TY  - THES
A1  - Schubert, Andreas
T1  - Protein kinases as targets for the development of novel drugs against alveolar echinococcosis
T1  - Proteinkinasen als Angriffspunkte für die Entwicklung neuer Chemotherapeutika gegen die Alveoläre Echinokokkose
N2  - The metacestode larval stage of the fox tapeworm Echinococcus multilocularis is the causative agent of alveolar echinococcosis (AE), one of the most lethal zoonosis of the northern hemisphere. The development of metacestode vesicles by asexual multiplication and the almost unrestricted infiltrative growth within the host organs is ensured from a population of undifferentiated, proliferative cells, so-called germinative cells. AE treatment options include surgery, if possible, as well as Benzimidazole-based chemotherapy (BZ). Given that the cellular targets of BZs, the -tubulins, are highly conserved between cestodes and humans, the chemotherapy is associated with considerable side-effects. Therefore, BZ can only be applied in parasitostatic doses and has to be given lifelong. Furthermore, the current anti-AE chemotherapy is ineffective in eliminating the germinative cell population of the parasite, which leads to remission of parasite growth as soon as therapy is discontinued. 
This work focuses on protein kinases involved in the proliferation and development of the parasite with the intention of developing novel anti-AE therapies. Polo-like kinases (Plks) are important regulators of the eukaryotic cell cycle and are involved in the regulation and formation of the mitotic spindles during the M-phase of the cell cycle. Plks have already been shown to be associated with deregulated cellular growth in human cancers and have been investigated as novel drug targets in the flatworm parasite Schistosoma mansoni. In the first part of this work, the characterisation of a novel and druggable parasite enzyme, EmPlk1, which is homologous to the polo-like kinase 1 (Plk1) of humans and S. mansoni (SmPlk1), is presented. Through in situ hybridisation, it could be demonstrated that emplk1 is specifically expressed in the Echinococcus germinative cells. Upon heterologous expression in the Xenopus oocyte system, EmPlk1 induced germinal vesicle breakdown, thus indicating that it is an active kinase. Furthermore, BI 2536, a compound originally designed to inhibit the human ortholog of EmPlk1, inhibited the EmPlk1 activity at a concentration of 25 nM. In vitro treatment of parasite vesicles with similar concentrations of BI 2536 led to the elimination of the germinative cells from Echinococcus larvae, thus preventing the growth and further development of the parasite. In in vitro cultivation systems for parasite primary cells, BI 2536 effectively inhibited the formation of new metacestode vesicles from germinative cells. Thus, BI 2536 has profound anti-parasitic activities in vitro at concentrations well within the range of plasma levels measured after the administration of safe dosages to patients (50 nM after 24 h). This implies that EmPlk1 is a promising new drug target for the development of novel anti-AE drugs that would specifically affect the parasite’s stem cell population, namely the only parasite cells capable of proliferation. In addition to the chemotherapeutic aspects of this work, the inhibitor BI 2536 could be further used to study the function of stem cells in this model organism, utilising a method of injection of parasite stem cells into metacestode vesicles, for instance, as has been developed in this work.
In the second part of this work, a novel receptor tyrosine kinase, the Venus flytrap kinase receptor (EmVKR) of E. multilocularis has been characterised. Members of this class of single-pass transmembrane receptors have recently been discovered in the related trematode S. mansoni and are associated with the growth and differentiation of sporocyst germinal cells and ovocytes. The ortholog receptor in EmVKR is characterised by an unusual domain composition of an extracellular Venus flytrap module (VFT), which shows significant similarity to GABA receptors, such as the GABAB receptor (γ-amino butyric acid type B) and is linked through a single transmembrane domain to an intracellular tyrosine kinase domain with similarities to the kinase domains of human insulin receptors. Based upon the size (5112bp) of emvkr and nucleotide sequence specificities, efforts have been made to isolate the gene from cell culture samples to study the ligand for the activation of this receptor type in Xenopus oocytes. To date, this type of receptor has only been described in invertebrates, thus making it an attractive target for drug screening. In a first trial, the ATP competitive inhibitor AG 1024 was tested in our in vitro cell culture. 
In conclusion, the EmVKR represents a novel receptor tyrosine kinase in E. multilocularis. Further efforts have to be made to identify the activating ligand of the receptor and its cellular function, which might strengthen the case for EmVKR as a potential drug target. The successful depletion of stem cells in the metacestode vesicle by the Plk1 inhibitor BI 2536 gives rise to optimising the chemical component for EmPlk1 as a new potential drug target. Furthermore, this inhibitor opens a new cell culture technique with high potential to study the cellular behaviour and influencing factors of stem cells in vitro.
