TY  - THES
A1  - Kramer, Sofia
T1  - Hemmung pathologischer kardialer Hypertrophie über das Dimer-Interface von ERK1/2
T1  - Inhibition of pathological cardiac hypertrophy by the dimer interface of ERK1/2
N2  - Die extrazellulär Signal-regulierten Kinasen 1 und 2 (ERK1/2) spielen eine zentrale Rolle bei der Vermittlung kardialer Hypertrophie und dem Zellüberleben. Hypertrophe Stimuli aktivieren ERK1/2, triggern deren Dimerisierung und in der Folge die ERK188-Autophosphorylierung. Diese neu entdeckte Autophosphorylierung ist eine Voraussetzung für den nukleären Import von ERK1/2 und führt zum Entstehen pathologischer kardialer Hypertrophie. Da das Dimer Interface von ERK eine mögliche Zielstruktur darstellt, um selektiv die nukleären Signalwege von ERK zu unterbrechen, wurde untersucht, ob man mit Hemmung der ERK-Dimerisierung eine therapeutische Möglichkeit hat, um pathologische kardiale Hypertrophie zu verhindern. Dazu wurden verschiedene ERK2 Mutanten und Peptide generiert, um die ERK-Dimerisierung zu verhindern. Die Effekte dieser Konstrukte auf die ERK-Dimerisierung und den Kernimport wurden in verschiedenen Zelltypen mittels Fluoreszenzmikroskopie, Co-Immunopräzipitationen und Duolink proximity ligation assays getestet. Es konnte gezeigt werden, dass die Peptide effektiv die ERK-ERK Interaktion nach Stimulation mit Phenylephrin und/oder Carbachol verhindern. Zusätzlich reduzierten die Peptide ERKT188-Phosphorylierung und in der Folge den ERK-Import in den Nukleus und Kardiomyozytenhypertrophie. Normale ERK-Aktivierung wurde jedoch durch die Peptide nicht verhindert. Insgesamt konnte gezeigt werden, dass das ERK-Dimer Interface eine wertvolle Zielstruktur ist, mit dem man nukleäre ERK1/2 Signalwege selektiv unterbrechen und damit effektiv Kardiomyozytenwachstum reduzieren kann, ohne gleichzeitig das Zellüberleben zu gefährden.
N2  - The extracellular signal-regulated kinases 1 and 2 (ERK1/2) have a central role in cardiac hypertrophy and cell survival. Hypertrophic stimuli activate ERK1/2, trigger ERK dimerization and subsequently ERKT188-autophosphorylation. This newly discovered autophosphorylation is a prerequisite for nuclear ERK1/2 translocation and leads to the development of pathological cardiac hypertrophy. As the ERK dimer interface is a potential target to selectively interfere with nuclear ERK1/2 signaling, we investigated whether the interference with ERK dimerization may serve as a therapeutic strategy to prevent pathological cardiac hypertrophy. For this, we generated ERK2 mutants and peptide constructs that interfere with ERK dimerization. These constructs were evaluated in various cell types by their effects on nuclear ERK translocation and dimerization by fluorescence microcopy, co-immunoprecipitation and Duolink proximity ligation assays. We showed that the peptides indeed prevented ERK-ERK interaction in response to phenylephrine and/or carbachol stimulation. In addition, the peptides prevented ERKT188-phosphorylation and interfered with all ERK1/2 effects that are associated with ERKT188-phosphorylation e.g. nuclear ERK translocation and cardiomyocyte hypertrophy. Interestingly, the peptide did not inhibit the general activation of ERK1/2. These data indicate that the ERK dimer interface is a valuable target for selective inhibition of nuclear ERK1/2 signaling, that is able to effectively attenuate ERK1/2 mediated cardiomyocyte growth but without impairing cell survival.
KW  - Dimerisierung
KW  - Herzhypertrophie
KW  - Interferenz
KW  - MAP-Kinase
KW  - ERK1/2
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-233739
ER  - 
TY  - THES
A1  - Claßen, Alexandra
T1  - The ERK-cascade in the pathophysiology of cardiac hypertrophy
T1  - Die ERK-Kaskade in der Pathophysiologie der Herzhypertrophie
N2  - ERK1/2 are known key players in the pathophysiology of heart failure, but the members of the ERK cascade, in particular Raf1, can also protect the heart from cell death and ischemic injury. An additional autophosphorylation (ERK1 at Thr208, ERK2 at Thr188) empowers ERK1/2 translocation to the nucleus and phosphorylation of nuclear targets which take part in the development of cardiac hypertrophy. Thereby, targeting this additional phosphorylation is a promising pharmacological approach. 
In this thesis, an in silico model of ERK cascade in the cardiomyocyte is introduced. The model is a semi-quantitive model and its behavior was tested with different softwares (SQUAD and CellNetAnalyzer). Different phosphorylation states of ERK1/2 as well as different stimuli can be reproduced. The different types of stimuli include hypertrophic as well as non-hypertrophic stimuli. With the introduced in-silico model time courses and synergistic as well as antagonistic receptor stimuli combinations can be predicted. The simulated time courses were experimentally validated. SQUAD was mainly used to make predictions about time courses and thresholds, whereas CNA was used to analyze steady states and feedback loops. 
Furthermore, new targets of ERK1/2 which partially contribute, also in the formation of cardiac hypertrophy, were identified and the most promising of them were illuminated. Important further targets are Caspase 8, GAB2, Mxi-2, SMAD2, FHL2 and SPIN90. 
Cardiomyocyte gene expression data sets were analyzed to verify involved components and to find further significantly altered genes after induced hypertrophy with TAC (transverse aortic constriction). Changes in the ultrastructure of the cardiomyocyte are the final result of induced hypertrophy.
N2  - ERK1/2 sind bekannte Schlüsselfiguren bei der Entstehung der Herzinsuffizienz. Weitere Komponenten der ERK-Kaskade, insbesondere Raf1, können das Herz jedoch vor Zelltod und ischämischem Schaden schützen. Eine zusätzliche Autophosphorylierung von ERK1 an Thr208 bzw. von ERK2 an Thr188 ermöglicht ERK1/2 die Translokation zum Zellkern und  befähigt ERK dort zur Phosphorylierung von nukleosolischen  Zielproteinen,  welche eine Herzmuskelhypertrophie auslösen. Daher erscheint diese zusätzliche Autophosphorylierung als eine vielversprechende pharmakologische Zielstruktur.
In dieser Arbeit wird ein in-silico Modell der ERK-Kaskade im Kardiomyozyten präsentiert. Das Modell ist ein semi-quantitatives Modell und wurde mit den Programmen SQUAD und CellNetAnalyzer getestet. Verschiedene Phosphorylierungs-Zustände von ERK1/2 als auch verschiedene Stimuli (hypertrophe als auch nicht-hypertrophe) können mit dem Modell reproduziert werden. Mit dem präsentierten in-silico Modell können sowohl zeitliche Abläufe als auch synergistische und antagonistische Effekte vorhergesagt werden. Die simulierten zeitlichen Abläufe wurden durch in-vitro Experimente validiert. SQUAD wurde hauptsächlich für die Modellierung von  zeitlichen Abläufen und Schwellenwerte genutzt, wohingegen CellNetAnalyzer vor allen Dingen zur Analyse von Fließgleichgewichten und Rückkopplungs-Mechanismen genutzt wurde. 
Darüberhinaus wurden Zielstrukturen von ERK1/2, welche zusätzlich an der Entstehung der Herzhypertrophie mitwirken, identifiziert. Diese umfassen unter anderem Caspase 8, GAB2, Mxi-2, SMAD2, FHL2 und SPIN90.
Gen-Expressions-Datensätze von Kardiomyozyten nach TAC (transverse aortic constriction) wurden analysiert. Diese wurden mit den im Model vorhandenen Strukturen verglichen und signifikant veränderte Expressionslevel wurden identifiziert. Veränderungen der Ultrastruktur des Kardiomyozyten sind das Ergebnis der induzierten Hypertrophie.
KW  - Herzhypertrophie
KW  - Systembiologie
KW  - ERK-cascade
KW  - ERK-Kaskade
KW  - cardiac hypertrophy
KW  - in-silico model
KW  - In-silico Modell
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-229664
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Cheng, Cheng
A1  - Othman, Eman M.
A1  - Stopper, Helga
A1  - Edrada-Ebel, RuAngelie
A1  - Hentschel, Ute
A1  - Abdelmohsen, Usama Ramadan
T1  - Isolation of petrocidin A, a new cytotoxic cyclic dipeptide from the marine sponge-derived bacterium \(Streptomyces\) sp. SBT348
JF  - Marine Drugs
N2  - A new cyclic dipeptide, petrocidin A (\(\textbf{1}\)), along with three known compounds—2,3-dihydroxybenzoic acid (\(\textbf{2}\)), 2,3-dihydroxybenzamide (\(\textbf{3}\)), and maltol (\(\textbf{4}\))—were isolated from the solid culture of \(Streptomyces\) sp. SBT348. The strain \(Streptomyces\) sp. SBT348 had been prioritized in a strain collection of 64 sponge-associated actinomycetes based on its distinct metabolomic profile using liquid chromatography/high-resolution mass spectrometry (LC-HRMS) and nuclear magnetic resonance (NMR). The absolute configuration of all α-amino acids was determined by HPLC analysis after derivatization with Marfey’s reagent and comparison with commercially available reference amino acids. Structure elucidation was pursued in the presented study by mass spectrometry and NMR spectral data. Petrocidin A (\(\textbf{1}\)) and 2,3-dihydroxybenzamide (\(\textbf{3}\)) exhibited significant cytotoxicity towards the human promyelocytic HL-60 and the human colon adenocarcinoma HT-29 cell lines. These results demonstrated the potential of sponge-associated actinomycetes for the discovery of novel and pharmacologically active natural products.
