@phdthesis{Lekszas2020,
  author    = {Lekszas, Caroline},
  title     = {Erweiterung des genetischen Mutationsspektrums verschiedener Krankheitsbilder und Identifizierung neuer krankheitsrelevanter Gene im Menschen mittels Whole Exome Sequenzierung},
  doi       = {10.25972/OPUS-20880},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-208807},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2020},
  abstract  = {Trotz der rasanten Entwicklung molekulargenetischer Analysemethoden sind die Ausl{\"o}ser vieler Erbrankheiten bislang ungekl{\"a}rt. Eine Identifikation der genetischen Ursache einer Erkrankung ist jedoch essenziell, um zus{\"a}tzliche invasive Tests vermeiden, ad{\"a}quate Therapiemaßnahmen in die Wege leiten, akkurate Prognosen stellen und eine entsprechende genetische Beratung anbieten zu k{\"o}nnen. Next Generation Sequencing (NGS)-basierte Techniken wie die Whole Exome Sequenzierung (WES) haben die humangenetische Forschung und Diagnostik in den letzten Jahren revolutioniert. Die WES erm{\"o}glicht die Sequenzierung der Exons aller proteincodierenden Gene von mehreren Individuen gleichzeitig und stellt ein hilfreiches Werkzeug bei der Suche nach neuen kranheitsrelevanten Genen im Menschen dar. Die vorliegende Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit der Aufkl{\"a}rung genetischer Ursachen verschiedenster Erkrankungen in konsanguinen Familien aus dem nahen und mittleren Osten mittels WES. Insgesamt wurden 43 Patienten mit unterschiedlichen Krankheitsbildern untersucht, darunter viele mit Skelettdysplasien oder Neuropathien. In 22 F{\"a}llen (51\%) konnte die entsprechende krankheitsverursachende Mutation ausfindig gemacht werden. In 21\% der aufgekl{\"a}rten F{\"a}lle wurden Sequenzvarianten detektiert, die in der Literatur bereits als pathogen beschrieben wurden, w{\"a}hrend 63\% bisher noch unbekannte Mutationen in bereits als krankheitsrelevant beschriebenen Genen darstellten. Zudem konnten im Rahmen dieser Arbeit drei neue, f{\"u}r den Menschen krankheitsrelevante Gene identifiziert werden, solute carrier family 10 member 7 (SLC10A7), T-box 4 (TBX4) und MIA SH3 domain ER export factor 3 (MIA3). SLC10A7 codiert f{\"u}r einen Transporter aus der Familie der solute carrier, der in der Plasmamembran verankert ist. In dieser Arbeit geleistete Analyseergebnisse konnten zu der Erstbeschreibung von homozygoten pathogenen SLC10A7-Mutationen als Ursache f{\"u}r eine Skelettdysplasie mit Amelogenesis imperfecta beitragen. Bei TBX4 handelt es sich um einen hochkonservierten Transkriptionsfaktor, der w{\"a}hrend der embryonalen Entwicklung an der Ausbildung der unteren Extremit{\"a}ten beteiligt ist. Homozygote pathogene TBX4-Mutationen wurden im Kontext dieser Arbeit erstmalig mit einer posterioren Amelie mit Becken- und Lungenhypoplasie in Verbindung gebracht. MIA3 ist ein Transmembranprotein des endoplasmatischen Retikulums, das eine essenzielle Rolle bei der Proteinsekretion spielt. Die hier vorgestellten Patienten mit homozygoten pathogenen MIA3-Mutationen zeigen eine komplexe syndromale Erkrankung, die sich haupts{\"a}chlich in einer Kollagenopathie, Diabetes mellitus und milder mentaler Retardierung manifestiert und ein neues Krankheitsbild darstellt. Die im Rahmen dieser Arbeit erzielten Ergebnisse erweitern somit zum einen das Mutationsspektrum verschiedener bekannter Krankheitsbilder und offenbaren zum anderen neue krankheitsrelevante Gene im Menschen.},
  subject      = {Verwandtenehe},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Candemir2018,
  author    = {Candemir, Esin},
  title     = {Involvement of neuronal nitric oxide synthase (NOS-I) PDZ interactions in neuropsychiatric disorders},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-151194},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2018},
  abstract  = {Neuronal nitric oxide (NO) synthase (NOS-I) and its adaptor protein (NOS1AP) have been repeatedly and consistently associated with neuropsychiatric disorders in several genetic association and linkage studies, as well as functional studies. NOS-I has an extended PDZ domain which enables it to interact with postsynaptic density protein 95 (PSD-95) bringing NOS-I in close proximity to NMDA receptors. This interaction allows NMDA receptor activity dependent calcium-influx to activate NOS-I, linking NO synthesis to regulation of glutamatergic signaling pathways. NOS1AP is a PDZ-domain ligand of NOS-I and has been proposed to compete with PSD-95 for NOS-I interaction. Studies performed on post-mortem brain tissues have shown increased expression of NOS1AP in patients with schizophrenia and bipolar disorder, suggesting that