TY  - THES
A1  - Müller, Stefanie
T1  - Funktionale und molekulare Charakterisierung des ArsRS Zweikomponenten-Systems sowie der Response-Regulatoren HP1021 und HP1043 von Helicobacter pylori
T1  - Functional and molecular characterization of the ArsRS two-component-system and of the response-regulators HP1021 and HP1043 of Helicobacter pylori
N2  - Bakterien sind in der Lage, sich schnell an wechselnde Umweltbedingungen anzupassen. Eine wichtige Rolle bei der Wahrnehmung von verschiedensten Umweltreizen und der zellulären Antwort spielt die Genregulation durch Zweikomponenten-Systeme. Gut charakterisiert ist das ArsRS Zweikomomponenten-System in H. pylori, welches an der Ausbildung der Säureresistenz beteiligt ist und dem Bakterium so die Kolonisierung der Magenschleimhaut ermöglicht. Die Histidin-Kinase ArsS wird in Gegenwart von Säure aktiviert und phosphoryliert den Response-Regulator ArsR, der die Transkription von Target-Genen reguliert. In der periplasmatischen Sensordomäne der Histidin-Kinase ArsS sind sieben Histidinreste vorhanden, die aufgrund ihres pKa-Wertes von 6,0 bei Absenken des pH Wertes von pH 7 auf pH 5, was eine Aktivierung der Histidin-Kinase zur Folge hat, protoniert werden könnten. Es konnte gezeigt werden, dass der Histidinrest H94 der periplasmatischen Sensordomäne einen wesentliche Rolle bei der Säurewahrnehmung durch die Histidin-Kinase ArsS spielt. Die Einführung einer positiv geladenen AS an dieser Position allein reicht jedoch nicht aus, um die Kinase zu aktivieren, weshalb unklar bleibt, ob eine Protonierung des Histidinrestes H94 in vivo die Säurewahrnehmung vermittelt. Weiterhin konnten Indizien darauf erhalten werden, dass neben dem Histidinrest H94 noch weitere Aminosäuren an der Säurewahrnehmung durch die Histidin-Kinase beteiligt sind. Der Aspartatrest D124 leistet unter den negativ geladenen AS vermutlich den größten Beitrag zur Säurewahrnehmung. In den mit H. pylori nahe verwandten Arten Helicobacter hepaticus, Wolinella succinogenes und Campylobacter jejuni sind Orthologe zu dem ArsRS Zweikomponenten-System vorhanden. Um zu untersuchen, ob es sich bei der Säurewahrnehmung durch die Histidin-Kinase ArsS um eine spezifische Anpassung von H. pylori an sein Habitat handelt oder ob Säure einen allgemeinen Stimulus der ArsS-orthologen Kinasen darstellt, wurden Mutanten im genetischen Hintergrund von H. pylori G27 konstruiert, in welchen die Histidin-Kinase ArsS durch die orthologen Kinasen HH1608, CJ1262 und WS1818 substituiert wurde. Durch Transkriptionsstudien konnte gezeigt werden, dass die Kinase WS1818 eine gesteigerte Aktivität bei saurem pH-Wert aufweist. Auch die Kinase HH1607 kann Säure als einen Umweltreiz wahrnehmen, jedoch deutlich weniger effektiv als die Kinasen ArsS und WS1818. Ob die Zweikomponenten-Systeme HH1608/HH1607 und WS1817/WS1818 in vivo in H. hepaticus und W. succinogenes an der Wahrnehmung von Säure und evtl. an der Ausbildung einer Säureresistenz beteiligt sind, ist unklar, da über die Funktion dieser Zweikomponenten-Systeme bisher nichts bekannt ist. Die Kinase CJ1262 ist nicht in der Lage, Säure als einen Umweltreiz wahrzunehmen. Die beiden Response-Regulatoren HP1043 und HP1021 spielen vermutlich eine Rolle bei der Regulation von Genen, deren Produkte eine wichtige Funktion für das vegetative Zellwachstum haben. Die Aktivität der beiden RR wird entgegen dem gängigen Zweikomponenten-System-Paradigma nicht über eine Phosphorylierung moduliert. In der vorliegenden Arbeit wurde analysiert, ob eine strikte Expressionskontrolle für die wachstumsassoziierten Funktion dieser Response-Regulatoren von Bedeutung ist. Zu diesem Zweck wurden verschieden Mutanten konstruiert, in welchen die Transkription der Gene hp1021 und hp1043 unter der Kontrolle von unterschiedlich regulierten Promotoren stattfindet. Es konnte gezeigt werden, dass die Expression des Gens hp1043 sowohl transkriptionell als auch posttranskriptionell und/oder posttranslational strikt reguliert wird. Es kann deshalb postuliert werden, dass die Aktivität des RR HP1043 über die vorhandene Konzentration an Regulator in der Bakterienzelle beeinflusst wird. Die Expression des Gens hp1021 wird nicht strikt reguliert. Auf welche Weise die Aktivität des RR HP1021 moduliert wird, bleibt unklar.