KW  - biology
KW  - sponges
KW  - actinomycetes
KW  - streptomyces
KW  - cyclic dipeptide
KW  - cytotoxic
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-172644
VL  - 15
IS  - 12
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Segerer, Gabriela
A1  - Hadamek, Kerstin
A1  - Zundler, Matthias
A1  - Fekete, Agnes
A1  - Seifried, Annegrit
A1  - Mueller, Martin J.
A1  - Koentgen, Frank
A1  - Gessler, Manfred
A1  - Jeanclos, Elisabeth
A1  - Gohla, Antje
T1  - An essential developmental function for murine phosphoglycolate phosphatase in safeguarding cell proliferation
JF  - Scientific Reports
N2  - Mammalian phosphoglycolate phosphatase (PGP) is thought to target phosphoglycolate, a 2-deoxyribose fragment derived from the repair of oxidative DNA lesions. However, the physiological role of this activity and the biological function of the DNA damage product phosphoglycolate is unknown. We now show that knockin replacement of murine Pgp with its phosphatase-inactive Pgp\(^{D34N}\) mutant is embryonically lethal due to intrauterine growth arrest and developmental delay in midgestation. PGP inactivation attenuated triosephosphate isomerase activity, increased triglyceride levels at the expense of the cellular phosphatidylcholine content, and inhibited cell proliferation. These effects were prevented under hypoxic conditions or by blocking phosphoglycolate release from damaged DNA. Thus, PGP is essential to sustain cell proliferation in the presence of oxygen. Collectively, our findings reveal a previously unknown mechanism coupling a DNA damage repair product to the control of intermediary metabolism and cell proliferation.
KW  - cell proliferation
KW  - DNA metabolism
KW  - lipidomics
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-181094
VL  - 6
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Maurer, Jana
A1  - Hupp, Sabrina
A1  - Bischoff, Carolin
A1  - Foertsch, Christina
A1  - Mitchell, Timothy J.
A1  - Chakraborty, Trinad
A1  - Iliev, Asparouh I.
T1  - Distinct neurotoxicity profile of listeriolysin O from \(Listeria\) \(monocytogenes\)
JF  - Toxins
N2  - Cholesterol-dependent cytolysins (CDCs) are protein toxins that originate from Gram-positive bacteria and contribute substantially to their pathogenicity. CDCs bind membrane cholesterol and build prepores and lytic pores. Some effects of the toxins are observed in non-lytic concentrations. Two pathogens, \(Streptococcus\) \(pneumoniae\) and \(Listeria\) \(monocytogenes\), cause fatal bacterial meningitis, and both produce toxins of the CDC family—pneumolysin and listeriolysin O, respectively. It has been demonstrated that pneumolysin produces dendritic varicosities (dendrite swellings) and dendritic spine collapse in the mouse neocortex, followed by synaptic loss and astrocyte cell shape remodeling without elevated cell death. We utilized primary glial cultures and acute mouse brain slices to examine the neuropathological effects of listeriolysin O and to compare it to pneumolysin with identical hemolytic activity. In cultures, listeriolysin O permeabilized cells slower than pneumolysin did but still initiated non-lytic astrocytic cell shape changes, just as pneumolysin did. In an acute brain slice culture system, listeriolysin O produced dendritic varicosities in an NMDA-dependent manner but failed to cause dendritic spine collapse and cortical astrocyte reorganization. Thus, listeriolysin O demonstrated slower cell permeabilization and milder glial cell remodeling ability than did pneumolysin and lacked dendritic spine collapse capacity but exhibited equivalent dendritic pathology.
KW  - medicine
KW  - listeriolysin O
KW  - meningitis
KW  - acute slices
KW  - variocosities
KW  - dendritic spines
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-172130
VL  - 9
IS  - 1
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Schönegge, Anne-Marie
A1  - Gallion, Jonathan
A1  - Picard, Louis-Philippe
A1  - Wilkins, Angela D.
A1  - Le Gouill, Christian
A1  - Audet, Martin
A1  - Stallaert, Wayne
A1  - Lohse, Martin J.
A1  - Kimmel, Marek
A1  - Lichtarge, Olivier
A1  - Bouvier, Michel
T1  - Evolutionary action and structural basis of the allosteric switch controlling β\(_2\)AR functional selectivity
JF  - Nature Communications
N2  - Functional selectivity of G-protein-coupled receptors is believed to originate from ligand-specific conformations that activate only subsets of signaling effectors. In this study, to identify molecular motifs playing important roles in transducing ligand binding into distinct signaling responses, we combined in silico evolutionary lineage analysis and structure-guided site-directed mutagenesis with large-scale functional signaling characterization and non-negative matrix factorization clustering of signaling profiles. Clustering based on the signaling profiles of 28 variants of the β\(_2\)-adrenergic receptor reveals three clearly distinct phenotypical clusters, showing selective impairments of either the Gi or βarrestin/endocytosis pathways with no effect on Gs activation. Robustness of the results is confirmed using simulation-based error propagation. The structural changes resulting from functionally biasing mutations centered around the DRY, NPxxY, and PIF motifs, selectively linking these micro-switches to unique signaling profiles. Our data identify different receptor regions that are important for the stabilization of distinct conformations underlying functional selectivity.
KW  - toxicology
KW  - functional clustering
KW  - molecular modelling
KW  - protein design
KW  - receptor pharmacology
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-172268
VL  - 8
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Adaku Chilaka, Cynthia
A1  - Mally, Angela
T1  - Mycotoxin Occurrence, Exposure and Health Implications in Infants and Young Children in Sub-Saharan Africa: A Review
JF  - Foods
N2  - Infants and young children (IYC) remain the most vulnerable population group to environmental hazards worldwide, especially in economically developing regions such as sub-Saharan Africa (SSA). As a result, several governmental and non-governmental institutions including health, environmental and food safety networks and researchers have been proactive toward protecting this group. Mycotoxins, toxic secondary fungal metabolites, contribute largely to the health risks of this young population. In SSA, the scenario is worsened by socioeconomic status, poor agricultural and storage practices, and low level of awareness, as well as the non-establishment and lack of enforcement of regulatory limits in the region. Studies have revealed mycotoxin occurrence in breast milk and other weaning foods. Of concern is the early exposure of infants to mycotoxins through transplacental transfer and breast milk as a consequence of maternal exposure, which may result in adverse health effects. The current paper presents an overview of mycotoxin occurrence in foods intended for IYC in SSA. It discusses the imperative evidence of mycotoxin exposure of this population group in SSA, taking into account consumption data and the occurrence of mycotoxins in food, as well as biomonitoring approaches. Additionally, it discusses the health implications associated with IYC exposure to mycotoxins in SSA.
KW  - mycotoxin
KW  - occurrence
KW  - exposure
KW  - child health
KW  - sub-Saharan Africa
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-219250
SN  - 2304-8158
VL  - 9
IS  - 11
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Klaunig, James E.
A1  - Dekant, Wolfgang
A1  - Plotzke, Kathy
A1  - Scialli, Anthony R.
T1  - Biological relevance of decamethylcyclopentasiloxane (D5) induced rat uterine endometrial adenocarcinoma tumorigenesis: Mode of action and relevance to humans
JF  - Regulatory Toxicology and Pharmacology
N2  - Decamethylcyclopentasiloxane (D5) is a cyclic siloxane used in the production and formulation of consumer products with potential exposure to manufacturing workers, consumer, and the general public. Following a combined 2-year inhalation chronic bioassay performed in Fischer 344 (F344) rats, an increase in uterine endometrial adenocarcinomas was noted at the highest concentration to which animals were exposed. No other neoplasms were detected. In this study, a dose of 160 ppm produced an incidence of 8% endometrial adenocarcinomas. Based on a number of experimental studies with D5, the current manuscript examines the biological relevance and possible modes of action for the uterine endometrial adenocarcinomas observed in the rat following chronic exposure to D5. Variable rates of spontaneous uterine endometrial adenocarcinomas have been reported for untreated F344 CrIBr rats. As such, we concluded that the slight increase in uterine endometrial adenocarcinomas observed in the D5 chronic bioassay might not be the result of D5 exposure but may be related to variability of the spontaneous tumor incidence in this strain of rat. However, if the uterine endometrial adenocarcinomas are related to D5-exposure, alteration in the estrous cycle in the aging F344 rat is the most likely mode of action. D5 is not genotoxic or estrogenic. The alteration in the estrous cycle is caused by a decrease in progesterone with an increase in the estrogen:progesterone ratio most likely induced by a decrease in prolactin concentration. Available data support that exposure to D5 influences prolactin concentration. Although the effects on prolactin concentrations in a number of experiments were not always consistent, the available data support the conclusion that D5 is acting via a dopamine receptor agonist-like mechanism to alter the pituitary control of the estrous cycle. In further support of this mode of action, studies in F344 aged animals showed that the effects of D5 on estrous cyclicity produced a response consistent with a dopamine-like effect and further suggest that D5 is accelerating the aging of the reproductive endocrine system in the F344 rat utilized in this study. This mode of action for uterine endometrial adenocarcinoma tumorigenesis is not relevant for humans.
KW  - Reproductive toxicity
KW  - Carcinogenicity
KW  - Silicones
KW  - Enzyme induction
KW  - Uterine tumors
KW  - Rat
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-190952
VL  - 74
IS  - Supplement
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Balasubramanian, Srikkanth
A1  - Othman, Eman M.
A1  - Kampik, Daniel
A1  - Stopper, Helga
A1  - Hentschel, Ute
A1  - Ziebuhr, Wilma
A1  - Oelschlaeger, Tobias A.