N2  - Das Verbreitungsgebiet des kleinen Fuchsbandwurms erstreckt sich über die nördliche Hemisphäre und eine Infektion des Menschen verursacht eine meist tödliche verlaufende Parasitose, die alveolaren Echinococcose (AE). Durch infiltratives und asexuelles Wachstum des Larvenstadiums der AE im betroffenen Wirtsorgan kommt es zu einer tödlich verlaufenden Krankheit. Das Wachstum der Metacestoden wird dabei durch undifferenzierte proliferierende Stammzellen, den sog. „germinativen Zellen“ des Fuchsbandwurmes verursacht.
Die derzeitigen Behandlungsmöglichkeiten von AE sehen neben einem chirurgischen Eingriff, der in den meisten Fällen nicht möglich ist, nur eine Chemotherapie mit Benzimidazolen (BZ) vor. Die Chemotherapie mit BZ richtet sich dabei gegen die β-Tubuline des Parasiten und ist überwiegend mit einer lebenslangen Behandlung verbunden. Obwohl sich die Behandlungsmöglichkeiten und die Prognose für Patienten seit der Verwendung von Benzimidazolen bedeutsam verbessert haben, kommt es dennoch zu starken Nebenwirkungen und die angewendete Chemotherapie wirkt nur parasitostatisch. Der Grund dafür liegt an der hohen Homologie zwischen den β-Tubulinen des Parasiten und des Menschen, welche die Zielproteine von Benzimidazolen sind. Um die Nebenwirkungen für den Patienten gering zu halten, werden die Benzimidazole nur in Konzentrationen verabreicht, die parasitostatisch wirken, was zu keiner Abtötung des Parasitengewebes führt. Darüber hinaus sind die gegenwärtigen AE-Medikamente nicht wirksam gegen die germinativen Zellen des Parasiten, was zu einem Wiederauftreten des Wachstums von Parasitengewebe führt, sobald die Chemotherapie unterbrochen wird.  
Die hier vorliegende Arbeit konzentriert sich auf die Entwicklung eines neuen chemotherapeutischen Ansatzes gegen AE und befasst sich mit Proteinkinasen, die einen wesentlichen Einfluss auf die Proliferation und die Differenzierung von Zellen des Parasiten haben. Proteinkinasen, die in direkten Zusammenhang mit den Zellzyklus stehen, sind beispielsweise die Polo-like kinasen (Plk), welche die Bildung von mitotischen Spindelfasern während der M-Phase regulieren. Wie bereits in vorhergehenden Studien gezeigt werden konnte, sind Plks auch an der Entstehung von Krebs beteiligt und daher interessante Ansatzpunkte für die Entwicklung von neuen Chemotherapeutika. Darüber hinaus zeigte sich auch, dass Sie zur Chemotherapie von parasitären Krankheiten Verwendung finden könnten, wie zur Behandlung von Schistosomiasis, welche durch Schistosoma mansoni ausgelöst wird.  
Der erste Teil dieser Arbeit befasst sich mit der Charakterisierung der Polo-like kinase 1 (Plk1) aus E. multilocularis, die Homologien zur humanen Plk1 und der aus S. mansoni (SmPlk1) aufweist und daher als Ansatzpunkt für eine neuartige chemotherapeutische Behandlung von AE angesehen werden kann. Es konnte gezeigt werden, dass EmPlk1 in germinativen Zellen (Stammzellen) des Parasiten stark exprimiert wird und das es möglich ist, dieses orthologe Protein mit nanomolekularer Konzentration (25 nM) des Plk1 Inhibitors BI 2536 in seiner zellulären Funktion zu hemmen. Darüber hinaus führt die Behandlung in vitro zu einem Verlust von Stammzellen im Larvenstadium von E. multilocularis, was zu einer drastischen Verminderung des Wachstums und der Entwicklung des Parasiten führt. Des Weiteren konnte sehr deutlich gezeigt werden, dass bei Verwendung des Inhibitors BI 2536 in Zellkultursystemen mit „Primärzellen“ (80% Stammzellen) des Parasiten diese nicht mit mehr in der Lage sind in Metacestoden zu regenerieren. Dabei ist entscheidend, dass die verwendeten Konzentrationen des Inhibitors BI 2536 innerhalb der gemessenen Plasmakonzentrationen von Krebspatienten liegen (50 nM nach 48 Stunden). Die Inhibierung der Plk1 wird daher als vielversprechender neuer Ansatzpunkt einer Chemotherapie zur Behandlung der AE angesehen. Die Inhibierung der EmPlk1 hat einen wesentlichen Einfluss auf die Differenzierung von Stammzellen des Parasiten, wodurch das Wachstum und die weitere Entwicklung des Parasiten gehemmt werden. Des Weiteren kann neben der chemotherapeutischen Behandlung der Inhibitor BI2536 auch für das weitere Studium von Stammzellen und deren zelluläre Funktion in E. multilocularis genutzt werden. Dafür wurden erste in vitro Experimente mittels Injektion in stammzellfreie Metacestoden Vesikel durchgeführt. 
