In dieser Arbeit ist es gelungen das HrpB Protein des Stammes 2120 in E. coli zu exprimieren und aufzureinigen, sodass die Entwicklung eines gegen HrpB gerichteten Antikörpers in Auftrag gegeben werden konnte. Mit Hilfe dieses Antikörpers sollen noch offene Fragen zur Synthese und dem Transport des HrpB Transportproteins beantwortet werden. Außerdem können weitere Untersuchungen zur Lage und Verteilung der HrpBs in der Meningokokkenmembran dazu beitragen, weiteren Aufschluss über die Komplexität von Pathogenität und Virulenz von N. meningitidis zu geben.
N2  - The two-partner secretion system (TPS sytem) is a widely distributed pathway for protein secretion in Gram-negative bacteria. The transport of the exoproteins, named TpsA requires a specific channel-forming transporter protein termed TpsB. The sequenced genome of the Neisseria meningitidis strain MC 58 harbors five putative tpsAs, annotated as hemagglutinin/hemolysin-related protein (hrps). In addition, there are hrps present in the sequenced strains FAM18, Z2491 and alpha14. These hrpAs show N-terminal sequence similarities to filamentous hemagglutinin (FHA) of B. pertussis, which represents the TpsA of the Bordetella TPS. According to their homology with FHA, the hrps are referred to as hrpA genes/ HrpA proteins (TpsA homologue), respectively. All sequenced strains of meningococci possess tpsB homologues genes (hrpB), closed to the hrpA genes, suggesting the presence of a functional TPS in N. meningitidis. A panel of 830 N. meningitidis isolated from healthy individuals was analyzed by dot blotting with specific probes for the C-terminal domain of strain MC58 hrpA genes. 80 % of the isolates were found to be positive for at least one of the probes. A positive signal could be demonstrated in over 99 % of the strains belonging to one of the known hypervirulent lineages (ST-8, ST-11, ST32, ST-44). Interestingly, the presence of a hrpA gene homologous to one of the MC58 hrpA genes could not be detected in 29 % of the non-hypervirulent lineages. Among those strains that did not hybridize with the probes, 82 % belonged to the clonal complex harboring the capsule null locus (cnl). We hypothesized that strains which were negative with the MC58 hrpA probes harbor undetected hrpA genes with C-terminal nucleotide sequences different from those present in strain MC58. Therefore, additional dot blots were performed with a probe specific for the highly conserved meningococcal hrpB gene NMC0443. Almost all strains (97,6%) hybridized with the probe specific for the hrpB gene. As genes for cognate HrpA protein and transporter protein are closely associated in known TPS systems, this hypothesis was tested by PCR of a selection of strains representing common clonal complexes. We showed that the TPS system is ubiquitously present in meningococci both in hypervirulent and non-hypervirulent lineages. Several TpsA proteins have been shown to contribute to virulence of bacteria. In this study we investigated the effect of HrpA proteins to adhesion of bacteria at epithelial cells. A hrpA deletion mutant displayed significantly reduced adherence to epithelial cells. This effect was observed in an unencapsulated background as well as unencapsulated background with truncated LPS. Similary designed studies with a hrpB deletion mutant resulted in reduced adherence, however only in the unencapsulated and LPS truncated background. In this study the HrpB protein was expressed and purified in E. coli and used for generation of an antiserum. This antiserum is available for further investigations concerning synthesis, transport, position and distribution of HrpB.