A1  - Abdelmohsen, Usama R.
T1  - Marine sponge-derived Streptomyces sp SBT343 extract inhibits staphylococcal biofilm formation
JF  - Frontiers in Microbiology
N2  - Staphylococcus epidermidis and Staphylococcus aureus are opportunistic pathogens that cause nosocomial and chronic biofilm-associated infections. Indwelling medical devices and contact lenses are ideal ecological niches for formation of staphylococcal biofilms. Bacteria within biofilms are known to display reduced susceptibilities to antimicrobials and are protected from the host immune system. High rates of acquired antibiotic resistances in staphylococci and other biofilm-forming bacteria further hamper treatment options and highlight the need for new anti-biofilm strategies. Here, we aimed to evaluate the potential of marine sponge-derived actinomycetes in inhibiting biofilm formation of several strains of S. epidermidis, S. aureus, and Pseudomonas aeruginosa. Results from in vitro biofilm-formation assays, as well as scanning electron and confocal microscopy, revealed that an organic extract derived from the marine sponge-associated bacterium Streptomyces sp. SBT343 significantly inhibited staphylococcal biofilm formation on polystyrene, glass and contact lens surfaces, without affecting bacterial growth. The extract also displayed similar antagonistic effects towards the biofilm formation of other S. epidermidis and S. aureus strains tested but had no inhibitory effects towards Pseudomonas biofilms. Interestingly the extract, at lower effective concentrations, did not exhibit cytotoxic effects on mouse fibroblast, macrophage and human corneal epithelial cell lines. Chemical analysis by High Resolution Fourier Transform Mass Spectrometry (HRMS) of the Streptomyces sp. SBT343 extract proportion revealed its chemical richness and complexity. Preliminary physico-chemical characterization of the extract highlighted the heat-stable and non-proteinaceous nature of the active component(s). The combined data suggest that the Streptomyces sp. SBT343 extract selectively inhibits staphylococcal biofilm formation without interfering with bacterial cell viability. Due to absence of cell toxicity, the extract might represent a good starting material to develop a future remedy to block staphylococcal biofilm formation on contact lenses and thereby to prevent intractable contact lens-mediated ocular infections.
KW  - medicine
KW  - marine sponges
KW  - actinomycetes
KW  - Streptomyces
KW  - staphilococci
KW  - biofilms
KW  - contact lens
Y1  - 2017
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-171844
VL  - 8
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Dekant, Wolfgang
A1  - Klaunig, James E.
T1  - Toxicology of decamethylcyclopentasiloxane (D5)
JF  - Regulatory Toxicology and Pharmacology
N2  - Decamethylcyclopentasiloxane (D5) is a cyclic siloxane used in the formulation of consumer products as well as an industrial intermediate. A summary of the previous studies on the toxicology of D5 is provided. Toxicokinetic studies with D5 after dermal administration demonstrate a very low uptake of due to rapid evaporation. Following inhalation exposure, exhalation of unchanged D5 and excretion of metabolites with urine are major pathways for clearance in mammals. Due to this rapid clearance by exhalation, the potential for bioaccumulation of D5 is considered unlikely. The available toxicity data on D5 adequately cover the relevant endpoints regarding potential human health hazards. D5 was not DNA reactive or mutagenic in standard in vitro and in vivo test systems. D5 also did not induce developmental and reproductive toxicity in appropriately performed studies. In repeated studies in rats with subacute, subchronic and chronic inhalation exposure, mild effects on the respiratory tract typically seen after inhalation of irritating materials, increases in liver weight (28- and 90-day inhalation studies), and a small increase in the incidence of uterine adenocarcinoma (uterine tumor) in female rats (two-year inhalation chronic bioassay) were observed. The liver effects induced by D5 were consistent with D5 as a weak "phenobarbital-like" inducer of xenobiotic metabolizing enzymes and these effects are considered to be an adaptive response. Mechanistic studies to elucidate the mode-of-action for uterine tumor induction suggest an interaction of D5 with dopamine signal transduction pathways altering the pituitary control of the estrus cycle. The resulting estrogen imbalance may cause the small increase in uterine tumor incidence at the highest D5-exposure concentration over that seen in control rats. A genotoxic mechanism or a direct endocrine activity of D5 is not supported as a mode-of-action to account for the induction of uterine tumors by the available data.
KW  - Prolactin
KW  - Fischer 344 rats
KW  - MMQ cells
KW  - Reproductive toxicity
KW  - Carcinogenicity
KW  - Silicones
KW  - Enzyme induction
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-190914
VL  - 74
IS  - Supplement
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schihada, Hannes
T1  - Novel optical methods to monitor G-protein-coupled receptor activation in microtiter plates
T1  - Neue optische Methoden zur Messung der Aktivierung von G-Protein-gekoppelten Rezeptoren in Mikrotiter-Platten
N2  - G-protein-coupled receptors (GPCRs) regulate diverse physiological processes in the human body and represent prime targets in modern drug discovery. Engagement of different ligands to these membrane-embedded proteins evokes distinct receptor conformational rearrangements that facilitate subsequent receptor-mediated signalling and, ultimately, enable cellular adaptation to altered environmental conditions. Since the early 2000s, the technology of resonance energy transfer (RET) has been exploited to assess these conformational receptor dynamics in living cells and real time. However, to date, these conformational GPCR studies are restricted to single-cell microscopic setups, slowing down the discovery of novel GPCR-directed therapeutics. In this work, we present the development of a novel generalizable high-throughput compatible assay for the direct measurement of GPCR activation and deactivation. By screening a variety of energy partners for fluorescence (FRET) and bioluminescence resonance energy transfer (BRET), we identified a highly sensitive design for an α2A-adrenergic receptor conformational biosensor. This biosensor reports the receptor’s conformational change upon ligand binding in a 96-well plate reader format with the highest signal amplitude obtained so far. We demonstrate the capacity of this sensor prototype to faithfully quantify efficacy and potency of GPCR ligands in intact cells and real time. Furthermore, we confirm its universal applicability by cloning and validating five further equivalent GPCR biosensors. To prove the suitability of this new GPCR assay for screening purposes, we measured the well-accepted Z-factor as a parameter for the assay quality. All tested biosensors show excellent Z-factors indicating outstanding assay quality. Furthermore, we demonstrate that this assay provides excellent throughput and presents low rates of erroneous hit identification (false positives and false negatives). Following this phase of assay development, we utilized these biosensors to understand the mechanism and consequences of the postulated modulation of parathyroid hormone receptor 1 (PTHR1) through receptor activity-modifying protein 2 (RAMP2). We found that RAMP2 desensitizes PTHR1, but not the β2-adrenergic receptor (β2AR), for agonist-induced structural changes. This generalizable sensor design offers the first possibility to upscale conformational GPCR studies, which represents the most direct and unbiased approach to monitor receptor activation and deactivation. Therefore, this novel technology provides substantial advantages over currently established methods for GPCR ligand screening. We feel confident that this technology will aid the discovery of novel types of GPCR ligands, help to identify the endogenous ligands of so-called orphan GPCRs and deepen our understanding of the physiological regulation of GPCR function.
N2  - Die Klasse der G-protein-gekoppelten Rezeptoren (GPCRs) stellt die größte Familie membranständiger Proteine dar. GPCRs regulieren eine Vielzahl diverser physiologischer Prozesse in eukaryotischen Zellen und kontrollieren so unterschiedliche Zellfunktionen im menschlichen Organismus. Sie stellen die Zelloberflächenrezeptoren für verschiedenartige extrazelluläre Stimuli, wie zum Beispiel Photonen, niedermolekulare chemische Verbindungen, Peptide und Lipide dar. Die Wechselwirkung mit diesen sogenannten Liganden stabilisiert spezifische GPCR-Konformationen. Diese dienen wiederum als Ausgangspunkt für nachgeschaltete intrazelluläre Signalkaskaden, die beispielweise über membranverankerte G-Proteine vermittelt werden können. Während endogene GPCR-Agonisten diese Signalweiterleitung verstärken, können andere Biomoleküle wie Lipide, Ionen oder andersartige Membranproteine die Funktion, und damit die Signalweiterleitung der GPCRs modulieren.  	
Aufgrund ihrer Einbindung in eine Vielzahl physiologischer und pathophysiologischer Prozesse, wurden GPCRs schon früh als Angriffspunkte („Targets“) zur Behandlung verschiedener Erkrankungen erforscht und genutzt. Heutzutage vermitteln etwa 30% aller zugelassenen Arzneistoffe ihre Wirkung über G-protein-gekoppelte Rezeptoren. Dennoch wird das große Potential dieser Rezeptorfamilie als Targets für medikamentöse Behandlungen noch nicht in vollem Umfang ausgeschöpft. Tatsächlich gibt es für mehr als 200 GPCRs, die nicht der olfaktorischen Wahrnehmung dienen, noch keine Arzneistoffe, da wenig über deren Pharmakologie und physiologische Bedeutung bekannt ist. Zudem wird die Entwicklung neuartiger GPCR-Liganden erheblich durch das eingeschränkte Methodenrepertoire beeinträchtigt. Alle derzeit etablierten Techniken zur Identifizierung neuer GPCR-Liganden erfassen entweder den Ligand-GPCR-Bindungsprozess, der keine Informationen über die tatsächliche Aktivität der Verbindung liefert, oder messen weit-nachgeschaltete Signale, wie Änderungen sogenannter „Second-Messenger“-Konzentrationen (meist cAMP oder Calcium) und Reporter-Gen-Expressionslevel. Aufgrund ihrer Entfernung vom eigentlichen Rezeptor-Aktivierungsprozess haben diese Methoden allerdings bedeutende Nachteile und produzieren so häufig Falsch-Positive und Falsch-Negative Ergebnisse.	