Der zweite Teil dieser Arbeit befasst sich mit einem neuen Transmembranrezeptor in E. multilocularis, der hier als Venus-Fliegenfallen-Rezeptor charakterisiert wird. Dieser Rezeptortyp wurde erst kürzlich in S. mansoni beschrieben und steht im Zusammenhang mit der Entwicklung und dem Wachstum von Keimzellen des Parasiten. Der Rezeptor weist eine ungewöhnliche Zusammensetzung aus einer extrazellulären Venusfliegenfallendomäne (VFT) mit starker Ähnlichkeit zu GABA Rezeptoren auf (γ-amino-Buttersäure Typ B) und ist über eine einzelne Transmembrandomäne mit einer intrazellulären Tyrosinkinasedomäne verbunden, die eine hohe Homologie zu humanen Insulinrezeptoren zeigt. Der lange Genabschnitt (5112bp) von emvkr mit sequenzspezifischen Eigenschaften war schwierig zu klonieren, um eine anschließende Expression in Xenopus Oozyten durchzuführen. Bisher wurde dieser Rezeptor nur in Invertebraten beschrieben und stellt somit einen interessanten Ansatzpunkt für die Entwicklung von neuen Chemotherapeutika dar. In einem ersten Versuch wurde die Wirkung des ATP-Kompetitive Inhibitors AG 1024 in unserer in vitro Zellkultur untersucht. 
Zusammenfassend wurde die Relevanz von EmVKR als neuartiger Tyrosinkinaserezeptor in E. multilocularis verdeutlicht. In anschließenden Studien sollte die Aktivierung durch Ligandenbindung an den Rezeptor, sowie seine weitere zelluläre Funktion untersucht werden. Diese Erkenntnisse könnten dann eine entscheidende Rolle für die Entwicklung von neuen Medikamenten mit EmVKR spielen. Des Weiteren wurde die erfolgreiche Entfernung von Stammzellen aus Metacestoden Vesikel mit dem Plk1 Inhibitor BI 2536 gezeigt. Dies bietet nun die Option diesen Inhibitor auf das Wirkstoffziel EmPlk1 weiter zu optimieren. Darüber hinaus hat die Verwendung dieses Inhibitors den entscheidenden Zugang für eine neue Zellkulturtechnik ermöglicht, die das Studieren von Stammzellen und deren Einflussfaktoren in vitro bietet.
KW  - Chemotherapie
KW  - Echinococcus
KW  - Fuchsbandwurm
KW  - Stammzelle
KW  - Polo-like kinase 1
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-113694
ER  - 
TY  - THES
A1  - Seitzer, Moritz
T1  - Quality and composition of anthelmintic medicines available in Eastern and Western Africa: an \({in-vitro}\) analysis of Albendazole, Mebendazole and Praziquantel
T1  - Qualität und Zusammensetzung von in Ost- und Westafrika erhältlichen Antihelminthika: eine \({in-vitro}\) Analyse von Albendazol, Mebendazol und Praziquantel
N2  - Even though the international combat against Neglected Tropical Diseases such as schistosomiasis or soil-transmitted helminthiases depends on reliable therapeutics, anthelminthic pharmacovigilance has been neglected on many national African drug markets. Therefore, quality and composition of 88 different batches of Albendazole, Mebendazole and Praziquantel locally collected from randomly selected facilities in Western Burkina Faso, Southeast Côte d’Ivoire, Southwest Ghana and Northwest Tanzania were analysed. 
Visual examination of both packaging and samples was performed according to the WHO ‘Be Aware’ tool. Products were then screened with the GPHF Minilab, consisting of tests of mass uniformity, disintegration times and thin-layer chromatography (TLC). Confirmatory tests were performed according to international pharmacopoeiae, applying assays for dissolution profiles and high-performance liquid chromatography (HPLC). 
Despite minor irregularities, appearance of the products did not hint at falsified medicines. However, 19.6 % of the brands collected in Ghana and Tanzania were not officially licensed for sale. Mass uniformity was confirmed in 53 out of 58 brands of tablets. 41 out of 56 products passed disintegration times; 10 out of the 15 failing products did not disintegrate at all. 
TLC results did not reveal any falsifications or pronounced dosing errors. HPLC findings confirmed the TLC results despite shifted specification limits: ten of the 83 tested batches contained less than 90 %, none more than 110 % label claim.  However, no more than 46.3 % (31 / 67) of the tablet batches assayed passed the respective criteria for dissolution.