KW  - Würzburg / Institut für Hygiene und Mikrobiologie
KW  - Medizinische Mikrobiologie
KW  - Meningokokken
KW  - Zwei-Partner-Sekretionssystem
KW  - Adärenz
KW  - Epithelzellen
KW  - meningococci
KW  - two-partner secretion system
KW  - adhesion
KW  - epithelial cells
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-45369
ER  - 
TY  - THES
A1  - Drechsler, Patrick Hans
T1  - Mechanics of adhesion and friction in stick insects and tree frogs
T1  - Mechanik der Adhäsion und Reibung von Stabheuschrecken und Baumfröschen
N2  - Many arthropods and vertebrates can cling to surfaces using adhesive pads on their legs. These pads are either smooth and characterised by a specialised, soft cuticle or they are hairy, i.e. densely covered with flexible adhesive setae. Animals climbing with adhesive organs are able to control attachment and detachment dynamically while running. The detailed mechanisms of how tarsal pads generate adhesive and frictional forces and how forces are controlled during locomotion are still largely unclear. The aim of this study was to clarify the attachment mechanism of smooth adhesive pads as present in many insects and tree frogs. To understand the function of these fluid-based adhesive systems, I characterized their performance under standardized conditions. To this end, experiments were conducted by simultaneously measuring adhesion, friction, and contact area in single adhesive pads. The first result of this study showed that friction in stick insect attachment pads is anisotropic: Attachment pads regularly detached when slid away from the body. Further analyses of "immobilized" arolia revealed that this anisotropy is not caused by an increased shear stress in the proximal direction, but by the instability of the tarsus when pushed distally. In the second part of this study, I analysed the role of the pad secretion present in insects and tree frogs. In stick insects, shear stress was largely independent of normal force and increased with velocity, seemingly consistent with the viscosity effect of a continuous fluid film. However, measurements of the remaining force two minutes after a sliding movement showed that adhesive pads could sustain considerable static friction in insects and tree frogs. Repeated sliding movements and multiple consecutive pull-offs of stick insect single legs to deplete adhesive secretion showed that on a smooth surface, friction and adhesion strongly increased with decreasing amount of fluid in insects. In contrast, stick insect pull-off forces significantly decreased on a rough substrate. Thus, the secretion does not generally increase attachment but does so only on rough substrates, where it helps to maximize contact area. When slides with stick insect arolia were repeated at one position so that secretion could accumulate, sliding shear stress decreased but static friction remained clearly present. This suggests that static friction in stick insects, which is biologically important to prevent sliding, is based on non-Newtonian properties of the adhesive emulsion rather than on a direct contact between the cuticle and the substrate. % Analogous measurements in toe pads of tree frogs showed that they are also able to generate static friction, even though their pads are wetted by mucus. In contrast to the mechanism proposed for insects, static friction in tree frogs apparently results from the very close contact of toe pads to the substrate and boundary lubrication. In the last section of this study, I investigated adhesive forces and the mode of detachment by performing pull-off measurements at different velocities and preloads. These experiments showed that preload has only an increasing effect on adhesion for faster pull-offs. This can be explained by the viscoelastic material properties of the stick insect arolium, which introduce a strong rate-dependence of detachment. During fast pull-offs, forces can spread over the complete area of contact, leading to forces scaling with area. In contrast, the pad material has sufficient time to withdraw elastically and peel during slow detachments. Under these conditions the adhesive force will concentrate on the circumference of the contact area, therefore scaling with a length, supporting models such as the peeling theory. The scaling of single-pad forces supported these conclusions, but large variation between pads of different stick insects did not allow statistically significant conclusions. In contrast, when detachment forces were quantified for whole insects using a centrifuge, forces scaled with pad contact area and not with length.