Seit den frühen 2000er wurden GPCR-Konformationssensoren auf Basis von Fluoreszenz-Resonanz-Energie-Transfer (FRET) zur Messung der Ligand-induzierten Rezeptordynamik genutzt. Jedoch wies keiner der bisher entwickelten FRET- oder BRET- (Biolumineszenz-Resonanz-Energie-Transfer) Sensoren ausreichende Signalstärke auf, um im Hochdurchsatz-Screening (HTS) angewendet werden zu können. 
Die vorliegende Studie beschreibt das erste GPCR-Sensordesign, das aufgrund seiner exzellenten Signalstärke im Hochdurchsatz-Verfahren verwendet werden kann. Wir haben 21 unterschiedliche FRET- und BRET-Sensoren des α2A-adrenergen Rezeptors (α2AAR) getestet und dabei die Kombination der kleinen und hellen Luziferase NanoLuciferase (Nluc) mit dem rot-fluoreszierenden HaloTag-Farbstoff 618 als sensitivstes RET-Paar identifiziert. Der α2AARNluc/Halo(618) Biosensor ermöglicht die Messung der Aktivität und Wirkstärke von α2AAR-Liganden im Mikrotiterplattenformat. Um die universelle Anwendbarkeit dieses Sensordesigns zu prüfen, wurden fünf weitere Nluc/Halo(618)-basierende Sensoren für GPCRs unterschiedlicher Unterfamilien entwickelt. Zudem konnten wir zeigen, dass diese GPCRNluc/Halo(618)-Fusionsproteine weiterhin ihre natürlichen Signalkaskaden in Gang setzen können und damit die biologische Funktionalität dieser Rezeptoren erhalten ist. Außerdem belegt die vorlegende Arbeit, dass diese neue Sensor-Generation zur Messung Ligand-vermittelter Rezeptordynamiken im Hochdurchsatz-Format und zur Untersuchung der GPCR-Regulation durch endogene Modulatoren genutzt werden kann.
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass wir den ersten HTS-kompatiblen Assay zur Messung der GPCR-Konformationsänderungen entwickelt haben. Diese Biosensoren erlauben die Charakterisierung neuartiger GPCR-Liganden direkt auf der Rezeptorebene und funktionieren damit unabhängig von nachgeschalteter Signalamplifikation oder Überlagerung verschiedener Signalwege, welche die Aussagekraft traditioneller GPCR-Screening-Verfahren häufig beeinträchtigen. Diese Technik kann zur Entdeckung neuartiger GPCR-Arzneistoffe genutzt werden, zu einem besseren Verständnis bisher kaum erforschter Rezeptoren beitragen und der Identifizierung und Charakterisierung potentieller GPCR-Modulatoren dienen.
KW  - G-Protein gekoppelte Rezeptoren
KW  - Hochdurchsatz-Screening
KW  - Förster Resonanz Energie Transfer
KW  - High-thropughput screening
KW  - Bioluminescence resonance energy transfer
KW  - G-protein-coupled receptors
KW  - Receptor dynamics
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-175415
ER  - 
TY  - THES
A1  - Perpiñá Viciano, Cristina
T1  - Study of the activation mechanisms of the CXC chemokine receptor 4 (CXCR4) and the atypical chemokine receptor 3 (ACKR3)
T1  - Untersuchung zum Aktivierungsmechanismus des CXC Chemokin‐Rezeptor 4 (CXCR4) und des atypischen Chemokin‐Rezeptor 3 (ACKR3)
N2  - The CXC chemokine receptor 4 (CXCR4) and the atypical chemokine receptor 3 (ACKR3) are seven transmembrane receptors that are involved in numerous pathologies, including several types of cancers. Both receptors bind the same chemokine, CXCL12, leading to significantly different outcomes. While CXCR4 activation generally leads to canonical GPCR signaling, involving Gi proteins and β‐arrestins, ACKR3, which is predominantly found in intracellular vesicles, has been shown to signal via β‐arrestin‐dependent signaling pathways. Understanding the dynamics and kinetics of their activation in response to their ligands is of importance to understand how signaling proceeds via these two receptors.
In this thesis, different Förster resonance energy transfer (FRET)‐based approaches have been combined to individually investigate the early events of their signaling cascades. In order to investigate receptor activation, intramolecular FRET sensors for CXCR4 and ACKR3 were developed by using the pair of fluorophores cyan fluorescence protein and fluorescence arsenical hairpin binder. The sensors, which exhibited similar functional properties to their wild‐type counterparts, allowed to monitor their ligand-induced conformational changes and represent the first RET‐based receptor sensors in the field of chemokine receptors. Additional FRET‐based settings were also established to investigate the coupling of receptors with G proteins, rearrangements within dimers, as well as G protein activation. On one hand, CXCR4 showed a complex activation mechanism in response to CXCL12 that involved rearrangements in the transmembrane domain of the receptor followed by rearrangements between the receptor and the G protein as well as rearrangements between CXCR4 protomers, suggesting a role of homodimers in the activation course of this receptor. This was followed by a prolonged activation of Gi proteins, but not Gq activation, via the axis CXCL12/CXCR4. In contrast, the structural rearrangements at each step of the signaling cascade in response to macrophage migration inhibitory factor (MIF) were dynamically and kinetically different and no Gi protein activation via this axis was detected. These findings suggest distinct mechanisms of action of CXCL12 and MIF on CXCR4 and provide evidence for a new type of sequential signaling events of a GPCR. Importantly, evidence in this work revealed that CXCR4 exhibits some degree of constitutive activity, a potentially important feature for drug development. On the other hand, by cotransfecting the ACKR3 sensor with K44A dynamin, it was possible to increase its presence in the plasma membrane and measure the ligand‐induced activation of this receptor. Different kinetics of ACKR3 activation were observed in response to CXCL12 and three other agonists by means of using the receptor sensor developed in this thesis, showing that it is a valuable tool to study the activation of this atypical receptor and pharmacologically characterize ligands. No CXCL12‐induced G protein activation via ACKR3 was observed even when the receptor was re-localized to the plasma membrane by means of using the mutant dynamin. Altogether, this thesis work provides the temporal resolution of signaling patterns of two chemokine receptors for the first time as well as valuable tools that can be applied to characterize their activation in response to pharmacologically relevant ligands.
N2  - Der CXC Chemokin‐Rezeptor 4 (CXCR4) und der atypische Chemokin‐Rezeptor 3 (ACKR3) sind heptatransmembranäre
Rezeptoren, die in zahlreichen Krankheitsbildern eine Rolle spielen, wie in einigen Krebsarten. Beide Rezeptoren werden zwar von dem gleichen Chemokin CXCL12 aktiviert, allerdings mit unterschiedlichen Signalweiterleitungsmustern. Die Aktivierung von CXCR4 führt zu kanonischer GPCR Signaltransduktion über Gi‐Proteine und β‐Arrestine. Die Signalweiterleitung des Rezeptors ACKR3 hingegen, welcher hauptsächlich in intrazellulären Vesikeln vorliegt, erfolgt über ß‐Arrestinabhängige Signalwege. Es ist von großer Wichtigkeit die Dynamik und Kinetik dieser beiden Rezeptoren hinsichtlich der Aktivierung durch ihre Liganden und der Signalweiterleitung zu verstehen. In dieser Arbeit wurden verschiedene Förster‐Resonanzenergietransfer (FRET) Anwendungen kombiniert, um
die frühen Phasen der Signal‐Kaskade von CXCR4 und ACKR3 zu untersuchen. Zur genaueren Aufklärung der Rezeptoraktivierung wurden intramolekulare FRET‐Sensoren entwickelt, hierzu wurden die Fluorophore Cyan‐fluoreszierendes Protein und engl. fluorescence arsenical hairpin binder verwendet. Die generierten Sensoren zeigten ähnliche funktionelle Eigenschaften wie die
unveränderten Rezeptoren. Liganden‐induzierte Änderungen der Rezeptorkonformation können mittels dieser Sensoren beobachtet werden und stellen die ersten RET‐basierten Sensoren auf dem Forschungsgebiet der Chemokin‐Rezeptoren dar. Weitere FRET‐basierte Methoden wurden zur
Untersuchung von Interaktionen zwischen Rezeptor und G‐Protein, Neuanordnung von Dimeren, sowie der G‐Protein Aktivierung eingesetzt und für beide Chemokin‐Rezeptoren etabliert. CXCR4 zeigte einen komplexen Aktivierungsmechanismus nach Stimulation durch CXCL12, bei welchem zunächst eine Neuordnung der Rezeptor‐Transmembrandomäne gefolgt von Neuordnungen zwischen
Rezeptor und G‐Protein und zuletzt eine Neuordnung zwischen CXCR4 Protomeren erfolgte. Dies
impliziert, dass im Aktivierungsprozess des Rezeptors Homodimere eine Rolle spielen. Zudem wurde
eine verlängerte Gi ‐Protein Aktivierung gegenüber der Gq‐Protein Aktivierung bei CXCL12 stimuliertem CXCR4 beobachtet. Hingegen zeigte eine Stimulierung mit dem Macrophage Migration Inhibitory Factor (MIF) bei jedem Schritt der frühen Singal‐Kaskade veränderte Dynamiken und
Kinetiken im Vergleich zu CXCL12. Darüber hinaus konnte keine Gi ‐Protein Aktivierung festgestellt werden. Dieser Befund zeigt individuelle Mechanismen für MIF und CXCL12 am CXCR4‐Rezeptor und liefert Belege für eine neuer Art von sequenziellen Signalweiterleitungen an GPCRs. Eine wichtige Beobachtung dieser Arbeit für eine potentielle Medikamentenentwicklung ist das CXCR4 ligandenunabhängige
Aktivität zeigt. Um die Aktivierung des ACKR3 Sensors messen zu können wurde durch eine Co‐Transfektion mit K44A Dynamin eine höhere Membranständigkeit erreicht. CXCL12 und drei weiteren Agonisten zeigten am hier entwickelten ACKR3‐Sensor unterscheidbare Kinetiken. Mit diesem wertvollen Werkzeug können Liganden an diesem atypischen Rezeptor pharmakologisch charakterisiert werden. Es konnte keine CXCL12‐induzierte G‐Protein Aktivierung gemessen werden, trotz der stärkeren Präsenz an der Plasmamembran mit Hilfe der Dynamin‐Mutante. In Summe liefert
diese Arbeit zum ersten Mal eine zeitliche Auflösung von Signalweiterleitungsmustern von zwei 
Chemokin‐Rezeptoren sowie wertvolle Werkzeuge zur Charakterisierung der frühen Phase der Signal‐Kaskade durch andere pharmakologisch relevanten Liganden.