increased NOS-I/NOS1AP interactions might be involved in neuropsychiatric disorders possibly through disruption of NOS-I PDZ interactions. Therefore, I have investigated the involvement of NOS-I in different endophenotypes of neuropsychiatric disorders by targeting its specific PDZ interactions in vitro and in vivo. To this end, I used recombinant adeno-associated virus (rAAV) vectors expressing NOS1AP isoforms/domains (NOS1AP-L: full length NOS1AP; NOS1AP-LC20: the last 20 amino acids of NOS1AP-L, containing the PDZ interaction motif suggested to stabilize interaction with NOS-I; NOS1AP-LΔC20: NOS1AP-L lacking the last 20 amino acids; NOS1AP-S: the short isoform of NOS1AP), residues 396-503 of NOS1AP-L (NOS1AP396-503) encoding the full NOS-I interaction domain, and N-terminal 133 amino acids of NOS-I (NOS-I1-133) encoding for the extended PDZ-domain. Neuropsychiatric disorders involve morphological brain changes including altered dendritic development and spine plasticity. Hence, I have examined dendritic morphology in primary cultured hippocampal and cortical neurons upon overexpression of constructed rAAV vectors. Sholl analysis revealed that overexpression of NOS1AP-L and NOS1AP-LΔC20 mildly reduced dendritic length/branching. Moreover, overexpression of all NOS1AP isoforms/domains resulted in highly altered spine plasticity including significant reduction in the number of mature spines and increased growth of filopodia. These findings suggest that NOS1AP affects dendritic growth and development of dendritic spines, which may involve both, increased NOS-I/NOS1AP interaction as well as interaction of NOS1AP with proteins other than NOS-I. Interestingly, the observed alterations in dendritic morphology were reminiscent of those observed in post-mortem brains of patients with neuropsychiatric disorders. Given the dendritic alterations in vitro, I have examined, whether disruption of NOS-I PDZ interaction would also result in behavioral deficits associated with neuropsychiatric disorders. To this end, rAAV vectors expressing NOS1AP-L, NOS1AP396-503, NOS-I1-133, and mCherry were stereotaxically delivered to the dorsal hippocampus of 6-week-old male C57Bl/6J mice. One week after surgery, mice were randomly separated into two groups. One of those groups underwent three weeks of chronic mild stress (CMS). Afterwards all mice were subjected to a comprehensive behavioral analysis. The findings revealed that overexpression of the constructs did not result in phenotypes related to anxiety or depression, though CMS had an anxiolytic effect independent of the injected construct. Mice overexpressing NOS-I1-133, previously shown to disrupt NOS-I/PSD-95 interaction, showed impaired spatial memory, sensorimotor gating, social interaction, and increased locomotor activity. NOS1AP overexpressing mice showed mild impairments in sensorimotor gating and spatial working memory and severely impaired social interaction. NOS1AP396-503 overexpressing mice also showed impaired social interaction but enhanced sensorimotor gating and reduced locomotor activity. Taken together, these behavioral findings indicate an involvement of NOS-I PDZ interactions in phenotypes associated with positive symptoms and cognitive deficits of psychotic disorders. In summary, this study revealed an important contribution of NOS-I protein interactions in the development of endophenotypic traits of neuropsychiatric disorders, in particular schizophrenia, at morphological and behavioral levels. These findings might eventually aid to a better understanding of NOS-I-dependent psychopathogenesis, and to develop pharmacologically relevant treatment strategies.},
  subject      = {Stickstoffmonoxid-Synthase},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Haertle2018,
  author    = {Haertle, Larissa},
  title     = {Gestationsdiabetes und fetale Programmierung: Epigenetische Untersuchungen mit verschiedenen Next Generation Sequencing Techniken},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-156465},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2018},