In the four study countries, no falsified anthelminthic medicine was encountered. The active pharmaceutical ingredient was not found to either exceed or distinctively fall below specification limits. Galenic characteristics as most critical criteria however, especially dissolution profiles, revealed substantial deficits.
N2  - Obwohl der internationale Kampf gegen vernachlässigte Tropenkrankheiten wie Schistosomiasis oder Geohelminthosen von zuverlässigen Therapeutika abhängt, wurde die Pharmakovigilanz von Antihelminthika auf vielen nationalen afrikanischen Arzneimittelmärkten vernachlässigt. Daher wurden Qualität und Zusammensetzung von 88 verschiedenen Chargen von Albendazol, Mebendazol und Praziquantel, die vor Ort in zufällig ausgewählten pharmazeutischen Einrichtungen im Nordwesten Tansanias, im Westen Burkina Fasos, im Südosten der Elfenbeinküste und im Südwesten Ghanas bezogen wurden, analysiert. 
Die äußerliche Untersuchung von Verpackungen und Proben erfolgte gemäß der "Be Aware" WHO-Checkliste. Anschließend wurden die Präparate mit dem GPHF-Minilab untersucht, welches die Masseneinheitlichkeit, den Tablettenzerfall sowie den enthaltenen Wirkstoff orientierend über Dünnschichtchromatographien (TLCs) bewertete. Die Bestätigungstests erfolgten gemäß den internationalen Arzneimittelbüchern mittels Wirkstofffreisetzung und Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC). 
Trotz kleinerer Unregelmäßigkeiten deutete das Aussehen der Präparate nicht auf gefälschte Arzneimittel hin. Allerdings waren 19,6 % der in Ghana und Tansania akquirierten Produkte nicht offiziell für den Verkauf zugelassen. Die Einheitlichkeit der (Tabletten-)Masse wurde für 53 von 58 Produkte bestätigt. 41 von 56 Produkten bestanden das Kriterium der Tablettenzerfallszeiten; zehn der defizienten 15 Produkte hingegen zerfielen überhaupt nicht. Die TLCs konnten keine Fälschungen oder ausgeprägte Fehldosierung demaskieren. Die HPLC-Befunde bestätigten die TLC-Ergebnisse trotz verschobener Spezifikationsgrenzen: zehn der 83 untersuchten Chargen enthielten weniger als 90 %, keine mehr als 110 % des angegebenen Wirkstoffes.  Allerdings erfüllten nicht mehr als 46,3 % (31 / 67) der untersuchten Tabletten-Chargen die jeweiligen Kriterien der Wirkstofffreisetzung.
In den vier Untersuchungsländern wurde kein gefälschtes Anthelminthikum gefunden. Beim aktiven Wirkstoff wurden weder Über- noch deutliche Unterschreitungen der Spezifikationsgrenzen festgestellt. Die galenischen Eigenschaften jedoch, insbesondere die Wirkstofffreisetzung, imponierten mit relevanten Defiziten als kritischstes Merkmal.
KW  - Wurmmittel
KW  - Arzneimittelüberwachung
KW  - Albendazol
KW  - Mebendazol
KW  - Praziquantel
KW  - schistosmiasis
KW  - soil-transmitted helminthiases
KW  - East Africa
KW  - West Africa
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-350947
ER  - 
TY  - THES
A1  - Bakari Soale, Majeed
T1  - Regulation of the Variant Surface Glycoprotein (VSG) Expression and Characterisation of the Nucleolar DExD/H box Protein Hel66 in \(Trypanosoma\) \(brucei\)
T1  - Regulation der Expression des variable Oberflächen- Glykoprotein (VSG) und Charakterisierung des nukleolären DExD/H box Protein Hel66 in \(Trypanosoma\) \(brucei\)
N2  - The variant surface glycoprotein (VSG) of African trypanosomes plays an essential role in protecting the parasites from host immune factors. These trypanosomes undergo antigenic variation resulting in the expression of a single VSG isoform out of a repertoire of around 2000 genes. The molecular mechanism central to the expression and regulation of the VSG is however not fully understood. 
Gene expression in trypanosomes is unusual due to the absence of typical RNA polymerase II promoters and the polycistronic transcription of genes. The regulation of gene expression is therefore mainly post-transcriptional. Regulatory sequences, mostly present in the 3´ UTRs, often serve as key elements in the modulation of the levels of individual mRNAs. In T. brucei VSG genes, a 100 % conserved 16mer motif within the 3´ UTR has been shown to modulate the stability of VSG transcripts and hence their expression. As a stability-associated sequence element, the absence of nucleotide substitutions in the motif is however unusual. It was therefore hypothesised that the motif is involved in other essential roles/processes besides stability of the VSG transcripts.
