TY  - JOUR
A1  - Brandstätter, Andreas
A1  - Rössler, W.
A1  - Kleineidam, C. J.
T1  - Friends and foes from an ant brain's point of view - neuronal correlates of colony odors in a social insect
N2  - Background: Successful cooperation depends on reliable identification of friends and foes. Social insects discriminate colony members (nestmates/friends) from foreign workers (non-nestmates/foes) by colony-specific, multi-component colony odors. Traditionally, complex processing in the brain has been regarded as crucial for colony recognition. Odor information is represented as spatial patterns of activity and processed in the primary olfactory neuropile, the antennal lobe (AL) of insects, which is analogous to the vertebrate olfactory bulb. Correlative evidence indicates that the spatial activity patterns reflect odor-quality, i.e., how an odor is perceived. For colony odors, alternatively, a sensory filter in the peripheral nervous system was suggested, causing specific anosmia to nestmate colony odors. Here, we investigate neuronal correlates of colony odors in the brain of a social insect to directly test whether they are anosmic to nestmate colony odors and whether spatial activity patterns in the AL can predict how odor qualities like ‘‘friend’’ and ‘‘foe’’ are attributed to colony odors. Methodology/Principal Findings: Using ant dummies that mimic natural conditions, we presented colony odors and investigated their neuronal representation in the ant Camponotus floridanus. Nestmate and non-nestmate colony odors elicited neuronal activity: In the periphery, we recorded sensory responses of olfactory receptor neurons (electroantennography), and in the brain, we measured colony odor specific spatial activity patterns in the AL (calcium imaging). Surprisingly, upon repeated stimulation with the same colony odor, spatial activity patterns were variable, and as variable as activity patterns elicited by different colony odors. Conclusions: Ants are not anosmic to nestmate colony odors. However, spatial activity patterns in the AL alone do not provide sufficient information for colony odor discrimination and this finding challenges the current notion of how odor quality is coded. Our result illustrates the enormous challenge for the nervous system to classify multi-component odors and indicates that other neuronal parameters, e.g., precise timing of neuronal activity, are likely necessary for attribution of odor quality to multi-component odors.
KW  - Ameisen
KW  - Geruch
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-69046
ER  - 
TY  - THES
A1  - Weiß, Sabine
T1  - Function of the Spir actin nucleators in intracellular vesicle transport processes
T1  - Funktion der Spir Aktin Nukleatoren in intrazellulären Vesikeltransportprozessen
N2  - Spir proteins are the founding members of the novel class of WH2-actin nucleators. A C-terminal modified FYVE zinc finger motif is necessary to target Spir proteins towards intracellular membranes. The function and regulation of the Spir actin organizers at vesicular membranes is almost unknown. Live cell imaging analyses performed in this study show that Spir-2 is localized at tubular vesicles. Cytoplasmic Spir-2-associated vesicles branch and form protrusions, which can make contacts to the microtubule network, where the Spir-2 vesicles stretch and slide along the microtubule filaments. The analysis of living HeLa cells expressing eGFP-tagged Spir-2, Spir-2-ΔKIND and Spir-2-ΔKW (lacking the 4 WH2 domains and the KIND domain) showed Spir-2-associated tubular structures which differ in their length and motility. Throughout the course of that study it could be shown that the tail domain of the actin motor protein myosin Vb, as a force-generating molecule, is colocalizing and co-immunoprecipitating with Spir-2-ΔKW. By using the tail domain of myosin Vb as a dominant negative mutant for myosin Vb-dependent vesicle transport processes it could be shown that Spir-2-ΔKW/MyoVb-cc-tail- associated vesicles exhibit an increased elongation. Moreover, using the microtubule depolymerizing drug nocodazole it could be shown that the elongation and the motility of Spir-2-ΔKW-associated vesicles depends on an intact microtubule cytoskeleton. Motility and morphological dynamics of Spir-2-associated vesicles is therefore dependent on actin, actin motorproteins and microtubule filaments. These results propose a model in which myosin/F-actin forces mediate vesicle branching, allowing the vesicles to move to and in between the microtubule filaments and thereby providing a new degree of freedom in vesicular motility. To determine the exact subcellular localization of Spir-2, colocalization studies were performed. It could be shown that Spir-2 shows a partial colocalization to Rab11a-positive compartments. Furthermore, Spir-2 exhibits an almost identical localization to Arf1 and the Arf1 small G protein but not Rab11a could be immunoprecipitated with Spir-2-ΔKW. This suggests, that Arf1 recruits Spir-2 to Arf1/Rab11a-positive membranes. Another important function of the Spir-2 C-terminus is the membrane targeting by the FYVE domain. By performing a protein-lipid overlay assay, it has been shown that purified GST- and 6xHis-tagged Spir-2-ΔKW bind phosphatidic acid suggesting a mechanism in which Spir-2 is recruited to phosphatidic acid-enriched membranes. To further elucidate the mechanism in which Spir-2 membrane-targeting could be regulated, interaction studies of C-terminal parts of Spir-2 revealed that the Spir-2 proteins interact directly.