KW  - G protein-coupled receptors
KW  - Chemokine receptors
KW  - GPCR signaling
KW  - Förster Resonance Energy Transfer
KW  - FRET sensors
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-192371
ER  - 
TY  - THES
A1  - Witzinger, Linda
T1  - Rolle der Pyridoxal 5´-Phosphat Phosphatase PDXP im Vitamin B6-Metabolismus muriner Erythrozyten und Hippocampi
T1  - Role of the pyridoxal 5´-phosphate phosphatase PDXP in the vitamin B6 metabolism of murine red blood cells and hippocampi
N2  - Die Phosphatase PDXP (auch bekannt als Chronophin) gehört zur Familie der HAD Phosphatasen, einer ubiquitär exprimierten Enzymklasse mit wichtigen physiologischen Funktionen. PDXP zeigt Phosphatase-Aktivität gegenüber seinem Substrat Pyridoxal 5´-Phosphat (PLP), der aktivierten Form von Vitamin B6. PDXP-defiziente Mäuse (Knockout-Mäuse) weisen im Vergleich zu Wildtypen verdoppelte PLP-Konzentrationen in Erythrozyten sowie im Gesamthirn auf. Vermutlich kommt PDXP daher eine wichtige Funktion in Erythrozyten und im Hirn zu. Ziel dieser Arbeit war es, erste Einblicke in diese Funktion(en) von PDXP zu erlangen. 
Hierzu wurden HPLC-basierte Analysen der erythrozytären PLP-Konzentrationen in Wildtyp- sowie PDXP-defizienten Mäusen durchgeführt. Dabei ließen sich die rund doppelt so hohen erythrozytären PLP-Level in den KO-Mäusen bestätigen. Zudem ist es gelungen, eine Methode zur Messung der endogenen Phosphatase-Aktivität von PDXP in Erythrozytenlysaten zu etablieren. So konnte im Wildtyp anhand der Verringerung der PLP-Konzentrationen pro Zeiteinheit eine erythrozytäre PDXP-Aktivität nachgewiesen werden. Dazu waren die Inkubation mit Pyridoxin, sowie die Anwendung eines Inhibitors der PDXK notwendig. Eine bis dato vermutete Funktion der PDXP, zur Mobilisation von erythrozytärem PLP während Fastenzeiten, konnte ausgeschlossen werden. So zeigte der Vergleich der erythrozytären PLP-Konzentrationen aus gefasteten mit normal gefütterten Tieren in beiden Genotypen exakt dieselbe prozentuale PLP-Verringerung. Während Nahrungszufuhr ließ sich jedoch eine Funktion der Phosphatase PDXP als „Converter“ von Pyridoxin zu Pyridoxal erkennen. Ausgehend von PN konnte im Wildtyp (über die Zwischenprodukte PNP und PLP) eine PDXP-abhängige Dephosphorylierung von PLP zu PL erfolgen. So wies der Wildtyp eine rund vierfach höhere PL-Produktion auf, verglichen mit der PDXP-defizienten Maus. Die Phosphatase PDXP erwies sich als essenziell für die erythrozytäre Konversion von Pyridoxin zu Pyridoxal. Dadurch erreicht der Organismus eine metabolische Flexibilität, die ihn bis zu einem gewissen Grad unabhängig von der Nahrungsauswahl macht. Zudem können Zellen oder Organe, denen durch das Fehlen der PNPO, die Konversion zu PLP nicht möglich ist, mit PL versorgt werden. 
Aus der hohen Reaktivität von PLP mit umliegenden Nucleophilen ergibt sich eine gewisse Problematik für die Zelle im Umgang mit freiem PLP. So liegt der Großteil des erythrozytären PLPs gebunden an Proteine (vor allem Hämoglobin) vor. Anhand von Filtern (MWCO, 3000) ließ sich zwischen der hier definiert als „freien“ und der „gebundenen“ Form von PLP differenzieren. So konnten erste Erkenntnisse zur Rolle von PDXP als Determinator freier PLP-Konzentrationen in Erythrozyten und insbesondere im Hippocampus erlangt werden. Im Hippocampus ergaben sich insgesamt deutlich höhere Konzentrationen an freiem PLP als in den Erythrozyten und es bestand zudem ein Unterschied zwischen den Genotypen. So wiesen die KO-Mäuse ~1/3 höhere freie PLP-Konzentrationen im Vergleich zu den Wildtypen auf. Schließlich konnte ein Effekt des Tieralters auf den PLP-Metabolismus festgestellt werden. Sowohl in den Erythrozyten als auch im Hippocampus ergaben sich alterskorrelierte Änderungen ihrer PLP-Konzentrationen. Zudem zeigten Western Blot Analysen altersbedingte Unterschiede ihrer Vitamin B6-Enzymexpressionen. So wiesen ältere Wildtypen im Hippocampus eine fünffach erhöhte PDXP-Expression verglichen mit jüngeren Tieren auf. In den Erythrozytenlysaten hingegen zeigten ältere Tiere beider Genotypen eine rund vierfach geringere PNPO-Expression gegenüber jüngeren Tieren. Die mit dem Alter eintretende physiologische Verringerung der erythrozytären PNPO-Expression würde somit für den Organismus einen Verlust seiner metabolischen Flexibilität bedeuten, die mit der Konversion von PN zu PL einhergeht.
N2  - The phosphatase PDXP, also called Chronophin, is a member of the ubiquitously expressed HAD-phosphatases, which have some important physiological functions in the organism. Its substrate pyridoxal 5´-phosphate (PLP) is the active form of vita-min B6, an important cofactor of several reactions. PDXP-deficient mice (KO-mice) have PLP-concentrations in erythrocytes and in the whole brain twice as high as wildtype mice. It is assumed that PDXP therefore has an important function in erythrocytes and in the brain. The aim of the study was to gain initial insights into these functions of PDXP. 
For this purpose, HPLC-based analyses of the PLP-concentrations in erythrocytes from WT- and KO-mice were carried out. The doubled PLP-levels in the RBCs of KO-mice could be confirmed. In addition, a method for measuring the endogenous phosphatase activity of PDXP in red cell lysates was established. The activity of PDXP could be measured by the reduction of its substrate PLP over time. This required the incubation with pyridoxine and the inhibition of PDXK by ginkgotoxine. An assumed function of PDXP in mobilization of PL(P) from the erythrocytes in fasting conditions could be ruled out. Therefore, a comparison between the PLP-concentrations in RBCs of fasted mice with normal fed ones was done. Surprisingly the fasted KO-mice showed the same percentaged decrease of cellular PLP-level as the fasted WT-mice. During vitamin B6 intake however, a function of PDXP as being a “converter” of pyridoxine to pyridoxal was found. Starting with PN, a PDXP-mediated dephosphorylation from PLP to PL could take place in the wildtype mice (via the intermediate steps PNP and PLP). Consequently, the WT´s production of PL quadrupled compared to the KO´s. PDXP turned out to be essential for the conversion of pyridoxine to pyridoxal in erythrocytes. This conversion confers some metabolic flexibility to the organism and to a certain extent makes it independent of the choice of food. Moreover, cells and organs, that due to the absence of PNPO cannot produce PL(P) themselves, can be provided via erythrocytes. 
The high reactivity of PLP with surrounding nucleophiles poses a certain problem for the cell in dealing with free PLP. The majority of the PLP in RBCs is bound to proteins (primarily hemoglobin). It was distinguished between the here termed “free” PLP and the bound PLP by using filter devices with a MWCO at 3 kDa. First insights could be gained about PDXP as a determinant of free PLP-levels in erythrocytes and hippocampus. The amount of free PLP in the hippocampus was significantly higher than in the RBCs. Additionally, the hippocampus showed some differences in the con¬centration of free PLP between WT- and KO-mice. The level of free PLP in PDXP deficient mice was one third higher than in wildtype mice. Finally, some correlation between the age of the mice and their PLP-metabolism was found. The results revealed changes of the PLP-concentrations with age in the RBCs and the hippocampus. Moreover, western blot analyses showed some age-related differences in the expression of vitamin B6 enzymes. In the hippocampus older wildtype mice showed a quintupled expression of PDXP compared to younger ones. However, western blot analyses of red blood cell lysates from older animals revealed a lower expression of PNPO by a factor of four. For the organism this physiological reduction of its PNPO expression with age would mean a loss of metabolic flexibility, that is accompanied by the conversion from PN to PL.