N2  - Viele Arthropoden und Vertebraten können sich mit Hilfe tarsaler Haftorgane an Oberflächen festhalten. Diese Organe sind entweder glatt, mit einer spezialisierten, weichen Cuticula oder haarig, d.h. dicht besetzt mit mikroskopisch kleinen, biegsamen Hafthaaren. Mit Haftorganen kletternde Tiere können während des Laufens Haftkräfte dynamisch kontrollieren. Die genaueren Mechanismen, mit denen Adhäsions- und Reibungskräfte erzeugt werden und mit denen die Kräfte während des Laufens schnell kontrolliert werden können, sind allerdings noch immer weitgehend unklar. Das Ziel dieser Arbeit war es, den Haftmechanismus von glatten Haftorganen bei Insekten und Baumfröschen näher aufzuklären. Um die Funktion dieser flüssigkeitsbasierten Haftsysteme zu verstehen, charakterisierte ich ihr Adhäsions- und Reibungsverhalten unter standardisierten Bedingungen. Dazu führte ich Experimente an einzelnen Haftorganen durch, bei denen ich gleichzeitig Adhäsion, Reibung, und Kontaktfläche erfasste. Das erste Ergebnis dieser Arbeit war, dass die Reibung von Insektenhaftorganen von der Bewegungsrichtung abhängt. Ein Haftorgan, das vom Körper weg bewegt wird (distale Richtung), löst sich meist von der Oberfläche ab. Weitere Untersuchungen an Haftorganen bei fixiertem Tarsus zeigten, dass die Richtungsabhängigkeit nicht durch eine erhöhte Scherspannung in der proximalen Richtung hervorgerufen wird, sondern durch die Instabilität des Tarsus, wenn der Fuß vom Körper weg bewegt wird. Im zweiten Teil der Arbeit untersuchte ich die Rolle des Haftsekrets bei Stabheuschrecken und Baumfröschen. Bei Stabheuschrecken war die Scherspannung unabhängig von der Normalkraft und nahm mit der Bewegungsgeschwindigkeit zu, scheinbar in Einklang mit der viskosen Reibung eines durchgehenden Flüssigkeitsfilms. Jedoch ergaben Scherspannungsmessungen bei Stabheuschrecken und Fröschen selbst zwei Minuten nach einer Gleitbewegung ein beträchtliches Maß an statischer "Rest"-Reibung. Um den Einfluss geringer werdender Haftflüssigkeit zu untersuchen, wurden wiederholte Gleitversuche sowie aufeinanderfolgende Ablöseversuche auf glatten Oberflächen durchgeführt. Diese Experimente zeigten, dass sowohl die Reibungs- als auch die Adhäsionskraft mit abnehmender Flüssigkeitsmenge anstieg. Im Gegensatz hierzu nahm die Adhäsionskraft auf rauen Oberflächen mit abnehmender Haftflüssigkeitsmenge ab. Demzufolge führte die Haftflüssigkeit nur auf rauen Oberflächen zu einer Vergrößerung der Kontaktfläche und zu einer Erhöhung der Adhäsionskraft. Reibungskräfte auf glatten Oberflächen wurden bei Stabheuschrecken umso geringer, je häufiger Reibungsversuche an ein und der selben Stelle durchgeführt wurden (um die Menge an Haftflüssigkeit zu erhöhen). Dennoch blieb immer eine statische Reibung vorhanden. Das Vorhandensein von statischer Reibung ist biologisch wichtig um das unfreiwillige Ausrutschen zu verhindern. Meine Ergebnisse weisen darauf hin, dass die Haftreibung bei Insekten nicht auf direkte Kontakte zwischen Cuticula und Untergrund zurückzuführen ist, sondern auf die (scherverdünnende) nicht-Newtonschen Eigenschaften des zweiphasigen Haftsekrets. Analoge Messungen an Haftzehen von Baumfröschen zeigten, dass auch diese statische Reibungskräfte erzeugen können, obwohl sie von einem flüssigen Schleim benetzt sind. Im Gegensatz zu dem bei Insekten gefundenen Mechanismus, entsteht bei Fröschen die statische Reibung wahrscheinlich durch Trockenreibung und den sehr nahen Kontakt zur Oberfläche. Im letzten Teil dieser Arbeit untersuchte ich Adhäsionskräfte und den Ablösevorgang durch Haftkraftmessungen bei verschiedenen Geschwindigkeiten und Normalkräften. Diese Experimente zeigten, dass die Normalkraft nur bei schnellem Ablösen zu höheren Adhäsionskräften führt. Dies ist durch die viskoelastischen Materialeigenschaften der Stabheuschrecken-Arolien erklärbar, die zu einer starken Geschwindigkeitsabhängigkeit des Ablösevorgangs führen. Bei schnellem Ablösen breiten sich die Kräfte über die gesamte Kontaktzone aus, was zu einer Flächenskalierung der Adhäsion führt. Im Gegensatz dazu hat das Haftorgan bei einem langsamen Ablöseprozess genügend Zeit, sich elastisch zurückzuziehen und abzuschälen. Unter diesen Bedingungen konzentriert sich die Kraft am Rand der Kontaktzone, wodurch die Adhäsionskräfte mit einer Länge skalieren, wie z.B. von der "peeling" Theorie vorhergesagt. Die Skalierung von Einzelbein-Haftkräften bestätigte diese Schlußfolgerungen, aber die starke Variation zwischen verschiedenen Stabheuschrecken erlaubte es nicht, diese statistisch abzusichern. Im Gegensatz dazu zeigten die Haftkräfte ganzer Insekten, welche mit Hilfe einer Zentrifuge gemessen wurden, eine deutliche Flächenskalierung.