In this study, it was demonstrated that the 100 % conservation of the 16mer motif is not essential for cell viability or for the maintenance of functional VSG protein levels. It was further shown that the intact motif in the active VSG 3´ UTR is neither required to promote VSG silencing during switching nor is it needed during differentiation from bloodstream forms to procyclic forms. Crosstalk between the VSG and procyclin genes during differentiation to the insect vector stage is also unaffected in cells with a mutated 16mer motif. Ectopic overexpression of a second VSG however requires the intact motif to trigger silencing and exchange of the active VSG, suggesting a role for the motif in transcriptional VSG switching. The 16mer motif therefore plays a dual role in VSG in situ switching and stability of VSG transcripts. The additional role of the 16mer in the essential process of antigenic variation appears to be the driving force for the 100 % conservation of this RNA motif. 
A screen aimed at identifying candidate RNA-binding proteins interacting with the 16mer motif, led to the identification of a DExD/H box protein, Hel66. Although the protein did not appear to have a direct link to the 16mer regulation of VSG expression, the DExD/H family of proteins are important players in the process of ribosome biogenesis. This process is relatively understudied in trypanosomes and so this candidate was singled out for detailed characterisation, given that the 16mer story had reached a natural end point. Ribosome biogenesis is a major cellular process in eukaryotes involving ribosomal RNA, ribosomal proteins and several non-ribosomal trans-acting protein factors. The DExD/H box proteins are the most important trans-acting protein factors involved in the biosynthesis of ribosomes. Several DExD/H box proteins have been directly implicated in this process in yeast. In trypanosomes, very few of this family of proteins have been characterised and therefore little is known about the specific roles they play in RNA metabolism. Here, it was shown that Hel66 is involved in rRNA processing during ribosome biogenesis. Hel66 localises to the nucleolus and depleting the protein led to a severe growth defect. Loss of the protein also resulted in a reduced rate of global translation and accumulation of rRNA processing intermediates of both the small and large ribosomal subunits. Hel66 is therefore an essential nucleolar DExD/H protein involved in rRNA processing during ribosome biogenesis. As very few protein factors involved in the processing of rRNAs have been described in trypanosomes, this finding represents an important platform for future investigation of this topic.
N2  - Das variable Oberflächen-Glykoprotein (“varaint surface glycoprotein“, VSG) der Afrikanischen Trypanosomen schützt den Parasiten vor Immunfaktoren des Wirtes. Trypanosomen beherrschen die antigene Variation und expremieren nur eine einzige VSG Isoform aus einem Repertoire von ungefähr 2000 Genen. Der molekulare Mechanismus der die Expression dieser VSG Gene reguliert ist nicht komplett bekannt.
Die Genexpression ist in Trypanosomen sehr ungewöhnlich. Es gibt keine typischen Promotoren für RNA Polymerase II und Gene werden polycistronisch transkribiert. Daher ist die Regulation der Genexpression hauptsächlich posttranskriptional. Die Expression individueller mRNAs wird durch regulatorische Sequenzen reguliert, die sich häufig in den 3´ UTRs befinden. In den VSG Genen von T. brucei moduliert ein zu 100% konserviertes 16mer Motiv in der 3´ UTR die Stabilität der VSG Transkripte und damit deren Expression. Für eine Sequenz, die die Stabilität der mRNA reguliert, ist das Fehlen von Nukleotid Substitutionen sehr ungewöhnlich. Es wurde deshalb spekuliert, dass das 16mer Motiv neben der Stabilisierung des VSG Transkriptes noch an anderen essentiellen Prozessen beteiligt ist.
In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass die 100%ige Konservierung des 16mer Motives weder für das Überleben der Zellen, noch für den Erhalt der Expression des VSG Protein in funktioneller Menge notwendig ist. Außerdem wurde gezeigt dass das intakte Motiv in der 3´UTR des aktiven VSGs weder für das „VSG silencing“ während des VSG Austausches („switching“) noch für die Differenzierung von Blutbahnformen zu prozyklischen Formen benötigt wird. Auch die Interaktionen („crosstalk“), die während der Differenzierung zum Insekten Stadium zwischen den VSG und Prozyklin Genen stattfinden, sind in Zellen mit mutiertem 16mer Motiv noch funktionell. Die ektopische Überexpression eines zweiten VSGs benötigt allerdings das intakte Motiv, um das aktive VSG zu inaktivieren und auszutauschen: dies suggeriert eine Rolle des Motivs im transkriptionalen „VSG switching“. Das 16mer Motif spielt daher eine Doppelrolle bei der Regulation der Stabilität der VSG Transkripte und im VSG in situ
„switching“. Letzteres, die Rolle im essentiellen Prozess der antigenen Variation, ist dabei offensichtlich die treibende Kraft hinter der 100%igen Konservierung des RNA Motives.