N2  - Spir Proteine sind die ersten beschriebenen Mitglieder der neuen Klasse der WH2-Aktin Nukleatoren. Ein C-terminaler modifizierter FYVE Zinkfinger ist notwendig um Spir Proteine an intrazelluläre Membranen zu bringen. Die Funktion und die Regulation dieser Aktin Nukleatoren an vesikulären Membranen ist bis jetzt noch nahezu unbekannt. In dieser Studie durchgeführte “Live-cell-Imaging” Experimente zeigten, dass Spir-2 an tubulären Vesikeln lokalisiert ist. Zytoplasmatische Spir-2-assoziierte Vesikel formen Ausläufer, die Kontakte zum Mikrotubuli Netzwerk bilden. Spir-2 Vesikel haben die Fähigkeit sich entlang des Mikrotubuli Zytoskeletts auszudehnen und daran entlang zu gleiten. Die Analyse von lebenden HeLa Zellen, welche eGFP-Spir-2, eGFP-Spir-2-ΔKIND und eGFP-Spir-2-ΔKW (Deletion der 4 WH2 Domänen sowie der KIND Domäne) Fusionsproteine exprimieren, zeigen Spir-2-assoziierte tubuläre Vesikel, die sich in Länge und Beweglichkeit unterscheiden. Während dieser Studie konnte außerdem gezeigt werden, dass die “tail” Domäne des Aktinmotors myosin Vb mit Spir-2-ΔKW kolokalisiert und koimmunopräzipitiert. Die Verwendung der “tail” Domäne als dominant negative Mutante für myosin Vb-abhängigen Vesikeltransport zeigte, dass Spir-2-ΔKW/MyoVb-cc-tail-assoziierte Vesikel eine stark erhöhte Elongation aufweisen. Desweiteren konnte duch die Verwendung von Nocodazol, welches spezifisch Mikrotubulifilamente depolymerisiert, gezeigt werden, dass die Elongation und die Motilität der Spir-2-ΔKW-assoziierten Vesikel von einem intakten Mikrotubuli Zytoskelett abhängig ist. Motilität und morphologische Dynamik der Spir-2-ΔKW-assoziierten Vesikel ist daher abhängig von Aktinfilamenten, Aktin Motorproteinen und Mikrotubulifilamenten. Anhand dieser Ergebnisse lässt sich ein Modell erstellen, in welchem eine Myosin/F-actin induzierte Bewegung eine Verzweigung der Vesikel bewirkt. Dadurch ist eine Bewegung der Vesikel zu Mikrotubulifilamenten aber auch zwischen verschiedenen Mikrotubulifilamenten möglich, welches einen ganz neuen Freiheitsgrad in der vesikulären Bewegung eröffnet. Um die genaue zelluläre Lokalisation von Spir-2 zu analysieren wurden Kolokalisationsstudien durchgeführt. Hierbei konnte gezeigt werden, dass Spir-2 eine partielle Kolokalisation mit Rab11a-positiven Kompartimenten zeigt. Außerdem weist Spir-2 eine nahezu identische Lokalisation zu Arf1 auf. Arf1, aber nicht Rab11a, konnte mit Spir-2-ΔKW koimmunpräzipitiert werden. Arf1 könnte daher für die Rekrutierung von Spir-2 an Arf1/Rab11a-positive Membranen ausschlaggebend sein. Eine weitere wichtige Funktion des Spir-2 C-Terminus ist die Membranlokalisation, welche durch die FYVE Domäne vermittelt wird. Mittels Protein-Lipid Bindungsstudien konnte gezeigt werden, dass aufgereinigte GST- bzw. 6xHis-Spir-2-ΔKW-Fusionsproteine an Phosphatidylsäure binden. Dies deutet darauf hin, dass Spir-2 spezifisch zu Phosphatidylsäure-positiven Membranen rekrutiert wird. Um die weitere Regulation der Spir-2 Membranlokalisation aufzuklären, wurden Protein-Protein-Interaktionsstudien durchgeführt, welche eine direkte Interaktion von Spir-2 Proteinen anhand ihrer C-Termini ergaben.
KW  - Aktin
KW  - Vesikeltransport
KW  - Intrazellulärer Transport
KW  - Actin
KW  - vesicle transport
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-64589
ER  - 
TY  - THES
A1  - Homola, György Ádám
T1  - Functional and Microstructural MRI of the Human Brain Revealing a Cerebral Network Processing the Age of Faces
T1  - Funktionelles und mikrostrukturelles MRT des menschlichen Gehirns detektiert ein zerebrales Netzwerk zur Verarbeitung des Alters von Gesichtern
N2  - Although age is one of the most salient and fundamental aspects of human faces, its processing in the brain has not yet been studied by any neuroimaging experiment. Automatic assessment of temporal changes across faces is a prerequisite to identifying persons over their life-span, and age per se is of biological and social relevance. Using a combination of evocative face morphs controlled for global optical flow and functional magnetic resonance imaging (fMRI), we segregate two areas that process changes of facial age in both hemispheres. These areas extend beyond the previously established face-sensitive network and are centered on the posterior inferior temporal sulcus (pITS) and the posterior angular gyrus (pANG), an evolutionarily new formation of the human brain. Using probabilistic tractography and by calculating spatial cross-correlations as well as creating minimum intersection maps between activation and connectivity patterns we demonstrate a hitherto unrecognized link between structure and function in the human brain on the basis of cognitive age processing. According to our results, implicit age processing involves the inferior temporal sulci and is, at the same time, closely tied to quantity decoding by the presumed neural systems devoted to magnitudes in the human parietal lobes. The ventral portion of Wernicke’s largely forgotten perpendicular association fasciculus is shown not only to interconnect these two areas but to relate to their activations, i.e. to transmit age-relevant information. In particular, post-hoc age-rating competence is shown to be associated with high response levels in the left angular gyrus. Cortical activation patterns related to changes of facial age differ from those previously elicited by other fixed as well as changeable face aspects such as gender (used for comparison), ethnicity and identity as well as eye gaze or facial expressions. We argue that this may be due to the fact that individual changes of facial age occur ontogenetically, unlike the instant changes of gaze direction or expressive content in faces that can be “mirrored” and require constant cognitive monitoring to follow. Discussing the ample evidence for distinct representations of quantitative age as opposed to categorical gender varied over continuous androgyny levels, we suggest that particular face-sensitive regions interact with additional object-unselective quantification modules to obtain individual estimates of facial age.