KW  - Biomechanik
KW  - Adhäsion
KW  - Flüssigkeitsreibung
KW  - Reibung
KW  - Frosch
KW  - Insekten
KW  - Carausius morosus
KW  - Haftung
KW  - Schubspannung
KW  - Emulsion
KW  - Schälen
KW  - Haftmechanismen
KW  - Haftorgane
KW  - Haftflüssigkeit
KW  - Litoria caerulea
KW  - Scherspannung
KW  - Wet adhesion model
KW  - biomechanics
KW  - adhesion
KW  - friction
KW  - attachment structure
KW  - adhesive fluid
KW  - wet adhesion
KW  - shear stress
KW  - emulsion
KW  - attachment devices
KW  - peeling
Y1  - 2008
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-26836
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Leich, E.
A1  - Weißbach, S.
A1  - Klein, H.-U.
A1  - Grieb, T.
A1  - Pischimarov, J.
A1  - Stühmer, T.
A1  - Chatterjee, M.
A1  - Steinbrunn, T.
A1  - Langer, C.
A1  - Eilers, M.
A1  - Knop, S.
A1  - Einsele, H.
A1  - Bargou, R.
A1  - Rosenwald, A.
T1  - Multiple myeloma is affected by multiple and heterogeneous somatic mutations in adhesion- and receptor tyrosine kinase signaling molecules
JF  - Blood Cancer Journal
N2  - Multiple myeloma (MM) is a largely incurable plasma cell malignancy with a poorly understood and heterogeneous clinical course. To identify potential, functionally relevant somatic mutations in MM, we performed whole-exome sequencing of five primary MM, corresponding germline DNA and six MM cell lines, and developed a bioinformatics strategy that also integrated published mutational data of 38 MM patients. Our analysis confirms that identical, recurrent mutations of single genes are infrequent in MM, but highlights that mutations cluster in important cellular pathways. Specifically, we show enrichment of mutations in adhesion molecules of MM cells, emphasizing the important role for the interaction of the MM cells with their microenvironment. We describe an increased rate of mutations in receptor tyrosine kinases (RTKs) and associated signaling effectors, for example, in EGFR, ERBB3, KRAS and MAP2K2, pointing to a role of aberrant RTK signaling in the development or progression of MM. The diversity of mutations affecting different nodes of a particular signaling network appears to be an intrinsic feature of individual MM samples, and the elucidation of intra- as well as interindividual redundancy in mutations that affect survival pathways will help to better tailor targeted therapeutic strategies to the specific needs of the MM patient.
KW  - multiple myeloma
KW  - somatic mutations
KW  - whole-exome sequencing
KW  - adhesion
KW  - receptor tyrosine kinases
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-128663
VL  - 3
IS  - e102
ER  - 
TY  - THES
A1  - Troge, Anja
T1  - Studien am Flagellensystem des Escherichia coli Stammes Nissle 1917 (EcN) im Hinblick auf seine Funktion als Probiotikum
T1  - Studies on the flagellar system of Escherichia coli Nissle 1917 (EcN) with regard to its function as a probiotic
N2  - Escherichia coli Nissle 1917 (EcN) gehört zu den am besten untersuchten und charakterisierten probiotischen Bakterienstämmen. Seit Beginn des letzten Jahrhunderts wird er als Medikament eingesetzt, um verschiedene Darmerkrankungen wie z.B. Diarrhöe, entzündliche Darmerkrankungen und Verstopfung zu behandeln. Die Flagelle des EcN vermittelt Beweglichkeit und kann die Produktion von humanem β-Defensin 2 (hBD2) durch Epithelzellen induzieren. Somit ist dieses Organell direkt in die probiotische Funktion des EcN involviert. Es konnte gezeigt werden, dass die Flagellen anderer Bakterien, wie z.B. dem probiotischen Stamm Bacillus cereus CH oder den pathogenen Stämmen Pseudomonas aeruginosa und Clostridium difficile, die Adhäsion an intestinalen Mucus, welcher von Epithelzellen sekretiert wird, vermitteln. Allerdings blieb