Eine Suche nach möglichen RNA bindenden Proteinen, die mit dem 16mer interagieren, führte zur Identifikation des DExD/H box Proteins Hel66. Obwohl das Protein wohl nicht direkt an der Regulation der VSG Expression über das 16mer beteiligt ist, spielen Mitglieder der DexD/H Proteinfamilie eine wichtige Rolle in der Biogenese von Ribosomen. Dieser Prozess ist in Trypanosomen noch nicht komplett verstanden und daher wurde das Protein für eine nähere
 
Analyse ausgewählt, auch weil die 16mer Story ohne weitere Kandidaten zu einem Ende gekommen war. Die Biogenese von Ribosomen ist ein wichtiger zellulärer Prozess in Eukaryoten und benötigt ribosomale RNA, ribosomale Proteine sowie einige nicht-ribosomale, trans-agierende Protein Faktoren. Proteine der DExD/H box Familie sind die wichtigsten trans- agierenden Proteinfaktoren, die an der Biogenese der Ribosomen beteiligt sind. In der Hefe sind mehrere DExD/H box Proteine bekannt, die eine direkte Rolle in diesem Prozess spielen. In Trypanosomen sind erst sehr wenige Proteine aus dieser Familie untersucht worden und es ist daher kaum bekannt, welche spezifische Rollen sie im RNA Metabolismus spielen. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass Hel66 an der rRNA Prozessierung während der Biogenese der Ribosomen beteiligt ist. Hel66 ist im Nukleolus lokalisiert und die Reduktion des Proteins durch RNAi führte zu einem schweren Wachstumsphänotyp. Reduktion von Hel66 führte auch zu einer globalen Reduktion der Translation sowie zur Akkumulation von Synthese- Zwischenstadien der rRNAs sowohl der kleinen und als auch der großen ribosomalen Untereinheit. Hel66 ist daher ein essentielles nukleoläres DExD/H Protein dass an der Prozessierung der rRNA während der Biogenese der Ribosomen beteiligt ist. Da bisher erst wenige Proteine bekannt sind, die in Trypanosomen an diesem Prozess beteiligt sind, sind diese Ergebnisse ein sehr wichtiger Ausgangspunkt für weitere Untersuchungen in der Zukunft.
KW  - Trypanosoma brucei
KW  - Genexpression
KW  - Variant Surface Glycoprotein
KW  - VSG
KW  - DExD/H box protein
KW  - Ribosome biogenesis
KW  - rRNA processing
KW  - Ribosome
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-258090
ER  - 
TY  - THES
A1  - Irmisch, Linda
T1  - The role of septins and other regulatory proteins in abscission and midbody fate in C. elegans embryos
T1  - Die Rolle von Septinen und anderen regulatorischen Proteinen in Abszission und Schicksal des Midbodys in C. elegans Embryonen
N2  - Abscission marks the last step of cytokinesis and gives rise to two physically separated daughter cells and a midbody remnant. This work studies abscission by examining the extent of the abscission failure in C. elegans septin and ESCRT mutants with the help of the ZF1-degradation technique. The ZF1 technique is also applied to discern a possible role for PI3K during abscission. Lastly, we test the role of proteins required for macroautophagy but not for LC3-associated phagocytosis (LAP) and show that after release into the extracellular space, the midbody is resolved via LAP.
N2  - Durch Abszission, den letzten Schritt der Zytokinese, entstehen zwei physisch voneinander getrennte Tochterzellen und ein Mittelkörper, auch Flemming-Körper oder Midbody genannt. In dieser Arbeit wird mittels ZF1-vermittelter Abbautechnik in C. elegans Septin- und ESCRT-Mutanten das Ausmaß eines Abszissionsdefekts untersucht. Die ZF1-Technik wird ebenso eingesetzt, um eine mögliche Rolle von PI3K in Abszission festzustellen. Schließlich wird die Rolle von Proteinen erforderlich für Makroautophagie aber nicht für LC3-assoziierte Phagozytose (LAP) getestet und gezeigt, dass der Midbody nach Freilassung in den extrazellulären Raum mittels LAP verarbeitet wird.
KW  - Zellteilung
KW  - Caenorhabditis elegans
KW  - Abszision
KW  - Septine
KW  - Phagozytose
KW  - midbody remnant
KW  - LC3-associated phagocytosis
KW  - ZF1 degradation assay
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-183244
ER  - 
TY  - THES
A1  - Karus, Christine
T1  - Untersuchung der Architektur von Proteinstrukturen des Ranvier-Schnürrings mittels der super-hochauflösenden Mikroskopiemethode dSTORM
T1  - Investigation of the architecture of protein structures of the Node of Ranvier using the super-high resolution microscopy method dSTORM
N2  - Ranvier-Schnürringe spielen eine entscheidende Rolle bei der schnellen Weiterleitung von elektrischen Impulsen in Nervenzellen. Bei bestimmten neurologischen Erkrankungen, den Neuropathien, kann es zu Störungen in der ultrastrukturellen Organisation verschiedener Schnürring-Proteine kommen (Doppler et al., 2018, Doppler et al., 2016).