N2  - Obwohl das Alter eines der markantesten und grundlegendsten Aspekte menschlicher Gesichter darstellt, hat man die Verarbeitung im Gehirn noch nicht durch ein funktionell bildgebendes Verfahren untersucht und mit strukturellen Leitungsbahnen in Verbindung gebracht. Die automatische Bewertung der altersbedingten Veränderungen in Gesichtern ist eine Voraussetzung für die Identifizierung von Personen über ihre gesamte Lebenszeit, und das Lebensalter an sich ist von biologischer und sozialer Relevanz. In dieser Dissertation wird die funktionelle Kernspintomographie (fMRI) mit eindrucksvollen Gesichtsmorphs kombiniert, welche auf sichtbare Bewegung im gesamten Bild kontrolliert wurden. Hierdurch werden zwei Bereiche auf beiden Hemisphären isoliert, welche die Veränderungen des Alters von Gesichtern gemeinsam und automatisch verarbeiten. Diese Areale reichen über das zuvor etablierte gesichtssensible Netzwerk hinaus und zentrieren sich auf den hinteren inferio-temporalen Sulcus (pITS) und den hinteren angulären Gyrus (pANG), eine evolutionäre Neubildung des menschlichen Gehirns. Mit Hilfe der probabilistischen Traktographie diffusiongewichteter MRT-Daten und der Berechnung räumlicher Kreuzkorrelationen sowie der Erstellung von Minimum Intersection Maps zwischen Aktivierungs- und Konnektivitätsmustern wird ein bisher unerkannter Zusammenhang zwischen Struktur und Funktion des menschlichen Gehirns anhand der kognitiven Altersverarbeitung aufgezeigt. Unseren Ergebnissen zufolge wird der inferiore temporale Sulcus in die implizite Altersverarbeitung einbezogen und gleichzeitig eng mit der Mengendekodierung verknüpft, welche in den vermutlich Größenabschätzungen gewidmeten neuronalen Systemen im Scheitellappen des menschlichen Gehirns erfolgt. Es wird dargelegt, dass der ventrale Teil von Wernickes weitgehend vergessenem senkrecht verlaufendem Assoziationsbündels nicht nur diese beiden Bereiche miteinander verbindet, sondern auch mit ihren Aktivierungen in Beziehung steht, was die These stützt, dass altersrelevante Informationen tatsächlich über ihn übertragen werden. Bei der nachträglichen Alterseinschätzung der Gesichter zeigt sich, dass gutes Abschneiden der Versuchspersonen mit stärkeren Aktivierungen im linken angulären Gyrus einhergeht. Die kortikalen Aktivierungsmuster auf Änderungen des Gesichtsalters unterscheiden sich von jenen, die mit anderen wechselnden Gesichtsmerkmalen in Zusammenhang gebracht wurden, welche das Geschlecht (das zum Vergleich und zur Kontrolle herangezogen wurde), die Ethnizität und die personelle Identität sowie Blickrichtungen und Mimik betreffen. Es wird argumentiert, dass dies möglicherweise auf die Tatsache zurückzuführen ist, dass individuelle Änderungen des Gesichtsalters ontogenetisch auftreten, anders als beispielsweise die flüchtigen Wechsel von Blickrichtungen oder im Ausdruck in Gesichtern, welche vom Betrachter "gespiegelt" werden können und ständige Beobachtung erfordern, um kognitiv nachvollzogen werden zu können. Damit wird erstmals die eigene Art der Wahrnehmung und Verarbeitung des quantitativen Alters im direkten Gegensatz zu kategorischem Geschlecht belegt, welches über kontinuierliche Androgyniegrade variiert: Bestimmte gesichtssensible Regionen interagieren offenbar mit zusätzlichen nicht objekt-selektiven Quantifizierungsmodulen, um das Alter eines Gesichts individuell abzuschätzen.
KW  - Gesicht
KW  - Alter
KW  - NMR-Bildgebung
KW  - Gehirn
KW  - Informationsverarbeitung
KW  - Wernickes Assoziationsbündel
KW  - Diffusionsgewichtete Bildgebung
KW  - Morphing
KW  - Funktionelle NMR-Tomographie
KW  - Geschlecht
KW  - Nervenfaser
KW  - Korrelation
KW  - functional MRI
KW  - face morphing
KW  - facial age
KW  - facial gender
KW  - diffusion tractography
KW  - Wernicke's perpendicular fasciculus
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-56740
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Seher, Axel
A1  - Nickel, Joachim
A1  - Mueller, Thomas D.