unklar, welcher Teil der Flagelle an welche Mucuskomponente bindet. Die Fähigkeit effizient an Wirtgewebe zu adhärieren wird als wichtiges Attribut eines probiotischen Stammes angesehen. Ex vivo Adhäsionsstudien mit Kryoschnitten humaner Darmbiopsien haben gezeigt, dass die Flagelle des EcN in die effiziente Adhäsion an humanes Darmgewebe involviert sein muss. Aus diesem Grund wurde in dieser Arbeit die Funktion der Flagelle des EcN als Adhäsin untersucht. Zunächst wurde die hyperflagellierte Variante EcN ATHF isoliert und durch verschiedene Experimente, z.B. Schwärmagartests und Elektronenmikroskopie, charakterisiert. Weitere ex vivo Adhäsionsstudien mit EcN ATHF zeigten eine höhere Adhäsionseffizienz dieser hyperflagellierten Variante und bestätigten damit die Rolle der Flagelle bei der effizienten Adhäsion von EcN an die Kryoschnitte der humanen Darmbiopsien. Interessanterweise fungierte die Flagelle in in vitro Studien mit den humanen Epithelzellen Caco-2 und T24 nicht als Adhäsin. Diese Unterschiede zwischen den in vitro und ex vivo Studien führten zu der Annahme, dass die Flagelle des EcN in vivo die Adhäsion an Mucus vermittelt, welcher von den Caco-2- und T24-Zellen nicht produziert wird, aber in den Kryoschnitten der Darmbiopsien nachgewiesen wurde. Diese Vermutung wurde durch in vitro Adhäsionsstudien mit der Mucin-produzierenden Epithelzelllinie LS174-T bestätigt, da die Flagellen für eine effektive Adhäsion an diese Zellen essentiell waren. Zudem reduzierte die Präinkubation flagellierter EcN-Stämme mit Mucin2 ihre Adhäsionseffizienz an Kryoschnitte humaner Darmbiopsien. Um die direkte Interaktion zwischen Flagellen des EcN Wildtyps und Mucus zu zeigen, wurde ein ELISA etabliert. Es konnte eine direkte konzentrationsabhängige Interaktion zwischen isolierten Flagellen des EcN Wildtyps und Mucin2, bzw. humanem Mucus (Kolon) beobachtet werden. Interessanterweise konnte keine Interaktion zwischen isolierten Flagellen des EcN Wildtyps und murinem Mucus (Duodenum, Ileum, Caecum, Colon) festgestellt werden. Dies weist darauf hin, dass die Mucuszusammensetzung zwischen verschiedenen Spezies variiert. Verschiedene Kohlenhydrate, welche bekannte Mucusbestandteile sind, wurden auf ihre Interaktion mit der Flagelle von EcN getestet und Gluconat wurde als ein Rezeptor identifiziert. Die Präinkubation isolierter Flagellen mit Gluconat reduzierte ihre Interaktion mit Mucin2, bzw. humanem Mucus signifikant. Zudem wurde die oberflächenexponierte Domäne D3 des Flagellins, der Hauptuntereinheit der Flagelle, als möglicher Interaktionspartner von Mucin2, bzw. humanem Mucus ausgeschlossen. Flagellen, die aus einer Domäne D3 Deletionsmutante isoliert wurden, zeigten sogar eine effizientere Bindung an Mucin2, bzw. humanen Mucus. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass Änderungen des pH-Wertes signifikante Effekte auf die Interaktion zwischen Mucus und isolierten Flagellen hatten, vermutlich aufgrund von Konformationsänderungen. Zusammenfassend wurde in dieser Arbeit die Flagelle als neues und scheinbar wichtigstes Adhäsin in vivo für den probiotischen Stamm EcN identifiziert. Hierfür wurden sowohl eine hyperflagellierte Variante, eine ΔfliC Mutante, sowie der dazugehörige komplementierte Stamm verwendet. EcN ist zudem der erste probiotische Stamm für den eine direkte Bindung der Flagellen an humanen Mucus nachgewiesen werden konnte. Die Mucuskomponente Gluconat konnte dabei als wichtiger Rezeptor identifiziert werden. Da einige pathogene Bakterien ihre Flagelle zur Adhäsion an Wirtsgewebe nutzen, könnte dieses Organell EcN dazu befähigen, mit Pathogenen um die erfolgreiche Kolonisierung des Darms zu konkurrieren, was als wichtige Eigenschaft eines Probiotikums betrachtet wird.