Eine detailliertere Kenntnis der genauen Anordnung dieser Schnürring-Proteine und eventueller Abweichungen von dieser Anordnung im Krankheitsfall, könnte der Schlüssel zu einer vereinfachten Diagnostik von bestimmten Neuropathie- Formen sein.
Ziel meiner Arbeit war es daher, die Untersuchung der ultrastrukturellen Architektur der (para-)nodalen Adhäsionsproteine Neurofascin-155 und Caspr1 unter Verwendung der super-hochauflösenden Mikroskopiemethode dSTORM (direct Stochastic Optical Reconstruction Microscopy) an murinen Zupfnervenpräparaten zu etablieren. Nach erster Optimierung der Probenpräparation für die 2-Farben-dSTORM sowie der korrelationsbasierten Bildanalyse, konnte ich mittels modellbasierter Simulation die zugrundeliegende Molekülorganisation identifizieren und mit Hilfe der Ergebnisse aus früheren Untersuchungen validieren. In einem translationalen Ansatz habe ich anschließend humane Zupfnervenpräparate von 14 Probanden mit unterschiedlichen Formen einer Neuropathie mikroskopiert und ausgewertet, um die Anwendbarkeit dieses Ansatzes in der Diagnostik zu testen.
Obgleich keine signifikanten Unterschiede zwischen physiologischem und pathologischem neurologischem Gewebe hinsichtlich Neurofascin-155 und Caspr1 festgestellt werden konnten, scheint der Ansatz grundsätzlich dennoch vielversprechend zu sein, bedarf jedoch noch weiteren Anstrengungen hinsichtlich Probenpräparation, Auswertungs- und Versuchsprotokollen und einer größeren Anzahl an humanen Biopsien mit homogenerem Krankheitsbild.
N2  - Nodes of Ranvier play a critical role in the rapid transmission of electrical impulses in neurons. In certain neurological diseases, the neuropathies, there may be disturbances in the ultrastructural organization of various nodal and paranodal proteins (Doppler et al., 2018, Doppler et al., 2016).
A more detailed knowledge of the exact arrangement of these nodal and paranodal proteins and possible deviations from this arrangement in disease, could be the key to a simplified diagnosis of certain neuropathy forms.
Therefore, the aim of my work was to establish the investigation of the ultrastructural architecture of the (para-)nodal adhesion proteins Neurofascin-155 and Caspr1 using the super-high resolution microscopy method dSTORM (direct Stochastic Optical Reconstruction Microscopy) on murine teased fibers. After initial optimization of sample preparation for 2-color dSTORM as well as correlation-based image analysis, I was able to identify the underlying molecular organization using model-based simulation and validate it using results from previous studies. In a translational approach, I then microscoped and evaluated human teased fibers from 14 subjects with different forms of neuropathy to test the applicability of this approach in diagnostics.
Although no significant differences were found between physiological and pathological neurological tissue with respect to Neurofascin-155 and Caspr1, the approach still seems promising in principle, but requires further efforts with respect to sample preparation, evaluation and experimental protocols, and a larger number of human biopsies with more homogeneous disease patterns.
KW  - dSTORM
KW  - Ranvier-Schnürring
Y1  - 2022
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-274568
N1  - die Dissertation ist ein Kooperationsprojekt dieser beiden Fakultäten
ER  - 
TY  - THES
A1  - Frank, Benjamin
T1  - Untersuchungen zur Autophagieinduktion in Leishmania major-infizierten Knochenmarksmakrophagen
T1  - Analyses of autophagy induction in Leishmania major-infected bone marrow-derived macrophages
N2  - Die von der WHO zu den 17 wichtigsten NTDs gezählte Leishmaniose wird durch intrazelluläre Parasiten der Gattung Leishmania hervorgerufen. Der Lebenszyklus der Parasiten besteht aus zwei Phasen. Die länglichen und beweglichen Promastigoten kennzeichnen die Phase in der Sandmücke – der Vektor der Leishmaniose. Hingegen ist die Phase im Säugerwirt durch runde unbewegliche Amastigoten charakterisiert. Aufgrund des Mangels an potenten antileishmanialen Therapien wurde in der vorliegenden Arbeit die Interaktion zwischen L. m. Parasiten und der Hauptwirtszelle, der Makrophage, v. a. in Hinblick auf autophage Prozesse in den infizierten Makrophagen näher untersucht, um demgemäß neue Erkenntnisse zu gewinnen, welche bei der Herstellung zukünftiger anti-leishmanialer Medikamente helfen könnten.