  abstract  = {Eine intrauterine Gestationsdiabetes (GDM) Exposition induziert in den betroffenen Nachkommen eine lebenslang erh{\"o}hte Pr{\"a}disposition f{\"u}r metabolische und komplexe Erkrankungen. Die Krankheitssuszeptibilit{\"a}t wird dabei durch epigenetische Ver{\"a}nderungen vermittelt, die sich {\"u}ber die Regulation der Genaktivit{\"a}t auch auf das Expressionsniveau und den Ph{\"a}notypen auswirken. Um neue Gene zu finden, die eine Rolle in der fetalen Programmierung spielen, wurden in dieser Arbeit genomweite Methylierungsmuster von Nabelschnurbluten (FCBs) aus GDM-Schwangerschaften und Kontrollen miteinander verglichen. Mit Illumina Infinium HumanMethylation 450K Arrays konnten signifikante Gruppenunterschiede f{\"u}r insgesamt 65 CpG-Stellen (52 davon genassoziiert) festgestellt werden, die multiplem Testen standhielten. Mittels Pyrosequenzierung wurden vier dieser Kandidaten-Loci (ATP5A1, MFAP4, PRKCH, SLC17A4), sowie ein Gen aus der Literatur (HIF3A) genauer untersucht und die Effekte erfolgreich validiert. F{\"u}r das zugrundeliegende multivariate Regressionsmodell wurden die potenziellen St{\"o}rfaktoren Gestationsalter, kindliches Geschlecht und m{\"u}tterlicher BMI ber{\"u}cksichtigt. Der GDM-Effekt zeigte sich st{\"a}rker in der insulinbehandelten Subgruppe (I-GDM) als in der di{\"a}tisch behandelten (D GDM) und scheint insgesamt multifaktoriell bedingt zu sein, da viele Gene betroffen waren, jedoch alle mit einer vergleichsweise niedrigen Effekt-Gr{\"o}ße. Zus{\"a}tzlich konnten f{\"u}r den MEG3 Promotor, MEST und PEG3, drei von vier gepr{\"a}gten Genen, die mittels Deep Bisulfite Sequencings (DBS) analysiert wurden, ebenfalls signifikante Methylierungs-unterschiede zwischen der GDM- und Kontroll-Gruppe detektiert werden. Die identifizierten Gene stellen labile Zielregionen f{\"u}r die GDM-induzierte intrauterine Programmierung dar und k{\"o}nnen zuk{\"u}nftig n{\"u}tzliche Biomarker f{\"u}r Krankheitsdiagnosen und Prognosen sein. Mittels DBS k{\"o}nnen dar{\"u}ber hinaus Einzelmolek{\"u}l-Analysen durchgef{\"u}hrt werden, f{\"u}r die in differentiell methylierten Regionen (DMRs) anhand eines informativen SNPs die parentale Allel-Herkunft bestimmt und bei der Berechnung von Epimutationsraten einbezogen werden kann. Epimutationen wurde als solche gewertet, wenn sie ein > 50 \% abnormal (de)methyliertes Methylierungsprofil aufwiesen. Die DBS-Daten wurden mit zwei verschiedenen Sequenzierplattformen generiert (Roche GS Junior und Illumina MiSeq). F{\"u}r Zweitere wurde ein eigenes, unabh{\"a}ngiges Library-Pr{\"a}parations-Protokoll entwickelt. In Nabelschnurblut, adultem Blut und Viszeralfett wurden f{\"u}r die paternal exprimierte MEST Promotor DMR und die maternal exprimierte MEG3 intergenic (IG) DMR hohe Epimutationsraten f{\"u}r das jeweils unmethylierte Allel detektiert. Die gepr{\"a}gten (methylierten) Allele wiesen dagegen nur niedrige Epimutationsraten auf. Da MEST und MEG3 invers gepr{\"a}gte Gene sind, war die Hypermethylierung des nicht gepr{\"a}gten Allels (HNA) demnach unabh{\"a}ngig von der parentalen Allel-Herkunft. Die HNA scheint außerdem erst nach der Fertilisation aufzutreten, da in Spermien nur sehr wenige Epimutationen gefunden wurden. F{\"u}r die sekund{\"a}re MEG3 Promotor DMR (deren Pr{\"a}gung von der prim{\"a}ren MEG3 IG-DMR reguliert wird) wurde ein deutlich schw{\"a}cherer, wenngleich signifikanter HNA-Effekt im FCB gemessen, f{\"u}r die paternal exprimierte PEG3 Promotor DMR konnte dagegen kein signifikanter Unterschied zwischen den beiden parentalen Epimutationsraten festgestellt werden. Der HNA-Effekt f{\"u}r die MEST DMR, MEG3 IG-DMR und MEG3 Promotor DMR war weder mit GDM noch mit Adipositas assoziiert und zeigte allgemein eine große interindividuelle Varianz. Die Aufrechterhaltung differenzieller Methylierungsmuster in Imprinting Kontrollregionen (ICRs) scheint in manchen Entwicklungs-Zeitspannen von großer Bedeutung und damit streng kontrolliert zu sein, sp{\"a}ter jedoch redundant zu werden, was sich in der Anreicherung von stochastischen sowie umweltinduzierten Fehlern auf dem nicht gepr{\"a}gten Allel {\"a}ußern kann. HNA-suszeptible gepr{\"a}gte Gene {\"a}hneln in mancherlei Hinsicht metastabilen Epiallelen. Diese Studie zeigt, dass sowohl stochastische Faktoren als auch Umweltstimuli w{\"a}hrend der fr{\"u}hen embryonalen Entwicklung u.a. {\"u}ber HNA-Effekte gepr{\"a}gte Gen-Netzwerke programmieren, die in Wachstumsprozesse involviert sind. Um tiefere Einblicke in allelspezifische Pr{\"a}gungsprofile zu erhalten, w{\"a}ren umfangreiche DBS HNA-L{\"a}ngsschnittstudien aller 50-100 human gepr{\"a}gten Gene in unterschiedlichen Gewebetypen und Differenzierungsstadien w{\"u}nschenswert.  },
  subject      = {Schwangerschaftsdiabetes},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Boeck2018,
  author    = {B{\"o}ck, Julia},
  title     = {Differenzielle Methylierungsanalysen mittels verschiedener Next-Generation Sequencing-basierter Techniken: Die Bedeutung von differenziell methylierten Regionen in der menschlichen Hirnevolution und bei der Krebsentstehung},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-164220},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2018},