A1  - Kneitz, Susanne
A1  - Gebhardt, Susanne
A1  - Meyer ter Vehn, Tobias
A1  - Schlunck, Guenther
A1  - Sebald, Walter
T1  - Gene expression profiling of connective tissue growth factor (CTGF) stimulated primary human tenon fibroblasts reveals an inflammatory and wound healing response in vitro
JF  - Molecular Vision
N2  - Purpose: 

The biologic relevance of human connective tissue growth factor (hCTGF) for primary human tenon fibroblasts (HTFs) was investigated by RNA expression profiling using affymetrix (TM) oligonucleotide array technology to identify genes that are regulated by hCTGF. 

Methods: 

Recombinant hCTGF was expressed in HEK293T cells and purified by affinity and gel chromatography. Specificity and biologic activity of hCTGF was confirmed by biosensor interaction analysis and proliferation assays. For RNA expression profiling HTFs were stimulated with hCTGF for 48h and analyzed using affymetrix (TM) oligonucleotide array technology. Results were validated by real time RT-PCR. 

Results: 

hCTGF induces various groups of genes responsible for a wound healing and inflammatory response in HTFs. A new subset of CTGF inducible inflammatory genes was discovered (e.g., chemokine [C-X-C motif] ligand 1 [CXCL1], chemokine [C-X-C motif] ligand 6 [CXCL6], interleukin 6 [IL6], and interleukin 8 [IL8]). We also identified genes that can transmit the known biologic functions initiated by CTGF such as proliferation and extracellular matrix remodelling. Of special interest is a group of genes, e.g., osteoglycin (OGN) and osteomodulin (OMD), which are known to play a key role in osteoblast biology. 

Conclusions: 

This study specifies the important role of hCTGF for primary tenon fibroblast function. The RNA expression profile yields new insights into the relevance of hCTGF in influencing biologic processes like wound healing, inflammation, proliferation, and extracellular matrix remodelling in vitro via transcriptional regulation of specific genes. The results suggest that CTGF potentially acts as a modulating factor in inflammatory and wound healing response in fibroblasts of the human eye.
KW  - Bone morphogenetic protein-2
KW  - Smooth-muscle-cells
KW  - Myofibroblast differentiation
KW  - TGF-beta
KW  - CYR61
KW  - Proliferation
KW  - Mechanisms
KW  - Apoptosis
KW  - Receptor
KW  - Cancer
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-140189
VL  - 17
IS  - 08. Okt
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Kraeussling, Michael
A1  - Wagner, Toni Ulrich
A1  - Schartl, Manfred
T1  - Highly Asynchronous and Asymmetric Cleavage Divisions Accompany Early Transcriptional Activity in Pre-Blastula Medaka Embryos
N2  - In the initial phase of development of fish embryos, a prominent and critical event is the midblastula transition (MBT). Before MBT cell cycle is rapid, highly synchronous and zygotic gene transcription is turned off. Only during MBT the cell cycle desynchronizes and transcription is activated. Multiple mechanisms, primarily the nucleocytoplasmic ratio, are supposed to control MBT activation. Unexpectedly, we find in the small teleost fish medaka (Oryzias latipes) that at very early stages, well before midblastula, cell division becomes asynchronous and cell volumes diverge. Furthermore, zygotic transcription is extensively activated already after the 64-cell stage. Thus, at least in medaka, the transition from maternal to zygotic transcription is uncoupled from the midblastula stage and not solely controlled by the nucleocytoplasmic ratio.
KW  - Fische
KW  - Embryo
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-68906
ER  - 
TY  - THES
A1  - Pahl, Mario
T1  - Honeybee Cognition: Aspects of Learning, Memory and Navigation in a Social Insect
T1  - Kognition bei Honigbienen: Aspekte zu Lernverhalten, Gedächtnis und Navigation bei einem sozialen Insekt
N2  - Honeybees (Apis mellifera) forage on a great variety of plant species, navigate over large distances to crucial resources, and return to communicate the locations of food sources and potential new nest sites to nest mates using a symbolic dance language. In order to achieve this, honeybees have evolved a rich repertoire of adaptive behaviours, some of which were earlier believed to be restricted to vertebrates. In this thesis, I explore the mechanisms involved in honeybee learning, memory, numerical competence and navigation. The findings acquired in this thesis show that honeybees are not the simple reflex automats they were once believed to be. The level of sophistication I found in the bees’ memory, their learning ability, their time sense, their numerical competence and their navigational abilities are surprisingly similar to the results obtained in comparable experiments with vertebrates. Thus, we should reconsider the notion that a bigger brain automatically indicates higher intelligence.