Bei der Autophagie handelt es sich um einen katabolen Prozess, wodurch Zellen bei Nahrungsmangel oder zellulärem Stress ihre Homöostase erhalten können. Durch diesen Prozess können überflüssige oder beschädigte Organellen recycelt werden, um die Funktionen der Zelle aufrechtzuerhalten. Daneben übernimmt Autophagie auch eine essenzielle Rolle bei der Abwehr von ins Zytosol eindringenden Pathogenen.
Mittels des neu etablierten totalen Autophagiescore konnte festgestellt werden, dass Autophagie in L. m.-infizierten BMDM induziert wird. Die intrazellulären Amastigoten werden durch Autophagie in den BMDM verdaut. Die erhöhte autophage Aktivität konnte zudem durch Western-Blot-Analysen der autophagierelevanten Proteine ATG5, LC3B und UB bestätigt werden. Die molekulargenetischen Untersuchungen von L. m.-infizier-ten BMDM mithilfe von Affymetrix Microarrays führten zu einem Netzwerk aus autophagierelevanten und infektionsspezifischen Genen, welches als LISA bezeichnet worden ist. Hier hat sich ebenfalls eine starke Verknüpfung von autophagierelevanten Genen und den Genen der Glykolyse, einem zweiten katabolen Prozess, gezeigt. Zudem konnten zwei weitere autophagierelevante und infektionsspezifische Gene außerhalb von LISA identifiziert werden, nämlich Bnip3 und Ctse, welche im Anschluss genauer untersucht worden sind. Bei beiden Genen konnte auf Proteinebene gezeigt werden, dass sie in L. m.-infizierten BMDM signifikant erhöht sind. Durch siRNA-Analysen konnte überdies beobachtet werden, dass beide für die erfolgreiche Elimination der Amastigoten essenziell sind.
Somit konnte mit den Proteinen BNIP3 und CTSE zwei potenzielle neue Ansatzpunkte für mögliche zukünftige antileishmaniale Therapien gefunden werden. Auch die in LISA enthaltenen Gene stellen prinzipiell vielversprechende Ziele für künftige Medikamente gegen Leishmaniose dar. Durch all diese Untersuchungen kommt man dem Ziel einer neuen, gezielten und nebenwirkungsärmeren Behandlung der Leishmaniose einen Schritt näher.
N2  - Leishmaniasis, listed by the WHO to be one of the 17 most important NTDs, is caused by intracellular parasites of the genus Leishmania. The life cycle of the parasites consists of two stages. The oblong and motile promastigotes characterize the stage in the sand fly, the vector of leishmaniasis. However, the stage in the vertebrate host is characterized by round immotile amastigotes. Due to a lack of capable antileishmanial therapies, the interaction between L. m. parasites and their main host cell, the macrophage, was investigated in the present work, huge focus on autophagic processes in infected macrophages. Our goal was to get new insights for the future production of antileishmanial drugs.
Autophagy is a catabolic process whereby cells are able to maintain their homeostasis in times of starvation or cellular stress. During to this process, redundant or damaged organelles are recycled in order to sustain cellular viability. Furthermore, autophagy has an essential role in the defense of pathogens invading the cytosol.
The newly established total autophagy score showed an autophagy induction in L. m.-infected BMDM. Intracellular amastigotes are digested by autophagy in BMDM. The increased autophagic activity could also be confirmed by western-blot analyses of the autophagy-relevant proteins ATG5, LC3B, and UB. Molecular genetic investigations of L. m.-infected BMDM by Affymetrix microarrays led to a network of autophagy-relevant and infection-specific genes, which was called LISA. Additionally, it showed a strong connection between autophagy-relevant genes and genes of the glycolysis, a second catabolic process. Moreover, we identified and further characterized two additional autophagy-relevant genes, Bnip3 and Ctse, which were not included in LISA. Both genes were significantly overexpressed on protein level in L. m.-infected BMDM. By siRNA analyses we also demonstrated their importance for successful elimination of amastigotes.
Therefore, both proteins, BNIP3 and CTSE, could be new potential targets for possible future antileishmanial therapies. In addition, the genes included in LISA might be promising targets for future drugs against leishmaniasis. Due to all these investigations we are one step closer to our goal of a targeted and safe therapy of leishmaniasis.
KW  - Autophagie
KW  - Leishmania major
KW  - Cathepsin E
KW  - BNIP3
KW  - Elektronenmikroskopie
KW  - Autophagie
KW  - Leishmania major
KW  - Cathepsin E
KW  - BNIP3
KW  - Elektronenmikroskopie
KW  - Microarray
KW  - siRNA
KW  - Autophagiescore
Y1  - 2015
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-137277
ER  -