  abstract  = {Die Evolution der Primaten zeigt eine Verbindung zwischen der zunehmenden Komplexit{\"a}t des sozialen Verhaltens und der Vergr{\"o}ßerung des humanen Gehirns, insbesondere des pr{\"a}frontalen Cortex. Deshalb stellt der pr{\"a}frontale Cortex bez{\"u}glich der Evolution des Menschen eine der interessantesten Strukturen im humanen Gehirn dar. Es wird angenommen, dass nicht allein die Gr{\"o}ße, sondern auch die Funktion, vor allem das Zusammenspiel von Neuronen und nicht-neuronalen Zellen, wie z.B. Gliazellen, zur Differenzierung des menschlichen Gehirns von dem rezenter Primaten gef{\"u}hrt hat. Daraus l{\"a}sst sich schließen, dass die Gehirnfunktionen {\"u}ber eine ausgeglichene und gut aufeinander abgestimmte transkriptionelle Landschaft kontrolliert werden, die durch ein zugrundeliegendes genetisches und epigentisches R{\"u}ckgrat organisiert ist. In dieser Studie wurden das Methylierungsprofil neuronaler und nicht-neuronaler Zellen des pr{\"a}frontalen Cortex (Brodmann-Areal 10) von drei Menschen und drei Schimpansen miteinander verglichen. Die intra- und interspezifischen differenziell methylierten Regionen (DMRs) waren in bestimmten genomischen Regionen angereichert. Intraspezifische Methylierungsunterschiede zwischen neuronalen und nicht-neuronalen Zellen konnten dreimal h{\"a}ufiger beobachtet werden als interspezifische Unterschiede in den einzelnen Zelltypen. Rund 90\% der humanen intraspezifischen DMRs wiesen eine Hypomethylierung in den neuronalen Zellen im Vergleich zu den nicht-neuronalen Zellen auf. In den intraspezifischen DMRs (Mensch und Schimpanse) waren Gene angereichert, die mit verschiedenen neuropsychiatrischen Erkrankungen assoziiert sind. Der Vergleich zwischen Menschen und Schimpanse in den neuronalen und nicht-neuronalen Zelltypen zeigte eine Anreicherung von Genen mit human-spezifischer Histonsignatur. In den nicht-neuronalen Zellen konnten mehr interspezifische DMRs (n=666) detektiert werden als in den neuronalen Zellen (n=96). Ungef{\"a}hr 95\% der nicht-neuronalen interspezifischen DMRs waren im Menschen, im Vergleich zum Schimpansen, hypermethyliert. Daraus ergibt sich der Eindruck, dass mehrere hundert der nicht-neuronalen Gene w{\"a}hrend der humanen Gehirnevolution einer Methylierungswelle unterlagen. Dies f{\"u}hrt zu der Annahme, dass der Einfluss dieser Ver{\"a}nderungen in den nicht-neuronalen Zellen auf die Verg{\"o}ßerung des menschlichen Gehirns bisher stark untersch{\"a}tzt wurde. Die bekannteste genetische Ursache f{\"u}r erblichen Brust- und Eierstockkrebs sind Mutationen in den Tumorsuppressorgenen (TSG) BRCA1 und BRCA2. Dennoch k{\"o}nnen nur rund 20-25\% der famili{\"a}ren Brustkrebserkrankungen {\"u}ber Keimbahnmutationen in BRCA1/BRCA2 erkl{\"a}rt werden, besonders bei Frauen, deren Erkrankung vor dem vierzigsten Lebensjahr auftritt. Epigenetische Ver{\"a}nderungen, die zu einer aberranten Genexpression f{\"u}hren, spielen ebenfalls eine wichtige Rolle bei der Karzinogenese und der Entwicklung einer Brustkrebserkrankung. Es ist bekannt, dass TSG nicht nur durch den Verlust der Heterozygotie (engl. loss of heterozygosity, LOH) oder homozygote Deletionen, sondern auch durch transkriptionelle Stilllegung via DNA-Methylierung inaktiviert werden k{\"o}nnen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde {\"u}berpr{\"u}ft, welchen Einfluss aberrante Methylierungsmuster im Promotorbereich von TSG auf die Brustkrebskarzinogenese und die Expression der Gene haben. F{\"u}r die Quantifizierung der Epimutationen wurden die Promotorbereiche von acht TSG (BRCA1, BRCA2, RAD51C, ATM, PTEN, TP53, MLH1, RB1) und des estrogene receptor (ESR1) Gens, welches eine Rolle in der Tumorprogression spielt, mittels Deep Bisulfite Amplicon Sequencing (DBAS) analysiert. Es wurden Blutproben von zwei unabh{\"a}ngigen BRCA1/BRCA2-mutationsnegativen Brustkrebs (BC)-Patientenkohorten, sowie von zwei unabh{\"a}ngigen alters-gematchten, gesunden Kontrollkohorten untersucht. BC-Kohorte 1 beinhaltet early-onset (EO) BC-Patientinnen. Kohorte 2 enth{\"a}lt BC-Patientinnen mit einem Risiko von >95\% eine heterozygote Mutation in BRCA1/BRCA2 (high-risk, HR) zu tragen. Allele mit >50\% methylierten CpGs werden als funktionell relevante Epimutationen erachtet, da bekannt ist, dass TSG {\"u}ber eine Methylierung im Promotorbereich transkriptionell stillgelegt werden. Im Vergleich zu ESR1 ({\O} Methylierung, 3\%), welches die Methylierungslevel eines durchschnittlichen Promotors wiederspiegelt, zeigten die TSG sehr geringe durchschnittliche Methylierungswerte von weniger als 1\%. Zudem waren die durchschnittlichen Epimutationsraten (EMR; <0,0001-0,1\%) der TSG sehr gering. Mit der