KW  - Vitamin B6
KW  - Vitamin-B6-Stoffwechsel
KW  - Pyridoxalphosphat
KW  - Erythrozyt
KW  - Phosphatasen
KW  - PDXP
KW  - PLP
KW  - HAD-Phosphatasen
KW  - Vitamin B6 Metabolismus
KW  - pyridoxal phosphate
KW  - red blood cells
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-216546
ER  - 
TY  - THES
A1  - Kircher, Malte Tim
T1  - Neuronale Genotoxizität von Angiotensin II
T1  - Neuronal Genotoxicity of Angiotensin II
N2  - In recent decades, the acceptance has steadily increased that oxidative stress plays an important role in the development of chronic diseases, malignant neoplasia and the acceleration of the aging process. As one of the most common chronic diseases, hypertension is often associated with a misregulated renin-angiotensin-aldosterone system that causes chronic oxidative stress. Hypertension is a risk factor for neurological diseases such as vascular dementia (VaD) and many neurological disorders, including VaD, have an ROS-associated or inflammatory component in their etiology.
Our group has already demonstrated AT-II-induced genotoxicity in kidney and myocardial cells and tissues. The aim of this dissertation was to investigate a possible association between AT-II and neurodegeneration that is triggered by neuronal genotoxicity of AT-II.
First, we showed in two neuronal cell lines that AT-II causes dose-dependent genome damage. Subsequent experiments could attribute this toxicity to NOX-produced superoxide generated after AT-II binding to the AT1R. In addition, AT-II-induced depletion of the most important intracellular antioxidant - glutathione - was demonstrated.
In vivo, we were able to show that AT1aR knockout mice after AT-II treatment showed significantly more genome damage in the subfornic organ (SFO) than wild-type mice. The SFO is one of the few structures in the brain with an interrupted blood-brain barrier, which makes it accessible and particularly sensitive to circulating AT-II. In the recent literature, these genome damages were also observed in kidney and heart tissues and prove an additional genotoxicity of AT-II independent of AT1aR and consequently independent of blood pressure.
In summary, this work shows that increased AT-II levels in neuronal cells cause genome damage due to NOX-produced superoxide. It is hoped that these results will one day help to decipher the complete development of VaD.
N2  - In den letzten Jahrzehnten ist die Akzeptanz stetig größer geworden, dass oxidativer Stress eine bedeutende Rolle bei der Entstehung von chronischen Erkrankungen, malignen Neoplasien sowie der Beschleunigung des Alterungsprozesses spielt. Als eine der häufigsten chronischen Erkrankungen ist Hypertonie oft mit einem fehlregulierten Renin-Angiotensin-Aldosteron-System assoziiert, welches chronisch oxidativen Stress verursacht. Bluthochdruck ist ein Risikofaktor für neurologische Erkrankungen wie der vaskulären Demenz (VaD) und viele neurologischen Störungen, einschließlich der VaD, haben eine ROS-assoziierte beziehungsweise inflammatorische Komponente in ihrer Entstehung. 
Unsere Arbeitsgruppe konnte bereits eine AT-II-induzierte Genotoxizität in Nieren- und Myokardzellen bzw. -Gewebe nachweisen. Ziel dieser Dissertation war es, einen möglichen Zusammenhang zwischen AT-II und Neurodegeneration zu untersuchen, welche durch eine neuronale Genotoxizität von AT-II ausgelöst wird.
Zunächst zeigten wir in zwei neuronalen Zelllinien, dass AT-II eine Dosis-abhängige Genomschädigung verursacht. Nachfolgende Experimente konnten diese Toxizität auf NOX-produziertes Superoxid zurückführen, das nach Bindung von AT-II an den AT1R generiert wird. Zudem konnte ein AT-II-induzierter Verbrauch des wichtigsten intrazellulären Antioxidans – Glutathion - nachgewiesen werden.
In vivo konnten wir zeigen, dass AT1aR-Knockout-Mäuse nach AT-II-Behandlung signifikant mehr Genomschäden im Subfornikalorgan (SFO) aufwiesen als Wildtypmäuse. Das SFO hat als eine der wenigen Strukturen im Gehirn eine unterbrochene Blut-Hirn-Schranke, was es für zirkulierendes AT-II zugänglich und besonders empfindlich macht. Diese Genomschäden wurden in der neueren Literatur auch in Nieren- und Herzgewebe beschrieben und belegen eine zusätzliche, AT1aR- und damit Blutdruck-unabhängige Genotoxizität von AT-II.
Zusammenfassend zeigt diese Arbeit, dass erhöhte AT-II-Konzentrationen in Nervenzellen Genomschäden durch NOX-produziertes Superoxid verursachen. Die Hoffnung ist, dass diese Ergebnisse dabei helfen, eines Tages die vollständige Entstehung der VaD zu entschlüsseln.
KW  - Angiotensin II
KW  - Toxizität
KW  - Neuronale
KW  - toxicity
KW  - angiotensin II
KW  - neuronal
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-214273
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schewe, Victoria Kristina
T1  - Mikrokernbildung in Mundschleimhautzellen von Patienten mit Kopf-Hals-Tumoren während Radio-/Radiochemotherapie
T1  - Micronucleus formation kinetics in buccal mucosa cells of head and neck cancer patients undergoing radio-/radiochemotherapy
N2  - Das Ziel der vorliegenden Arbeit war die Mikrokernbildung in Mundschleimhautzellen von 35 Patienten mit Kopf-Hals-Tumoren während einer sechswöchigen Radio-/Radiochemotherapie und sechs Wochen danach darzustellen. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigten, dass Patienten mit Kopf-Hals-Tumoren im Vergleich zu gesunden Probanden erhöhte Mikrokernraten aufwiesen. Ebenfalls konnte gezeigt werden, dass es zu einer vermehrten Bildung von Mikrokernen während einer sechswöchigen Radio-/Radiochemotherapie kam. Nach Therapiebeendigung sanken die Werte nach drei bis sechs Wochen und lagen unter dem Ausgangswert, in dem Bereich von spontan entstehenden Mikrokernen. In Bezug auf die Tumorgröße konnte nur in der zweiten Woche ein signifikanter Unterschied in der Mikrokernrate zwischen T1- und T4-Stadium beobachtet werden. Es konnte keine Korrelation zwischen einer zusätzlich verabreichten Chemotherapie, Grading des Tumors, Alter sowie Geschlecht der Patienten und einem Anstieg der Mikrokernrate festgestellt werden.
N2  - In the present Study, normal tissue buccal mucosa cells from 35 patients with head and neck cancer were analyzed for formation of micronuclei during a 6-week radio-/radiochemotherapy and 6 weeks afterwards. The results showed that patients with head and neck cancer had increased micronucleus rates compared to healthy test persons. It could also be observed that there was an increased formation of micronuclei during a 6-week radio-/radiochemotherapy. After the end of therapy, the values decreased after three to six weeks. The tumor size showed in the second week a significant difference in the micronucleus rate between T1 and T4 stage. Age, gender, and tumor stage did not have an influence on the micronuclei formation kinetics.
KW  - Kleinkern
KW  - Mundschleimhaut
KW  - Strahlentherapie
KW  - Chemotherapie
KW  - Hals-Nasen-Ohren-Tumor
KW  - Mikrokern
KW  - micronucleus
KW  - Kopf-Hals-Tumor
KW  - head and neck cancer
KW  - Mundschleimhaut
KW  - buccal mucosa
KW  - Bestrahlung
KW  - radiation
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-215354
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Tan, Aaron
A1  - Babak, Maria V.
A1  - Venkatesan, Gopalakrishnan
A1  - Lim, Clarissa
A1  - Klotz, Karl-Norbert
A1  - Herr, Deron Raymond
A1  - Cheong, Siew Lee
A1  - Federico, Stephanie
A1  - Spalluto, Giampiero
A1  - Ong, Wei-Yi
A1  - Chen, Yu Zong
A1  - Loo, Jason Siau Ee
A1  - Pastorin, Giorgia
T1  - Design, Synthesis and Evaluation of New Indolylpyrimidylpiperazines for Gastrointestinal Cancer Therapy
JF  - Molecules
N2  - Human A3 adenosine receptor hA3AR has been implicated in gastrointestinal cancer, where its cellular expression has been found increased, thus suggesting its potential as a molecular target for novel anticancer compounds. Observation made in our previous work indicated the importance of the carbonyl group of amide in the indolylpyrimidylpiperazine (IPP) for its human A2A adenosine receptor (hA2AAR) subtype binding selectivity over the other AR subtypes. Taking this observation into account, we structurally modified an indolylpyrimidylpiperazine (IPP) scaffold, 1 (a non-selective adenosine receptors’ ligand) into a modified IPP (mIPP) scaffold by switching the position of the carbonyl group, resulting in the formation of both ketone and tertiary amine groups in the new scaffold. Results showed that such modification diminished the A2A activity and instead conferred hA3AR agonistic activity. Among the new mIPP derivatives (3–6), compound 4 showed potential as a hA3AR partial agonist, with an Emax of 30% and EC50 of 2.89 ± 0.55 μM. In the cytotoxicity assays, compound 4 also exhibited higher cytotoxicity against both colorectal and liver cancer cells as compared to normal cells. Overall, this new series of compounds provide a promising starting point for further development of potent and selective hA3AR partial agonists for the treatment of gastrointestinal cancers.