N2  - Escherichia coli Nissle 1917 (EcN) is one of the best studied and characterized probiotic bacterial strains. It is in use as a drug since the beginning of last century to treat various diseases and dysfunctions of the human intestinal tract, e.g. diarrhea, inflammatory bowel diseases and obstipation. The flagellum of EcN mediates motility and is able to induce human beta defensin 2 (hBD2) production by epithelial cells. Therefore, this organelle is directly involved in EcN’s probiotic function. It has been shown that the flagella of several other bacteria, including the probiotic strain Bacillus cereus CH or the pathogenic strains Pseudomonas aeruginosa and Clostridium difficile, mediate adhesion to intestinal mucus, which is secreted by epithelial cells. However it remained unclear which part of the flagella binds to which mucus component. The ability to adhere efficiently to host tissue is considered to be an important attribute for a probiotic strain. Ex vivo adhesion studies with cryosections of human gut biopsies have revealed, that the flagellum of EcN must be involved in efficient adhesion to human intestinal tissue. Thus, the function of EcN’s flagellum as an adhesin was investigated in this work. First, the hyperflagellated variant EcN ATHF was isolated and characterized by several experiments, e.g. motility tests and electron microscopy. Further ex vivo adhesion studies with EcN ATHF demonstrated a higher adhesion efficiency of this hyperflagellated variant confirming the role of the flagellum for adhesion of EcN to cryosections of human gut biopsies. Interestingly, EcN’s flagellum did not function as an adhesin in in vitro adhesion studies with the human epithelial cells Caco-2 and T24. These differences between the in vitro and ex vivo studies led to the assumption, that in vivo the flagellum of EcN mediates adhesion to mucus, which is not produced by Caco-2 and T24 cells, but was shown to be present in the cryosections of human gut biopsies. This was confirmed by in vitro adhesion studies with the mucin-producing epithelial cell line LS174-T, as flagella were essential for efficient adhesion to these cells. Furthermore, preincubation of flagellated EcN strains with mucin2 (porcine stomach) reduced their adhesion effiency to cryosections of human gut biopsies. To demonstrate the direct interaction between flagella from EcN wildtype and mucus, an ELISA was established. A direct concentration-dependent interaction between isolated flagella from EcN wildtype and mucin2 as well as human mucus (Colon) could be observed. In contrast, there was no direct interaction between isolated flagella from EcN wildtype and murine mucus (Duodenum, Ileum, Ceacum, Colon), indicating that mucus composition varies among different species. By testing different carbohydrates - known to be constituents of mucus - for their interaction with the flagellum of EcN, gluconate was identified as one receptor. Preincubation of isolated flagella with gluconate significantly reduced their interaction with mucin2 or human mucus. Additionally, the surface exposed domain D3 of flagellin, the major subunit of the flagellum, could be excluded to be responsible for the interaction with mucin2 or human mucus. Flagella, which were isolated from a domain D3 deficient mutant, bound even more efficient to mucin2 as well as to human mucus. Furthermore the change of pH had significant effects on the interaction between mucus and isolated flagella, probably due to conformational changes. In summary, this study identified the flagellum as a novel and apparently major adhesin in vivo of the probiotic EcN by employing a hyperflagellated variant, a ΔfliC mutant as well as the corresponding complemented strain. Additionally, EcN is so far the first probiotic strain, for which it has been shown, that its flagella directly bind to human mucus. Thereby the mucus component gluconate was identified as an important receptor. As some pathogens have been reported to use their flagella for adhesion to human host tissue, this organelle might enable EcN to compete with pathogens for successful colonization of the gut, which has been postulated to be a prerequisite for probiotics.
KW  - Escherichia coli
KW  - Probiotikum
KW  - Geißel <Biologie>
KW  - Adhäsion
KW  - Adhärenz
KW  - E.coli Nissle 1917
KW  - Flagelle
KW  - adhesion
KW  - E. coli Nissle 1917
KW  - flagellum
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-74201
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Collenburg, Lena
A1  - Beyersdorf, Niklas
A1  - Wiese, Teresa
A1  - Arenz, Christoph
A1  - Saied, Essa M.