Ausnahme von BRCA1, welches eine erh{\"o}hte EMR in der BC-Kohorte verglichen zu den Kontrollen (0,31\% gegen 0,06\%) zeigte, gab es keine signifikanten Gruppenunterschiede zwischen BC-Patientinnen und Kontrollen. Eine von 36 HR BC-Patientinnen zeigte im Vergleich zu den restlichen Proben eine stark erh{\"o}hte EMR von 14,7\% in BRCA1. Rund ein Drittel (15/44) der EO BC-Patientinnen wiesen eine erh{\"o}hte Rate an Einzel-CpG Fehlern in mehreren TSG auf. Die nachfolgenden Expressionsanalysen ergaben eine erniedrigte Expression vieler TSG je analysierter Patientin. Diese Ergebnisse f{\"u}hren zu der Annahme, dass epigenetische Ver{\"a}nderungen in normalen K{\"o}rperzellen als ein m{\"o}glicher Indikator f{\"u}r einen gest{\"o}rten Mechanismus, der f{\"u}r die Aufrechterhaltung des unmethylierten Status und der daraus resultierenden normalen Genexpression zust{\"a}ndig ist, angesehen werden k{\"o}nnen. Dies kann mit einem erh{\"o}hten BC-Risiko assoziiert werden.},
  subject      = {Epigenetik},
  language  = {de}
}
@article{WalperWeisteMuelleretal.2016,
  author    = {Walper, Elisabeth and Weiste, Christoph and Mueller, Martin J. and Hamberg, Mats and Dr{\"o}ge-Laser, Wolfgang},
  title     = {Screen Identifying Arabidopsis Transcription Factors Involved in the Response to 9-Lipoxygenase-Derived Oxylipins},
  series = {PLoS One},
  volume    = {11},
  journal   = {PLoS One},
  number    = {4},
  doi       = {10.1371/journal.pone.0153216},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-146857},
  pages     = {e0153216},
  year      = {2016},
  abstract  = {13-Lipoxygenase-derived oxylipins, such as jasmonates act as potent signaling molecules in plants. Although experimental evidence supports the impact of oxylipins generated by the 9-Lipoxygenase (9-LOX) pathway in root development and pathogen defense, their signaling function in plants remains largely elusive. Based on the root growth inhibiting properties of the 9-LOX-oxylipin 9-HOT (9-hydroxy-10,12,15-octadecatrienoic acid), we established a screening approach aiming at identifying transcription factors (TFs) involved in signaling and/or metabolism of this oxylipin. Making use of the AtTORF-Ex (Arabidopsis thaliana Transcription Factor Open Reading Frame Expression) collection of plant lines overexpressing TF genes, we screened for those TFs which restore root growth on 9-HOT. Out of 6,000 lines, eight TFs were recovered at least three times and were therefore selected for detailed analysis. Overexpression of the basic leucine Zipper (bZIP) TF TGA5 and its target, the monoxygenase CYP81D11 reduced the effect of added 9-HOT, presumably due to activation of a detoxification pathway. The highly related ETHYLENE RESPONSE FACTORs ERF106 and ERF107 induce a broad detoxification response towards 9-LOX-oxylipins and xenobiotic compounds. From a set of 18 related group S-bZIP factors isolated in the screen, bZIP11 is known to participate in auxin-mediated root growth and may connect oxylipins to root meristem function. The TF candidates isolated in this screen provide starting points for further attempts to dissect putative signaling pathways involving 9-LOX-derived oxylipins.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Schartner2018,
  author    = {Schartner, Christoph},
  title     = {The regulation of corticotropin releasing hormone receptor 1 gene expression and its role in panic disorder},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-150586},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2018},
  abstract  = {Panic Disorder (PD) is characterized by unexpected, recurrent panic attacks, which are not restricted to certain situations, medication or stimuli. Like other anxiety disorders, PD is a multifactorial disorder and develops through the interaction of genetic and environmental risk factors. Despite an estimated heritability of up to 48\%, no distinct genetic mechanism could be revealed yet. A dysregulation of the stress response has been shown in patients with PD and several studies could find an association of components of the corticotropin-releasing factor (CRF) system with PD. The corticotropin releasing hormone receptor 1 (CRHR1) is the main receptor of CRF in the brain and thus a crucial regulator of cerebral CRF signaling. Recent genetic studies found an association of certain CRHR1 single nucleotide polymorphisms (SNPs) with PD and other anxiety disorders. Among the associated CRHR1 SNPs, rs17689918 showed further evidence in a multilevel study regulating CRHR1 gene expression in panic-relevant brain regions and affecting brain activation in fMRI experiments, as well as flight behavior in a behavioral