KW  - gastrointestinal cancer
KW  - hA<sub>3</sub>AR
KW  - partial agonists
KW  - indolylpyrimidylpiperazines
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-193271
SN  - 1420-3049
VL  - 24
IS  - 20
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schäfer, Florian
T1  - Kontraktionsverhalten neonataler Rattenkardiomyozyten bei Überexpression phosphorylierungsdefizienter RKIP Mutanten S51/S52
T1  - Contractility of neonatal rat cardiomyocytes after overexpression of phosphorylation-deficient RKIP mutants S51 /S52
N2  - Durch Phosphorylierung inaktiviert GRK2 kardiale ß-Adrenorezeptoren und vermindert dadurch die Kontraktilität von neonatalen Rattenkardiomyozyten. Als natürlicher Inhibitor der GRK2 beeinflusst RKIP die Signalweiterleitung bei Stimulation von ß-Adrenorezeptoren. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass eine Überexpression von RKIP die Kontraktilität von neonatalen Rattenkardiomyozyten erhöht. Es wurde die Anzahl auftretender Spontankontraktionen vor und nach Stimulation mit Isoproterenol erfasst sowie eine zeitliche Analyse der Calciumfreisetzung und –aufnahme nach elektrischer Stimulation durchgeführt. Im unstimulierten Zustand zeigten neonatale Rattenkardiomyozyten, die Wildtyp-RKIP überexprimierten, verglichen mit der Kontrollgruppe, keine signifikanten Unterschiede hinsichtlich auftretender Spontankontraktionen. Nach Stimulation mit Isoproterenol zeigten neonatale Rattenkardiomyozyten, in denen Wildtyp-RKIP überexprimiert wurde, eine signifikant höhere Anzahl auftretender Spontankontraktionen. Eine Analyse der Calciumtransienten zeigte bei RKIP-Wildtyp überexprimierenden neonatalen Rattenkardiomyozyten eine erhöhte Calciumfreisetzung während der Systole sowie eine beschleunigte Calciumwiederaufnahme während der Diastole. Zudem wurden die RKIP-Mutanten RKIPS51V und RKIPS52V im Hinblick auf ihre Kontraktilität untersucht. Neonatale Rattenkardiomyozyten welche RKIPS51V und RKIPS52V überexprimierten zeigten weder im Hinblick auf auftretende Spontankontraktionen noch bei der Analyse der Calciumtransienten signifikante Unterschiede zur Kontrollgruppe. Da auch eine Phosphorylierung an Aminosäureposition 51 bzw. Aminosäureposition 52 ohne direkte Auswirkung auf die Kontraktilität möglich ist, wurde in einem in vitro Kinase Assay analysiert, ob neben der bekannten Phosphorylierungsstelle S153 eine weitere Phosphorylierung von RKIP durch PKA oder PKC erfolgt. Bei Einsatz der an Aminosäureposition 153 phosphorylierungsdefizienten RKIP Mutante RKIPS153A konnte keine Phosphorylierung beobachtet werden. In der vorliegenden Arbeit konnte neben einer Phosphorylierung an S153 keine weitere Phosphorylierung von RKIP durch PKC oder PKA beobachtet werden.
N2  - By phosphorylation, GRK2 inactivates cardiac ß-adrenoreceptors and thereby reduces the contractility of neonatal rat cardiomyocytes. As a natural inhibitor of GRK2, RKIP influences cell signaling when ß-adrenoreceptors are stimulated. The presented research shows that an overexpression of RKIP increases the contractility of neonatal rat cardiomyocytes. The number of spontaneous contractions occurring before and after stimulation with isoproterenol was recorded and a temporal analysis of calcium release and uptake after electrical stimulation was performed. In the unstimulated state, neonatal rat cardiomyocytes which overexpressed wild-type RKIP showed no significant differences in terms of spontaneous contractions compared with the control group. After stimulation with isoproterenol, neonatal rat cardiomyocytes in which wild-type RKIP was overexpressed showed a significantly higher number of occurring spontaneous contractions. 
Neonatal rat cardiomyocytes overexpressing wild-type RKIP showed an increased calcium release during systole and an accelerated calcium reuptake during diastole.
The RKIP mutants RKIPS51V and RKIPS52V were examined regarding their contractility. Neonatal rat cardiomyocytes which overexpressed RKIPS51V and RKIPS52V showed no significant differences compared to the control group in terms of spontaneous contractions or calcium cycling. Since phosphorylation at amino acid position 51 or amino acid position 52 could also be possible without direct effect on contractility, an in vitro kinase assay focusing on PKA and PKC was performed.
In the presented work, apart from phosphorylation at S153, no further phosphorylation of RKIP by PKC or PKA could be observed.
KW  - Herzinsuffizienz
KW  - Raf-Kinasen
KW  - Inhibition
KW  - Beta-Rezeptor
KW  - beta-adrenerge Signalwege
KW  - phopohrylierungsdefizient
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-213747
ER  - 
TY  - THES
A1  - Arnold, Charlotte Antonia
T1  - Reduktion des Genomschadens in peripheren Lymphozyten adipöser Patienten nach bariatrischer Operation
T1  - Decreased chromosomal damage in peripheral lymphocytes of obese patients after bariatric surgery
N2  - Übergewicht, das als Volkskrankheit ein wachsendes globales Problem darstellt, ist mit mehreren folgenreichen Komorbiditäten behaftet und die Assoziation der Erkrankung mit nachweisbarer Schädigung des Erbguts durch oxidativen Stress ist mittlerweile unangefochten. In der vorliegenden Studie wurden periphere Lymphozyten stark bis morbid adipöser Patienten mit Hilfe des Mikrokern-Assays untersucht und es konnte – begleitend zu der zu erwartenden BMI-Abnahme – eine signifikante Reduktion des Genomschadens durch Magenbypass bzw. Sleeve-Gastrektomie 12 Monate postoperativ detektiert werden. Daneben demonstrierte die Analyse zusätzlich erhobener Patientendaten, die u. a. Nüchternglucose, HbA1c, Blutdruck und Herzfrequenz sowie ein Blutbild der Patienten (inklusive CRP als Entzündungsmarker, Transaminasen, gGT sowie Lipidprofil) umfasste, eine deutliche Besserung vieler Parameter bis auf teilweise wieder physiologische Normwerte. All diese Ergebnisse stützen die These der metabolischen Wirksamkeit sowohl des Roux-en-Y-Magenbypass als auch der Sleeve- Gastrektomie. Ihre Bedeutung liegt nicht zuletzt in der angenommenen Reduktion des Krebserkrankungsrisikos, da jeweils ein Zusammenhang mit der Adipositas an sich, dem Diabetes und durch oxidativen Stress verursachter DNA-Schädigung besteht. Mit Blick auf eine gegenwärtig in der Forschung diskutierte potentielle therapeutische Anwendung von Antioxidantien zur Reduktion von Erbgutschädigungen, die durch oxidativen Stress zustande kommen, wurden die Substanzen Tricetinidin, Curcumin und Resveratrol im Rahmen des Mikrokerntests an HL60- und NRK-Zellen untersucht, in denen mit der Mischung aus Insulin und Angiotensin II eine gentoxische Wirkung erzielt worden war.
N2  - Obesity, which constitutes an increasing global health problem, is accompanied by a large number of far-reaching comorbidities and it is nowadays undoubted that this disease is associated with a detectable chromosomal damage caused by oxidative stress. Therefore, the aim of this study was to examine peripheral lymphocytes of obese or morbidly obese patients undergoing bariatric surgery using the cytokinesis-block micronucleus assay. Apart from the predictable BMI reduction we were able to show a significant reduction of genomic damage 12 months after either Roux-en-Y gastric bypass or sleeve gastrectomy. Furthermore, the analysis of additionally collected patient data comprising fasting glucose, HbA1c, blood pressure, heart rate and blood count (including CRP as an inflammatory parameter, transaminases, γ- GT and lipid profile) indicated an improvement with regard to a lot of parameters, partly reaching a physiological level. All these results support the hypothesis that Roux-en-Y gastric bypass as well as sleeve gastrectomy are metabolically effective methods. Last but not least they are of importance concerning a presumed attenuation of cancer risk because of a link between obesity, diabetes and oxidative stress-associated chromosomal damage. The potential therapeutic use of antioxidants to reduce genomic damage resulting from oxidative stress is a topic of interest in current research. We therefore examined the substances tricetinidin, curcumin and resveratrol using the micronucleus frequency test, HL60 and NRK cells that had been treated with a mixture of insulin and angiotensin II to achieve a genotoxic effect.
KW  - Fettsucht
KW  - Magenchirurgie
KW  - Lymphozyt
KW  - Adipositaschirurgie
KW  - Genomschaden
KW  - bariatric surgery
KW  - peripheral lymphocytes
KW  - obesity
KW  - genomic damage
KW  - chromosomal damage
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-211748
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Christian, Gentzsch
A1  - Seier, Kerstin
A1  - Drakopoulos, Antonios
A1  - Jobin, Marie-Lise
A1  - Lanoiselée, Yann
A1  - Koszegi, Zsombor
A1  - Maurel, Damien
A1  - Sounier, Rémy
A1  - Hübner, Harald
A1  - Gmeiner, Peter
A1  - Granier, Sébastien
A1  - Calebiro, Davide
A1  - Decker, Michael
T1  - Selective and Wash‐Resistant Fluorescent Dihydrocodeinone Derivatives Allow Single‐Molecule Imaging of μ‐Opioid Receptor Dimerization
JF  - Angewandte Chemie International Edition
N2  - μ‐Opioid receptors (μ‐ORs) play a critical role in the modulation of pain and mediate the effects of the most powerful analgesic drugs. Despite extensive efforts, it remains insufficiently understood how μ‐ORs produce specific effects in living cells. We developed new fluorescent ligands based on the μ‐OR antagonist E‐p‐nitrocinnamoylamino‐dihydrocodeinone (CACO), that display high affinity, long residence time and pronounced selectivity. Using these ligands, we achieved single‐molecule imaging of μ‐ORs on the surface of living cells at physiological expression levels. Our results reveal a high heterogeneity in the diffusion of μ‐ORs, with a relevant immobile fraction. Using a pair of fluorescent ligands of different color, we provide evidence that μ‐ORs interact with each other to form short‐lived homodimers on the plasma membrane. This approach provides a new strategy to investigate μ‐OR pharmacology at single‐molecule level.