A1  - Becker-Flegler, Katrin Anne
A1  - Schneider-Schaulies, Sibylle
A1  - Avota, Elita
T1  - The activity of the neutral sphingomyelinase is important in T cell recruitment and directional migration
JF  - Frontiers in Immunology
N2  - Breakdown of sphingomyelin as catalyzed by the activity of sphingomyelinases profoundly affects biophysical properties of cellular membranes which is particularly important with regard to compartmentalization of surface receptors and their signaling relay. As it is activated both upon TCR ligation and co-stimulation in a spatiotemporally controlled manner, the neutral sphingomyelinase (NSM) has proven to be important in T cell activation, where it appears to play a particularly important role in cytoskeletal reorganization and cell polarization. Because these are important parameters in directional T cell migration and motility in tissues, we analyzed the role of the NSM in these processes. Pharmacological inhibition of NSM interfered with early lymph node homing of T cells in vivo indicating that the enzyme impacts on endothelial adhesion, transendothelial migration, sensing of chemokine gradients or, at a cellular level, acquisition of a polarized phenotype. NSM inhibition reduced adhesion of T cells to TNF-α/IFN-γ activated, but not resting endothelial cells, most likely via inhibiting high-affinity LFA-1 clustering. NSM activity proved to be highly important in directional T cell motility in response to SDF1-α, indicating that their ability to sense and translate chemokine gradients might be NSM dependent. In fact, pharmacological or genetic NSM ablation interfered with T cell polarization both at an overall morphological level and redistribution of CXCR4 and pERM proteins on endothelial cells or fibronectin, as well as with F-actin polymerization in response to SDF1-α stimulation, indicating that efficient directional perception and signaling relay depend on NSM activity. Altogether, these data support a central role of the NSM in T cell recruitment and migration both under homeostatic and inflamed conditions by regulating polarized redistribution of receptors and their coupling to the cytoskeleton.
KW  - LFA-1
KW  - neutral sphingomyelinase
KW  - T cell migration
KW  - ceramide
KW  - polarization
KW  - adhesion
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-158944
VL  - 8
IS  - 1007
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Pils, Stefan
A1  - Kopp, Kathrin
A1  - Peterson, Lisa
A1  - Tascon, Julia Delgado
A1  - Nyffenegger-Jann, Naja J.
A1  - Hauck, Christof R.
T1  - The Adaptor Molecule Nck Localizes the WAVE Complex to Promote Actin Polymerization during CEACAM3-Mediated Phagocytosis of Bacteria
JF  - PLoS One
N2  - Background: CEACAM3 is a granulocyte receptor mediating the opsonin-independent recognition and phagocytosis of human-restricted CEACAM-binding bacteria. CEACAM3 function depends on an intracellular immunoreceptor tyrosine-based activation motif (ITAM)-like sequence that is tyrosine phosphorylated by Src family kinases upon receptor engagement. The phosphorylated ITAM-like sequence triggers GTP-loading of Rac by directly associating with the guanine nucleotide exchange factor (GEF) Vav. Rac stimulation in turn is critical for actin cytoskeleton rearrangements that generate lamellipodial protrusions and lead to bacterial uptake. 
Principal Findings: In our present study we provide biochemical and microscopic evidence that the adaptor proteins Nck1 and Nck2, but not CrkL, Grb2 or SLP-76, bind to tyrosine phosphorylated CEACAM3. The association is phosphorylation-dependent and requires the Nck SH2 domain. Overexpression of the isolated Nck1 SH2 domain, RNAi-mediated knock-down of Nck1, or genetic deletion of Nck1 and Nck2 interfere with CEACAM3-mediated bacterial internalization and with the formation of lamellipodial protrusions. Nck is constitutively associated with WAVE2 and directs the actin nucleation promoting WAVE complex to tyrosine phosphorylated CEACAM3. In turn, dominant-negative WAVE2 as well as shRNA-mediated knock-down of WAVE2 or the WAVE-complex component Nap1 reduce internalization of bacteria. 
Conclusions: Our results provide novel mechanistic insight into CEACAM3-initiated phagocytosis. We suggest that the CEACAM3 ITAM-like sequence is optimized to co-ordinate a minimal set of cellular factors needed to efficiently trigger actin-based lamellipodial protrusions and rapid pathogen engulfment.
KW  - activation
KW  - neisseria gonorrhoeae
KW  - human pathogens
KW  - T cell
KW  - signal transduction
KW  - escherichia coli
KW  - epithelial cells
KW  - tyrosine kinase
KW  - receptor
KW  - adhesion
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-131747
VL  - 7
IS  - 3
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Mayer, Matthias
A1  - Rabindranath, Raman
A1  - Börner, Juliane
A1  - Hörner, Eva
A1  - Bentz, Alexander
A1  - Salgado, Josefina
A1  - Han, Hong
A1  - Böse, Holger
A1  - Probst, Jörn
A1  - Shamonin, Mikhail
A1  - Monkman, Gereth J.