avoidance task (Weber et al, 2015). Here, we aimed to investigate the underlying neurogenetic and neurobiological mechanisms, by which the rs17689918 risk allele affects CRHR1 gene expression and receptor function, and its putative function in the pathophysiology of PD. Due to its intronic position and the predicted change of splicing regulatory elements by the risk allele of rs17689918, the expression of alternative spliced CRHR1 isoforms was investigated using quantitative real-time PCR (qPCR) in a human post-mortem brain tissue sample. Of eight known CRHR1 isoforms, expression of three CRHR1 isoforms and the CRHR1-IT1-CRHR1 readthrough transcript variant 5 - all expressing the seven transmembrane domains needed for functional receptors - was analyzed. Subsequently, electrophysiological assays were developed to measure the receptor activity of differentially expressed CRHR1 isoforms via co-expressed Kir2.3 potassium channels in vitro. In a second approach, possible epigenetic regulation of CRHR1 expression by rs17689918 was investigated by analyses of DNA methylation patterns of a CpG Island within the CRHR1 promoter region, firstly in a case-control sample for PD and secondly in a healthy control sample, separated in high and low anxious individuals. To investigate a possible gene × epigene × environment interaction, the impact of early life stress by means of childhood trauma was evaluated via the childhood trauma questionnaire (CTQ). Finally, consequences of differential DNA methylation of the CRHR1 promoter region on gene expression were investigated by luciferase-based reporter gene assays in vitro. The expression of CRHR1β was significantly decreased in amygdalae and midbrains of risk allele carriers. The expression of CRHR1-IT1-CRHR1 readthrough transcript variant 5 was significantly increased in forebrains and midbrains of risk allele carriers. All other analyzed isoforms showed no differences in expression between non-risk and risk allele carriers of rs17689918. The electrophysiological recordings of membrane potential showed an activation of Kir2.3 channels by CRHR1β in contrast to an inconsistent mix of activation and inhibition of Kir2.3 by the main isoform CRHR1α. DNA methylation of the CRHR1 promoter region was significantly reduced in panic disorder patients, as well as in high anxious individuals of an independent healthy control sample, but no direct relation to the rs17689918 risk allele could be discerned. However, the combination of carrying the risk allele, low DNA methylation and high CTQ scores lead to increased sum scores in the Beck Anxiety Inventory (BAI) in healthy individuals. Functional analyses revealed an activation of gene expression by decreased DNA methylation of the promoter region in vitro. Our results revealed that rs17689918 regulates CRHR1 function by increasing the expression of alternative transcript variants with altered function. Our analyses of DNA methylation revealed decreased methylation as a new risk factor for panic disorder and high anxious behavior, which in combination with other risk factors like childhood trauma and the rs17689918 risk allele might further increase cognitive and somatic anxiety symptoms. This supports the role of CRHR1 as a plasticity gene of anxiety behavior, i.e. a gene that is highly regulated by epigenetic or post-transcriptional mechanisms in response to environmental stressors. By its role in CRF signaling, the dysregulation of CRHR1 might extensively affect the stress response and contribute to the pathophysiology of stress-related disorders like PD. The understanding of the underlying mechanisms, especially the genetic and epigenetic regulation, would however enhance CRHR1 as a target of improved future therapeutics for PD and other anxiety disorders.},
  subject      = {Corticoliberin},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Hofmann2017,
  author    = {Hofmann, Stefan},
  title     = {Hybridisierungsbasierte Multiplex-Detektion von microRNA mit CMOS-Technologie f{\"u}r die Anwendung in der Point-of-Care-Diagnostik},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-150949},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2017},