KW  - single-molecule microscopy
KW  - fluorescent probes
KW  - G-protein coupled receptor
KW  - homodimerization
KW  - opioid ligands
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-212398
VL  - 59
IS  - 15
ER  - 
TY  - THES
A1  - Koussémou, Yéwa Bony Marthe
T1  - A\(_{2B}\) adenosine receptor signaling in MDA-MB-231 breast cancer cells: Mechanism of A\(_{2B}\)-mediated reduction of ERK1/2 phosphorylation
T1  - Signalwege des A\(_{2B}\) Adenosinrezeptors in MDA-MB-231 Brustkrebszellen: Mechanismus der A\(_{2B}\)-vermittelten Reduktion der ERK1/2 Phosphorylierung
N2  - Recently, it was shown that MDA-MB-231 breast cancer cells express very high levels of the A2BAR as the sole adenosine receptor subtype, and stimulation of the A2BAR in MDA-MB-231 cells triggers an unusual inhibitory signal on ERK1/2 phosphorylation. The ERK1/2 pathway is reported to be associated with the control of growth, proliferation and differentiation of cells and as such might serve as a promising target for tumor treatment. The present study investigated signaling mechanisms involved in linking A2BAR to ERK1/2 phosphorylation in MDA-MB-231 cells. The A2BAR mediated reduction of ERK1/2 phosphorylation and of proliferation of MDA-MB-231 cell is in good agreement with previous results from (Dubey et al., 2005). These observations provide support to the hypothesis that activation of A2BAR could attenuate the growth of some types of cancer cell and argue against a stimulation of proliferation resulting from the activation of A2BAR as discussed by (Fernandez-Gallardo et al., 2016). AC activation by forskolin has recently been shown to enhance the activity of the chemotherapeutic agent doxorubicin in TNBC cells via a mechanism dependent on the PKA-mediated inhibition of ERK1/2 phosphorylation. Furthermore, forskolin also increased the sensitivity of MDA-MB-231 and MDA-MB-468 triple negative breast cancer cells to 5-fluorouracil and taxol (Illiano et al., 2018), and sustains the evidence of anticancer activity mediated by cAMP/PKA-mediated ERK1/2 inhibition. Similar to these studies, a reduced amount of pERK1/2 was also observed after stimulation of AC with FSK, application of cAMP-AM or inhibition of PDE-4. The inhibition of ERK1/2 phosphorylation was mimicked by UTP and abolished with the PLC inhibitor U73122 or by chelating intracellular Ca2+ with BAPTA-AM. These results point to an important role for both cAMP and Ca2+ signaling in the pathway leading to a decrease in ERK1/2 phosphorylation. This study encourages the idea that A2BAR could be used as target in cancer therapy. But A2BAR did not only stimulate signaling cascades associated with cell survival and proliferation reduction, but also key phases relevant in angiogenesis like Ca2+ mobilization (Kohn et al., 1995). Whereas the potency toward AC and Ca2+ are similar for the diverse agonists, the potency to promote ERK1/2 reduction is much higher. Interestingly, the proliferation of MDA-MB-231 cells is inhibited by low nanomolar agonist concentration which is inactive in Ca2+ mobilization. This means that it is certainly possible to reduce the proliferation without promoting angiogenesis. LUF6210 is particularly interesting when considering that it preferentially stimulates a reduction in ERK1/2 phosphorylation over Ca2+ and therefore may not promote angiogenesis. LUF6210 is therapeutically appealing as adjuvant in treatment of cancer. Given that stimulation of AC can activate a reduction of ERK1/2 phosphorylation and proliferation in cancer cells, agonist bias toward Gs-AC-PKA-mediated ERK1/2 inhibition represent a potential therapy of various malignancies. The fact that the reduction of ERK1/2 phosphorylation followed by reduced proliferation observed in MDA-MB-231 cells were mediated by the activation of the A2BAR illustrates the importance of this receptor subtype in cancer. A2BARs must be considered as a key factor in cancer treatment and deserve attention for the development of new therapeutic strategies.
N2  - Adenosin reguliert eine Reihe physiologischer Funktionen über die vier ARs, die zur Familie der GPCR gehören. Adenosin beeinflusst das Zellwachstum sowohl positiv als auch negativ. Dabei spielen die MAPK eine wichtige Rolle. Diverse Studien haben gezeigt, dass die Aktivierung alle ARs Subtypen zur Phosphorylierung der MAPK ERK1/2 führt. Es gibt immer mehr Hinweise auf die Beteiligung des A2BAR am Wachstum und der Progression von Tumoren. Die MDA-MB-231 Brustkrebszellen weisen eine hohe Expressionsrate des A2BAR als einzige ARs Subtypen auf. Zusätzlich zu AC-Aktivierung und intrazellulärer Ca2+-Freisetzung führt die Stimulation des A2BAR der MDA-MB-231-Brustkrebszellen zur Reduktion der ERK1/2 Phosphorylierung. NECA, der unselektive AR-Agonist, führt zu einer zeit- und konzentrationsabhängigen Inhibition der ERK1/2 Phosphorylierung. Auch eine signifikante Reduktion der Proliferation der MDA-MB-231 Brustkrebszellen wurde beobachtet. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass A2BARs das Wachstum von MDA-MB-231 Zellen hemmen, indem sie die Aktivierung des ERK1/2 reduzieren, was in gutem Einklang mit den Ergebnissen von (Dubey et al., 2005) steht. Diese Ergebnisse unterstützen die Ansicht, dass die Aktivierung von A2BAR das Wachstum von bestimmten Arten von Krebszellen hemmt, und wiederspricht dem fördernden Effekt des Wachstums von A2BAR beschrieben in (Fernandez-Gallardo et al., 2016). Die AC-Aktivierung durch Forskolin erhöht den Effekt des Chemotherapeutikums Doxorubicin in TNBC Zellen. Darüber hinaus erhöhte Forskolin auch die Empfindlichkeit von MDA-MB-231 und MDA-MB-468 TNBC auf 5-Fluorouracil und Taxol (Illiano et al., 2018) und bestätigt die anti-Krebs-Aktivität von reduzierter ERK1/2 Phosphorylierung, die von cAMP/PKA abhängig ist. Ähnlich zu diesen Studien reduziert sowohl eine Behandlung der MDA-MB-231 Zellen mit Forskolin oder mit cAMP-AM, als auch Hemmung der PDE-4 die ERK1/2 Phosphorylierung. Die durch A2BAR-vermittelte Reduktion der pERK1/2 ist in Anwesenheit des PKA Inhibitors H89 gehemmt. Die Reduktion der ERK1/2 Phosphorylierung wurde durch den PLC-Inhibitor U73122 und den Ca2+ Chelator BAPTA-AM gehemmt. Außerdem induziert die Ca2+ Freisetzung bei UTP die Reduktion der ERK1/2 Phosphorylierung. Diese Ergebnisse weisen auf eine wichtige Rolle von cAMP und Ca2+ in der A2BAR-vermittelten Hemmung der ERK1/2 Phosphorylierung hin. Eine solche Abnahme kann als Folge der Hemmung einer Kinase oder Stimulation einer Phosphatase auftreten. Wir untersuchten die MKPs, ein negativer Regulator der MAPK-Aktivität. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Stimulation des A2BAR in MDA-MB-231 Zellen zu erhöhter MKP-1 und MKP-2 Expression führt. Dieser Effekt bietet einen neuartigen Mechanismus für die A2BAR-vermittelte Reduktion der ERK1/2 Phosphorylierung. Der A2BAR und die induzierten Phosphatasen MKP-1 und MKP-2 könnten daher interessant für die Hemmung der Proliferation schnell wachsender Krebszellen sein. Auch wenn die Hemmung von Phosphatasen Aktivitäten die Reduktion der ERK1/2 Phosphorylierung rückgängig macht, deuten unsere Ergebnisse auf eine Beteilung der c-Raf-1 in der Reduktion der ERK1/2 Phosphorylierung hin. Es konnte gezeigt werden, dass die Aktivierung der -AR Rezeptoren ähnliche Signale wie A2BAR in MDA-MB-231 Zellen regulieren. Daher kann die Reduktion der ERK1/2 Phosphorylierung in MDA-MB-231 Zellen den Gs-gekoppelten Rezeptoren zugeordnet werden. A2BAR stimuliert auch eine Ca2+-Antwort, die mit der Angiogenese in Verbindung gebracht wird (Kohn et al., 1995). Interessanterweise ist das Wachstum von MDA-MB-231 Zellen mit nanomolare NECA Konzentration gehemmt, wobei diese in der Ca2+-Mobilisierung inaktiv ist, so dass das Wachstum gehemmt werden kann, ohne dabei die Angiogenese zu fördern. LUF6210 ruft kein Ca2+ Signal hervor und ist daher von Bedeutung, wenn man bedenkt, dass es die ERK1/2 Phosphorylierung redurziert aber die Angiogenese nicht beeinflusst. LUF6210 ist deshalb therapeutisch ansprechend in der Behandlung von Krebs. Angesichts der Tatsache, dass die Stimulation der AC die Reduktion der ERK1/2-Phosphorylierung und der Proliferation in Krebszellen aktiviert, sind selective Gs-AC-PKA Agonisten erforderlich in der Therapie verschiedener maligner Erkrankungen.
KW  - Adenosinrezeptor
KW  - A2B adenosine receptor
KW  - Brustkrebs
KW  - CAMP production
KW  - intracellular calcium release
KW  - reduction of ERK1/2 phosphorylation
KW  - reduction of cells proliferation
KW  - A2BAR
KW  - induzierte Phosphatasen MKP-1 und MKP-2
KW  - Hemmung der Proliferation schnell wachsender Krebszellen
Y1  - 2020
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-209655
ER  -