N2  - Honigbienen (Apis mellifera) furagieren an vielen verschiedenen Pflanzenarten, und navigieren über große Distanzen zu wichtigen Ressourcen. Die räumliche Lage von Futterquellen und potentiellen neuen Nistplätzen teilen sie ihren Nestgenossinnen mithilfe einer symbolischen Tanzsprache mit. Um all dies leisten zu können, haben sie ein reiches Repertoire von adaptiven Verhaltensweisen evolviert. Mehr und mehr Verhaltensweisen, die man nur bei Vertebraten vermutet hätte, werden auch bei der Honigbiene entdeckt. In meiner Dissertation habe ich einige der Mechanismen erforscht, die beim Lernverhalten, der Gedächtnisbildung, der numerischen Kompetenz und der Navigation eine wichtige Rolle spielen. Die Ergebnisse, die in meiner Dissertation erzielt wurden, zeigen dass Honigbienen keineswegs die einfachen, reflexgesteuerten Organismen sind, als die sie lange Zeit angesehen wurden. Die Komplexität die ich im Gedächtnis, der Lernfähigkeit, dem Zeitsinn, der numerischen Kompetenz und der Navigationsfähigkeit der Bienen gefunden habe, ist erstaunlich ähnlich zu den Ergebnissen, die in vergleichbaren Experimenten mit Vertebraten erzielt wurden. Deshalb sollten wir die allgemeine Annahme, dass ein größeres Gehirn automatisch höhere Intelligenz bedeutet, überdenken.
KW  - Biene
KW  - Visuelles Gedächtnis
KW  - Räumliches Gedächtnis
KW  - Assoziatives Gedächtnis
KW  - Navigation
KW  - Zählen
KW  - Kognitives Lernen
KW  - Kognition
KW  - Honigbiene
KW  - Gedächtnis
KW  - Zählen
KW  - Honeybee
KW  - Memory
KW  - Counting
KW  - Subitizing
KW  - Cognition
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-66165
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Kronauer, Daniel J. C.
A1  - Peters, Marcell K.
A1  - Schoning, Caspar
A1  - Boomsma, Jacobus J.
T1  - Hybridization in East African swarm-raiding army ants
N2  - Background: Hybridization can have complex effects on evolutionary dynamics in ants because of the combination of haplodiploid sex-determination and eusociality. While hybrid non-reproductive workers have been found in a range of species, examples of gene-flow via hybrid queens and males are rare. We studied hybridization in East African army ants (Dorylus subgenus Anomma) using morphology, mitochondrial DNA sequences, and nuclear microsatellites. Results: While the mitochondrial phylogeny had a strong geographic signal, different species were not recovered as monophyletic. At our main study site at Kakamega Forest, a mitochondrial haplotype was shared between a “Dorylus molestus-like” and a “Dorylus wilverthi-like” form. This pattern is best explained by introgression following hybridization between D. molestus and D. wilverthi. Microsatellite data from workers showed that the two morphological forms correspond to two distinct genetic clusters, with a significant proportion of individuals being classified as hybrids. Conclusions: We conclude that hybridization and gene-flow between the two army ant species D. molestus and D. wilverthi has occurred, and that mating between the two forms continues to regularly produce hybrid workers. Hybridization is particularly surprising in army ants because workers have control over which males are allowed to mate with a young virgin queen inside the colony.
KW  - Zoologie
KW  - Dorylinae
KW  - Formicidae
KW  - introgression
KW  - microsatellites
KW  - mtDNA
KW  - gene flow
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-68798
ER  - 
TY  - THES
A1  - Halder, Partho
T1  - Identification and characterization of synaptic proteins of Drosophila melanogaster using monoclonal antibodies of the Wuerzburg Hybridoma Library
T1  - Identifikation und Charakterisierung von synaptischen Proteinen von Drosophila melanogaster mit Hilfe von monoklonalen Antikörpern der Würzburger Hybridoma-Bibliothek
N2  - For a large fraction of the proteins expressed in the human brain only the primary structure is known from the genome project. Proteins conserved in evolution can be studied in genetic models such as Drosophila. In this doctoral thesis monoclonal antibodies (mAbs) from the Wuerzburg Hybridoma library are produced and characterized with the aim to identify the target antigen. The mAb ab52 was found to be an IgM which recognized a cytosolic protein of Mr ~110 kDa on Western blots. The antigen was resolved by two-dimensional gel electrophoresis (2DE) as a single distinct spot. Mass spectrometric analysis of this spot revealed EPS-15 (epidermal growth factor receptor pathway substrate clone 15) to be a strong candidate. Another mAb from the library, aa2, was already found to recognize EPS-15, and comparison of the signal of both mAbs on Western blots of 1D and 2D electrophoretic separations revealed similar patterns, hence indicating that both antigens could represent the same protein. Finally absence of the wild-type signal in homozygous Eps15 mutants in a Western blot with ab52 confirmed the ab52 antigen to be EPS-15. Thus both the mAbs aa2 and ab52 recognize the Drosophila homologue of EPS-15. The mAb aa2, being an IgG, is more suitable for applications like immunoprecipitation (IP). It has already been submitted to the Developmental Studies Hybridoma Bank (DSHB) to be easily available for the entire research community. The mAb na21 was also found to be an IgM. It recognizes a membrane associated antigen of Mr ~10 kDa on Western blots. Due to the membrane associated nature of the protein, it was not possible to resolve it by 2DE and due to the IgM nature of the mAb it was not possible to enrich the antigen by IP. Preliminary attempts to biochemically purify the endogenously expressed protein from the tissue, gave promising results but could not be completed due to lack of time. Thus biochemical purification of the protein seems possible in order to facilitate its identification by mass spectrometry. Several other mAbs were studied for their staining pattern on cryosections and whole mounts of Drosophila brains. However, many of these mAbs stained very few structures in the brain, which indicated that only a very limited amount of protein would be available as starting material. Because these antibodies did not produce signals on Western blots, which made it impossible to enrich the antigens by electrophoretic methods, we did not attempt their purification. However, the specific localization of these proteins makes them highly interesting and calls for their further characterization, as they may play a highly specialized role in the development and/or function of the neural circuits they are present in. The purification and identification of such low expression proteins would need novel methods of enrichment of the stained structures.