  abstract  = {MicroRNAs sind kurze, nicht-kodierende Ribonukleins{\"a}uren, die eine wichtige Rolle bei der Genregulation spielen. Sie sind an vielen physiologischen Prozessen beteiligt und werden als vielversprechende Kandidaten f{\"u}r eine neue Generation von Biomarkern gehandelt. Die Quantifizierung von miRNAs aus Blut oder anderen K{\"o}rperfl{\"u}ssigkeiten verspricht eine fr{\"u}he Diagnose verschiedener Krankheitsbilder. Dazu z{\"a}hlen neben zahlreichen Krebsformen unter anderem auch Autoimmun- oder Herz-Kreislauferkrankungen. Um diese Biomarker schnell, sensitiv und spezifisch detektieren zu k{\"o}nnen, werden geeignete Detektionssysteme ben{\"o}tigt. Dabei liegt ein besonderer Fokus auf der Entwicklung von Point-of-Care-Systemen, die eine automatisierte Durchf{\"u}hrung mit einfacher Handhabung verlangen. Mikrochips k{\"o}nnen als leistungsf{\"a}hige technische Hilfsmittel f{\"u}r eine robuste und miniaturisierte Signalerfassung an biochemischen Grenzfl{\"a}chen dienen. Auf der Grundlage eines CMOS-Chips mit einem Sensorarray aus interdigitalen Gold-Elektroden sollte in dieser Arbeit eine quantitative und multiplexf{\"a}hige miRNA-Detektionsmethode mit elektrochemischer Signaltransduktion entworfen und untersucht werden. Weitere wichtige Zielfaktoren waren eine einfache und schnelle Durchf{\"u}hrbarkeit, eine hohe Spezifit{\"a}t und eine gute Sensitivit{\"a}t bei gleichzeitigem Verzicht auf Amplifikation und Vormarkierung des Ausgangsmaterials. Es wurden verschiedene Methoden entworfen, {\"u}berpr{\"u}ft, untersucht, optimiert und weiterentwickelt. Das beste Ergebnis wurde letztlich mit einem als Sandwich-Ligations-Methode bezeichneten Verfahren erzielt. Dabei wird zun{\"a}chst ein aus zwei doppelstr{\"a}ngigen Assay-Komponenten und der Ziel-miRNA bestehender dreiteiliger Hybridisierungskomplex gebildet, der eine beidseitige spezifische Ligation der miRNA mit einem auf der Sensoroberfl{\"a}che immobilisierten F{\"a}ngerstrang und einem enzymmarkierten Reporterstrang vermittelt. Durch einen anschließenden Waschschritt werden alle {\"u}bersch{\"u}ssigen Markierungen vom Detektionsbereich entfernt, so dass bei der Detektion nur Reporterenzyme ausgelesen werden, die {\"u}ber die Ziel-miRNA kovalent mit dem immobilisierten Strang verbunden sind. Dieses Signal ist daher proportional zur Ausgangskonzentration der gesuchten miRNA. Die Methode wurde mit Hilfe von synthetischen miRNAs etabliert und optimiert. Sie erreichte eine analytische Sensitivit{\"a}t von unter 1 pM Ziel-Nukleins{\"a}ure bei einer Gesamt-Versuchsdauer von nur 30 Minuten. Konzentrationsreihen demonstrierten einen linearen dynamischen Messbereich zwischen 1 pM und 1 nM, der eine verl{\"a}ssliche Quantifizierung der detektierten miRNAs in diesem Bereich erm{\"o}glicht. Die sehr gute Spezfifit{\"a}t des Assays zeigte sich bei der Untersuchung des Einflusses verschiedener IsomiRs auf das Messergebnis sowie im Rahmen von Experimenten mit miRNAs der let-7-Familie. Dabei konnten Ziel-Nukleins{\"a}uren mit Einzelbasenunterschieden klar differenziert werden. Die Multiplexf{\"a}higkeit der vorgestellten Methode wurde durch die gleichzeitige Quantifizierung von bis zu acht miRNAs auf einem CMOS-Chip demonstriert, zuz{\"u}glich Kontrollen. Die Validierung der Detektionsmethode erfolgte mit Gesamt-RNA-Extrakten aus Vollblutproben. Dazu wurde ein kardiales Panel aus acht miRNAs, die auf Basis von Studien zu zirkulierenden miRNAs bei Herzerkrankungen ausgew{\"a}hlt wurden, festgelegt. Mit Hilfe der entsprechenden optimierten Detektionskomponenten wurden aus Spenderblut gewonnene endogene miRNAs analysiert. Dabei zeigte sich f{\"u}r f{\"u}nf der acht Kandidaten sowohl eine solide Korrelation zwischen eingesetzter Gesamt-RNA-Menge und Messsignal, als auch eine gute Reproduzierbarkeit der Ergebnisse. Die Konzentrationen der {\"u}brigen drei miRNAs lagen nah am unteren Detektionslimit und lieferten daher keine verl{\"a}sslichen Daten. Mit Hilfe sogenannter branched DNA zur Signalamplifikation k{\"o}nnte bei Bedarf die Sensitivit{\"a}t des Assays noch verbessert werden, was durch weitere Experimente dieser Arbeit demonstriert wurde. Ein Vergleichsexperiment zwischen der Sandwich-Ligations-Methode und qRT-PCR zeigte nur eine schwache Korrelation der Messergebnisse. Dies ist jedoch konsistent mit anderen Studien zur Vergleichbarkeit unterschiedlicher Detektionsmethoden. Abschließend wurden die miRNAs des kardialen Panels in Gesamt-RNA-Extrakten aus Vollblut von Herzinfarktpatienten und Kontrollen mit der entwickelten Detektionsmethode analysiert und die Ergebnisse verglichen. Dabei konnten Abweichungen in den Konzentrationen von miR-15a und miR-425 aufgedeckt werden. Eine entsprechende diagnostische Untersuchung mit der hier vorgelegten und validierten Detektionsmethode k{\"o}nnte eine Alternative oder Erg{\"a}nzung zu aktuell eingesetzten proteinbasierten Tests bieten.},
  subject      = {miRNS},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Hennighausen2016,
  author    = {Hennighausen, Anna Christine},