A1  - Schlunck, Günther
T1  - Ultra-Soft PDMS-Based Magnetoactive Elastomers as Dynamic Cell Culture Substrata
JF  - PLOS ONE
N2  - Mechanical cues such as extracellular matrix stiffness and movement have a major impact on cell differentiation and function. To replicate these biological features in vitro, soft substrata with tunable elasticity and the possibility for controlled surface translocation are desirable. Here we report on the use of ultra-soft (Young's modulus <100 kPa) PDMS-based magnetoactive elastomers (MAE) as suitable cell culture substrata. Soft non-viscous PDMS (<18 kPa) is produced using a modified extended crosslinker. MAEs are generated by embedding magnetic microparticles into a soft PDMS matrix. Both substrata yield an elasticity-dependent (14 vs. 100 kPa) modulation of alpha-smooth muscle actin expression in primary human fibroblasts. To allow for static or dynamic control of MAE material properties, we devise low magnetic field (approximate to 40 mT) stimulation systems compatible with cell-culture environments. Magnetic field-instigated stiffening (14 to 200 kPa) of soft MAE enhances the spreading of primary human fibroblasts and decreases PAX-7 transcription in human mesenchymal stem cells. Pulsatile MAE movements are generated using oscillating magnetic fields and are well tolerated by adherent human fibroblasts. This MAE system provides spatial and temporal control of substratum material characteristics and permits novel designs when used as dynamic cell culture substrata or cell culture-coated actuator in tissue engineering applications or biomedical devices.
KW  - elastic magnetic-materials
KW  - smooth muscle actin
KW  - magnetorheological elastomers
KW  - adhesion
KW  - mechanotransduction
KW  - stiffness
KW  - tension
KW  - mechanics
KW  - hydrogels
KW  - behavior
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-128246
SN  - 1932-6203
VL  - 8
IS  - 10
ER  - 
TY  - THES
A1  - Demmig, Stefanie
T1  - Zelladhäsionsblockade von U937- Zellen an aktivierten HUVEC- Zellen durch hLysII/IV-FucTVI
T1  - Celladhesionblockade of U937 -cells on activated HUVEC cells by hLysII/IV-FucTVI
N2  - In CHO-FucTVI- Zellen wurde hLysII/IV stabil transfiziert, mit Puromycin selektioniert und hLysII/IV-FucTVI von den stabil transfizierten CHO-FucTVI- Zelle überexprimiert. Durch Immunaffinitätschromatographie und Ultrafiltration wurde das überexprimierte hLysII/IV-FucTVI aufgereinigt und aufkonzentriert. Durch den Lysozymtest nach Osserman und Lawlor und einen ELISA konnte die Lysozymmenge in den unterschiedlichen Schritten bestimmt werden. Im anschließenden Zelladhäsionsassay konnten bei Konzentrationen von 1 ng/ml, 10 ng/ml und 100 ng/ml hLysII/IV-FucTVI signifikante Reduktionen der Zelladhäsion von U937- Zellen an HUVEC- Zellen festgestellt werden. Die ermittelte mittlere Hemmkonzentration (IC50) von hLysII/IV-FucTVI liegt bei 7*10-12 M. Dies entspricht bei einem Molekulargewicht von 30 kDa der Menge von 0,21 ng/ml und hLysII/IV-FucTVI wäre damit der stärkste bisher bekannte E-Selektin-Antagonist. In dieser Funktion könnte hLysII/IV-FucTVI im Rahmen einer antiinflammatischen oder antineoplastischen Therapie eingesetzt werden.
N2  - Stabel transfication of hLysII/IV in CHO-FucTVI- cells and overexprimation. Cleaning and using differents steps to concentrate the overexprimated hLysII/IV-FucTVI. Classified the amount of hLysII/IV-FucTVI and made celladhesionsblockade on activated HUVEC cells with different concetrations of hLysII/IV-FucTVI.The IC50 from hLysII/IV-FucTVI could be difined at 7*10-12.
KW  - Zelladhäsion
KW  - Metastase
KW  - Lysozym
KW  - Inflammation
KW  - Zelladhäsionsblockade
KW  - adhesion
KW  - lysozyme
Y1  - 2008
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-43613
ER  -