N2  - Für einen Großteil der Proteine, die im menschlichen Gehirn exprimiert werden, ist lediglich die Primärstruktur aus dem Genomprojekt bekannt. Proteine, die in der Evolution konserviert wurden, können in genetischen Modellsystemen wie Drosophila untersucht werden. In dieser Doktorarbeit werden monoklonale Antikörper (mAk) aus der Würzburger Hybridoma Bibliothek produziert und charakterisiert, mit dem Ziel, die erkannten Proteine zu identifizieren. Der mAk ab52 wurde als IgM typisiert, das auf Western Blots ein zytosolisches Protein von Mr ~110 kDa erkennt. Das Antigen wurde durch zwei-dimensionale Gelelektrophorese (2DE) als einzelner Fleck aufgelöst. Massenspektrometrische Analyse dieses Flecks identifizierte dass EPS-15 (epidermal growth factor receptor pathway substrate clone 15) als viel versprechenden Kandidaten. Da für einen anderen mAk aus der Bibliothek, aa2, bereits bekannt war, dass er EPS-15 erkennt, wurden die Western-Blot-Signale der beiden Antikörper nach 1D und 2D Trennungen von Kopfhomogenat verglichen. Die Ähnlichkeit der beiden Muster deuteten darauf hin, dass beide Antigene dasselbe Protein erkennen. Das Fehlen des Wildtyp-Signals in homozygoten Eps15 Mutanten in einem Western Blot mit mAk ab52 bestätigten schließlich, dass EPS-15 das Antigen zu mAk ab52 darstellt. Demnach erkennen beide mAk, aa2 und ab52, das Drosophila Homolog zu EPS-15. Da mAk aa2 ein IgG ist, dürfte er für Anwendungen wie Immunpräzipitation (IP) besser geeignet sein. Er wurde daher bereits bei der Developmental Studies Hybridoma Bank (DSHB) eingereicht, um ihn der ganzen Forschergemeinde leicht zugänglich zu machen. Der mAk na21 wurde ebenfalls als IgM typisiert. Er erkennt ein Membran assoziiertes Antigen von Mr ~10 kDa auf Western Blots. Aufgrund der Membranassoziierung des Proteins war es nicht möglich, es in 2DE aufzulösen und da es sich um ein IgM handelt, war eine Anreicherung des Antigens mittels IP nicht erfolgreich. Vorversuche zur biochemischen Reinigung des endogenen Proteins aus Gewebe waren Erfolg versprechend, konnten aber aus Zeitmangel nicht abgeschlossen werden. Daher erscheint eine biochemische Reinigung des Proteins für eine Identifikation durch Massenspektrometrie möglich. Eine Reihe weiterer mAk wurden hinsichtlich ihrer Färbemuster auf Gefrierschnitten und in Ganzpräparaten von Drosophila Gehirnen untersucht. Allerdings färbten viele dieser mAk sehr wenige Strukturen im Gehirn, so dass nur eine sehr begrenzte Menge an Protein als Startmaterial verfügbar wäre. Da diese Antikörper keine Signale auf Western Blots produzierten und daher eine Anreicherung des Antigens durch elektrophoretische Methoden ausschlossen, wurde keine Reinigung versucht. Andererseits macht die spezifische Lokalisation dieser Proteine sie hoch interessant für eine weitere Charakterisierung, da sie eine besonders spezialisierte Rolle in der Entwicklung oder für die Funktion von neuralen Schaltkreisen, in denen sie vorkommen, spielen könnten. Die Reinigung und Identifikation solcher Proteine mit niedrigem Expressionsniveau würde neue Methoden der Anreicherung der gefärbten Strukturen erfordern.
KW  - Taufliege
KW  - Synapse
KW  - Proteine
KW  - Monoklonaler Antikörper
KW  - synaptische Proteine
KW  - monoklonale Antikörper
KW  - Drosophila melanogaster
KW  - synaptic proteins
KW  - monoclonal antibodies
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-67325
N1  - korrigierte Ausgabe der Arbeit aus dem Jahr 2022 unter: https://doi.org/10.25972/OPUS-27020
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Partho, Halder
A1  - Chen, Yi-chun
A1  - Brauckhoff, Janine
A1  - Hofbauer, Alois
A1  - Dabauvalle, Marie-Christine
A1  - Lewandrowski, Urs
A1  - Winkler, Christiane
A1  - Sickmann, Albert
A1  - Buchner, Erich
T1  - Identification of Eps15 as Antigen Recognized by the Monoclonal Antibodies aa2 and ab52 of the Wuerzburg Hybridoma Library against Drosophila Brain
JF  - PLoS One
N2  - The Wuerzburg Hybridoma Library against the Drosophila brain represents a collection of around 200 monoclonal antibodies that bind to specific structures in the Drosophila brain. Here we describe the immunohistochemical staining patterns, the Western blot signals of one- and two-dimensional electrophoretic separation, and the mass spectrometric characterization of the target protein candidates recognized by the monoclonal antibodies aa2 and ab52 from the library. Analysis of a mutant of a candidate gene identified the Drosophila homolog of the Epidermal growth factor receptor Pathway Substrate clone 15 (Eps15) as the antigen for these two antibodies.