N2  - Bacteria are able to adapt rapidly to alternating environmental conditions. Two component systems play a predominant role in sensing environmental stimuli and triggering a proper cellular response. The genome of Helicobacter pylori harbours only a few genes encoding for two component system proteins. The ArsRS two component system of H. pylori which controls the acid response and therefore is required for colonization of the mucus is well characterized. The kinase ArsS is activated under acidic conditions and phosphorylates the response regulator ArsR resulting in activation or repression of transcription of ArsRS-dependent target genes. The acid response of H. pylori is triggered when the pH drops from 7 to 5. Therefore, due to their side chain pKa-value of 6 seven histidine residues in the periplasmic sensor domain of the kinase ArsS were hypothesized to be involved in acid sensing. It was shown that the histidine residiue H94 is involved in the acid sensing by the histidine kinase ArsS. Substitution of H94 by the positively charged amino acid arginine did not result in a constitutively active ArsS protein. Therefore it remains unclear whether H94 contributes to the acid-sensing via protonation. Furthermore it was speculated that apart from histidine H94 other other amino acids contribute to the acid sensing of ArsS. Amongst them the aspartic acid residue D126 seems to play a predominant role. The closely related epsilon-proteobacteria Helicobacter hepaticus, Wolinella succinogenes and Campylobacter jejuni express ArsRS orthologs. Mutants of H. pylori G27 expressing the orthologous hisitine kinases WS1818, HH1607, and CJ1262 instead of the ArsS protein where constructed to investigate whether acidic pH is a common stimulus sensed by ArsS orthologs. Transcriptional analysis of the mutants revealed that the kinase WS1818 is activated under acidic conditions. The histidine kinase HH1607 also responds to acid as an environmental signal though less efficient than ArsS and WS1818. Since nothing is known about the function of the kinases HH1607 and WS1818 it remains unclear whether these proteins contribute to acid sensing and mounte an acid response in vivo in W. succinogenes and H. hepaticus. The kinase CJ1262 is not activated under acidic conditions. The response regulators HP1021 and HP1043 presumably play a role in the regulation of genes whose protein products have a fundamental function in vegetative cell growth. In contrast to the well established two component system paradigm their activity is not modulated via phosphorylation. In this work it was analyzed whether a strict control of their expression is required for the growth associated function of the respective response regulators. For this purpose several mutants were constructed in which the transcription of the genes hp1021 and hp1043 was placed under the control of different promoters. It was demonstrated that the expression of the gene hp1043 is controlled both on the transcriptional and posttranscriptional and/or posttranslational level and that this expression control is important for response regulator function. In contrast, strict expression control is not a prerequisite for the function of response regulator HP1021.
KW  - Helicobacter pylori
KW  - Säure
KW  - Genregulation
KW  - Zweikomponenten-System
KW  - ArsRS
KW  - Response-Regulator
KW  - HP1021
KW  - HP1043
KW  - two-cpmponent-system
KW  - ArsRS
KW  - response-regulator
KW  - HP1021
KW  - HP1043
Y1  - 2009
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-36263
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Müller, Stefanie H.
A1  - Girard, Simon L.
A1  - Hopfner, Franziska
A1  - Merner, Nancy D.
A1  - Bourassa, Cynthia V.
A1  - Lorenz, Delia
A1  - Clark, Lorraine N.
A1  - Tittmann, Lukas
A1  - Soto-Ortolaza, Alexandra I.
A1  - Klebe, Stephan
A1  - Hallett, Mark
A1  - Schneider, Susanne A.
A1  - Hodgkinson, Colin A.
A1  - Lieb, Wolfgang
A1  - Wszolek, Zbigniew K.
A1  - Pendziwiat, Manuela
A1  - Lorenzo-Betancor, Oswaldo
A1  - Poewe, Werner
A1  - Ortega-Cubero, Sara
A1  - Seppi, Klaus
A1  - Rajput, Alex
A1  - Hussl, Anna
A1  - Rajput, Ali H.
A1  - Berg, Daniela
A1  - Dion, Patrick A.
A1  - Wurster, Isabel
A1  - Shulman, Joshua M.
A1  - Srulijes, Karin
A1  - Haubenberger, Dietrich
A1  - Pastor, Pau
A1  - Vilariño-Güell, Carles
A1  - Postuma, Ronald B.
A1  - Bernard, Geneviève
A1  - Ladwig, Karl-Heinz
A1  - Dupré, Nicolas
A1  - Jankovic, Joseph
A1  - Strauch, Konstantin
A1  - Panisset, Michel
A1  - Winkelmann, Juliane
A1  - Testa, Claudia M.
A1  - Reischl, Eva
A1  - Zeuner, Kirsten E.
A1  - Ross, Owen A.
A1  - Arzberger, Thomas
A1  - Chouinard, Sylvain
A1  - Deuschl, Günther
A1  - Louis, Elan D.
A1  - Kuhlenbäumer, Gregor
A1  - Rouleau, Guy A.
T1  - Genome-wide association study in essential tremor identifies three new loci
JF  - Brain
N2  - We conducted a genome-wide association study of essential tremor, a common movement disorder characterized mainly by a postural and kinetic tremor of the upper extremities. Twin and family history studies show a high heritability for essential tremor. The molecular genetic determinants of essential tremor are unknown. We included 2807 patients and 6441 controls of European descent in our two-stage genome-wide association study. The 59 most significantly disease-associated markers of the discovery stage were genotyped in the replication stage. After Bonferroni correction two markers, one (rs10937625) located in the serine/threonine kinase STK32B and one (rs17590046) in the transcriptional coactivator PPARGC1A were associated with essential tremor. Three markers (rs12764057, rs10822974, rs7903491) in the cell-adhesion molecule CTNNA3 were significant in the combined analysis of both stages. The expression of STK32B was increased in the cerebellar cortex of patients and expression quantitative trait loci database mining showed association between the protective minor allele of rs10937625 and reduced expression in cerebellar cortex. We found no expression differences related to disease status or marker genotype for the other two genes. Replication of two lead single nucleotide polymorphisms of previous small genome-wide association studies (rs3794087 in SLC1A2, rs9652490 in LINGO1) did not confirm the association with essential tremor.
KW  - quality-control
KW  - disease
KW  - tool
KW  - movement disorders
KW  - genome-wide association study
KW  - tremor
KW  - genetics
KW  - essential tremor
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-186541
VL  - 139
ER  -