KW  - neuropil
KW  - immunohistochemistry techniques
KW  - gel electrophoresis
KW  - immunoprecipitation
KW  - silver staining
KW  - drosophila melanogaster
KW  - antigen processing and recognition
KW  - hybridomas
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-137957
VL  - 6
IS  - 12
ER  - 
TY  - THES
A1  - Heisig, Julia
T1  - Identifizierung neuer Zielgene der Hey bHLH Transkriptionsfaktoren
T1  - Identification of novel target genes of Hey bHLH transcription factors
N2  - Der Notch Signalweg spielt während der Embryonalentwicklung eine zentrale Rolle in der Spezifizierung des Zellschicksales, der Proliferation und der Kommunikation benachbarter Zellen. Die Hey bHLH Transkriptionsfaktoren sind Zielgene des Notch-Signalweges und besitzen wichtige Funktionen in der kardiovaskulären Entwicklung. Hey2 Knockout (KO) Mäuse und Hey1/HeyL Doppelknockout-Mäuse (DKO) sind gekennzeichnet durch eine fehlerhafte Ausbildung der Herzscheidewand und der Herzklappen und durch eine unzureichende Differenzierung während der Blutgefäßentwicklung. Ziel dieser Arbeit war es, neue Zielgene der Hey Proteine zu finden, um ihre Funktion in der Organentwicklung und die Ausprägung der Hey KO Maus-Phänotypen besser verstehen zu können. Dazu wurde als Methode eine Kombination aus Microarray-Analyse und Chromatinimmunpräzipitation (ChIP) gewählt, um gleichzeitig einen Überblick über die regulierten Zielgene und der direkt gebundenen Promotoren zu gewinnen. Als Zellkulturmodell wurden HEK293-Zellen genutzt, die doxyzyklin-induzierbar Flag-markiertes Hey1, bzw. Hey2 Protein überexprimieren. Eine Microarray-Analyse nach Überexpression von Hey1, bzw. Hey2 ergab insgesamt ca. 100 bis zu 5-fach herunterregulierte Zielgene und nur für Hey2 15 Gene, die stärker als 2-fach hochreguliert waren. Eine ChIP mit αFlag-Antikörper zeigte eine direkte DNA-Bindung von Hey1, bzw. Hey2, im proximalen Promotorbereich von 4 herunterregulierten Zielgenen (HEY1, BMP2, KLF10 und FOXC1). Ist jedoch die DNA-bindende basische Domäne des Hey1-Proteins deletiert, bzw. durch Aminosäureaustausche (3 Arginine zu 3 Lysine) vermutlich nicht mehr DNA-bindend, kann eine Herunterregulation der Zielgene nach Überexpression der Hey1-Mutanten nicht mehr festgestellt werden. Ebenso kann eine Bindung der Hey1-Mutanten an die ausgewählten Promotoren von HEY1, BMP2, KLF10 oder FOXC1 mit ChIP nicht mehr nachgewiesen werden. Dies deutet darauf hin, dass die basische Domäne essentiell für die DNA-Bindung und für die Funktion der Hey Proteine ist. Mit ChIP-PET und anschließender Hochdurchsatz-Sequenzierung wurde ein genomweiter Screen der Hey1- und der Hey2-Bindungsstellen in HEK293-Zellen durchgeführt. Für Hey1 wurden 1453 Zielgene, für Hey2 4288 Zielgene bestimmt, wobei 1147 Gene gemeinsame Zielgene von Hey1 und Hey2 waren. Obwohl die Bindungsstellen in 5'- und 3'-Richtung von kodierenden Sequenzen und auch in Exons und Introns lokalisiert waren, waren 55 %, bzw. 49 % aller Bindungsstellen für Hey1, bzw. Hey2 im proximalen Promotorbereich von -0,5 kb und im ersten Exon lokalisiert. Eine in silico Analyse des Bindemotivs deutete auf eine repetitive GC-haltige Sequenz hin, die vermutlich in CpG Inseln lokalisiert ist. Diese Ergebnisse weisen auf eine direkte Regulation der Transkriptionsmaschinerie durch die Hey Proteine hin. Ein Vergleich der Zielgene aus den Microarray-Analysen mit den ChIP-PET Daten zeigte einen hohen Anteil an herunterregulierten Genen mit Bindestellen, die direkt von Hey gebunden waren. Während 60 % der herunterregulierten Hey2 Zielgene in der ChIP-PET Analyse eine direkte DNA-Bindung zeigen, weisen nur 20 % der hochregulierten Gene Bindestellen für Hey2 auf. Dies spricht für eine überwiegende Repressorfunktion der Hey Proteine. Um zu überprüfen, inwieweit die Hey Proteine zelltypspezifisch verschiedene Zielgene regulieren, wurden embryonale Stammzellen (ES-Zellen) generiert, die ebenfalls doxyzyklin-induzierbar Hey1, bzw. Hey2 überexprimieren. Diese ES-Zellen konnten effektiv zu Kardiomyozyten differenziert werden, so dass auch in diesen Zellen eine Hey Überexpression induziert und somit eine Genexpressionsanalyse durchgeführt werden konnte. Microarray Analysen der ES-Zellen und Kardiomyozyten ergaben mehr hoch- als herunterregulierte Gene im Vergleich zu HEK293-Zellen. Die Überlappung an gemeinsam regulierten Zielgenen in HEK293, ES-Zellen und Kardiomyozyten war sehr gering. Nur zwei Hey2-Zielgene wurden gleichzeitig in HEK293 und ES-Zellen stärker als 2-fach reguliert (Hes1, Zic2). Diese geringe Überlappung deutet auf ein enges zelltypspezifische Regulationspotential hin. Eine Genontologie-Analyse aller Zielgene zeigte Interaktionen der Hey Proteine mit verschiedenen Signalwegen (z.B. TGFβ-, Id- oder Wnt-Signalweg), die alle unersetzlich in frühen Entwicklungsprozessen sind. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Hey Proteine zelltypspezifisch die Expression von Genen aus verschiedenen Signalwegen beeinflussen und modulieren können. Weiterhin eröffnen diese Daten neue Möglichkeiten für zukünftige Forschung, um die Rolle der Hey Proteine in der frühen Organentwicklung genauer ergründen.
N2  - During embryonic development, the Notch signaling pathway plays a central role in cell fate specification, proliferation and communication between neighboring cells. Hey basic helix-loop-helix (bHLH) transcription factors are targets of the Notch signaling pathway and show crucial functions in cardiovascular development. Hey2 knock out (KO) mice and Hey1/HeyL double knock out mice (DKO) exhibit incomplete formation of the septum and valves in heart development and defects in the differentiation of blood vessels. The aim of this study was to find new target genes of the Hey proteins to further clarify their function during organ development and to get more insight into the phenotypes of the Hey KO mice. Towards this goal, a combination of microarray analysis and chromatin immunoprecipitation (ChIP) was chosen to get an overview of genes directly regulated by Hey proteins in a cell culture model of HEK293 cells overexpressing doxycycline-inducible Flag-tagged Hey1 or Hey2. Microarray analysis revealed approximately 100 target genes that were downregulated up to 5-fold by both Hey1 and Hey2. Interestingly, 15 genes were upregulated more than 2-fold by Hey2. ChIP with αFlag antibody confirmed direct interaction of Hey1 and Hey2 with the proximal promotor regions of 4 downregulated target genes (HEY1, BMP2, KLF10 und FOXC1). Overexpression of mutant Hey1 proteins with deletion of the DNA-binding basic domain or single amino acid exchanges in the basic domain (3 arginine to lysine), failed to downregulate Hey1 target genes. Additionally, ChIP assay demonstrated that the binding of the Hey mutants to the promotor regions of HEY1, BMP2, KLF10 or FOXC1 is abolished, suggesting an essential role for the basic domain in DNA binding and function of the Hey proteins. We then utilized ChIP-PET in conjunction with highthroughput sequencing to perform a genome-wide screen for Hey1 and Hey2 binding sites in HEK293 cells. 1453 and 4288 target genes were identified for Hey1 and Hey2, respectively, of which 1147 genes were targets of both Hey1 and Hey2. Although the binding sites were located upstream and downstream of coding sequences, or even in exons and introns, 55 % and 49 % of all binding sites for Hey1 and Hey2, respectively, were located in proximal promoter regions between -0.5 kb and the first exon. An in silico binding motif analysis suggests a repetitive GC-rich sequence for Hey binding which is probably located in CpG islands, indicating a direct regulation of the transcriptional machinery by the Hey proteins. A comparison of the target genes from microarray analysis and ChIP-PET sequencing data demonstrates a large number of downregulated genes with binding sites that are directly bound by the Hey proteins. While 60 % of Hey2 downregulated genes contain binding sites, only 20 % of upregulated genes have binding sites for Hey2, invoking a repressor function for Hey proteins. To investigate, whether the Hey proteins regulate different target genes in a cell type specific manner, embryonic stem cells (ES cells) were generated which also overexpress doxycycline-inducible Hey1 or Hey2. These ES cells could be differentiated efficiently into cardiomyocytes and thus could also be used for gene expression analysis after induction of Hey overexpression. Microarray analysis of ES cells and cardiomyocytes resulted in more up- than downregulated genes in comparison to HEK293 cells. The overlap of common regulated genes in HEK293, ES cells and cardiomyocytes was very low. Only two Hey2 target genes were regulated more than 2-fold in both HEK293 and ES cells (Hes1, Zic2). This disparity indicates a narrow cell-type specific gene regulation by Hey proteins. Gene ontology analysis of all target genes demonstrated interactions of Hey proteins with different signaling pathways (e.g. TGFβ, Id or Wnt signaling), which are all indispensable for early developmental processes. These results show that Hey proteins influence and modulate gene expression levels in different signaling pathways in a cell-type specific manner. These data provide new possibilities for future research efforts to elucidate the role of Hey proteins in early organ development.
KW  - Gen notch
KW  - Transkriptionsfaktor
KW  - Embryonalentwicklung
KW  - Kardiovaskuläres System
KW  - bHLH
KW  - Hey
KW  - Chromatinimmunpräzipitation
KW  - Microarray
KW  - bHLH
KW  - Hey
KW  - Chromatin Immunoprecipitation
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-65053
ER  -