  title     = {Costly signaling with mobile devices: An evolutionary psychological perspective on smartphones},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-141049},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2016},
  abstract  = {In the last decade, mobile device ownership has largely increased. In particular, smartphone ownership is constantly rising (A. Smith, 2015; Statista, 2016a), and there is a real hype for luxury brand smartphones (Griffin, 2015). These observations raise the question of which functions smartphones serve in addition to their original purposes of making and receiving calls, searching for information, and organizing. Beyond these obvious functions, studies suggest that smartphones express fashion, lifestyle, and one's economic status (e.g., B{\o}dker et al., 2009; Statista, 2016b; Vanden Abeele, Antheunis, \& Schouten, 2014). Specifically, individuals seem to purchase and use conspicuous luxury brand smartphones to display and enhance status (D. Kim et al., 2014; M{\"u}ller-Lietzkow et al., 2014; Suki, 2013). But how does owning a conspicuous, high-status smartphone contribute to status, and which benefits may these status boosts provide to their owners? From an evolutionary perspective, status carries a lot of advantages, particularly for males; high status grants them priority access to resources and correlates with their mating success (van Vugt \& Tybur, 2016). In this sense, research suggests that men conspicuously display their cell phones to attract mates and to distinguish themselves from rivals (Lycett \& Dunbar, 2000). In a similar vein, evolutionarily informed studies on conspicuous consumption indicate that the purchase and display of conspicuous luxuries (including mobile phones and smartphones) relate to a man's interest in uncommitted sexual relationships and enhance his desirability as a short-term mate (Hennighausen \& Schwab, 2014; Saad, 2013; Sundie et al., 2011). Drawing on these findings, this doctoral dissertation investigated how a man is perceived given that he is an owner of a high-status (vs. nonconspicuous, low-status) smartphone as a romantic partner and male rival. This was done in three experiments. In addition, it was examined how male conspicuous consumption of smartphones interacted with further traits that signal a man's mate quality, namely facial attractiveness (Studies 1 and 2) and social dominance (Study 3). Study 1 revealed that men and women perceived a male owner of a conspicuous smartphone as a less desirable long-term mate and as more inclined toward short-term mating. Study 2 replicated these results and showed that men and women assigned traits that are associated with short-term mating (e.g., low loyalty, interest in flirts, availability of tangible resources) to a male owner of a conspicuous smartphone and perceived him as a stronger male rival and mate poacher, and less as a friend. The results of Study 2 further suggested that specifically more attractive men might benefit from owning a conspicuous smartphone in a short-term mating context and might be hence considered as stronger male rivals. Study 3 partially replicated the findings of Studies 1 and 2 pertaining to the effects of owning a conspicuous smartphone. Study 3 did not show different effects of conspicuous consumption of smartphones on perceptions of a man dependent on the level of his social dominance. To conclude, the findings of this doctoral dissertation suggest that owning a conspicuous, high-status smartphone might not only serve proximate functions (e.g., making and receiving calls, organization) but also ultimate functions, which relate to mating and reproduction. The results indicate that owning a conspicuous smartphone might yield benefits for men in a short-term rather than in a long-term mating context. Furthermore, more attractive men appear to benefit more from owning a conspicuous smartphone than less attractive men. These findings provide further insights into the motivations that underlie men's purchases and displays of conspicuous, high-status smartphones from luxury brands that reach beyond the proximate causes frequently described in media and consumer psychological research. By applying an evolutionary perspective, this doctoral dissertation demonstrates the power and utility of this research paradigm for media psychological research and shows how combining a proximate and ultimate perspective adds to a more profound understanding of smartphone phenomena.},
  subject      = {Verbraucher},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Bluemel2021,
  author    = {Bl{\"u}mel, Rabea},
  title     = {Der Zebrab{\"a}rbling (Danio rerio) als in vivo Modell zur Untersuchung der Entstehung von Kraniosynostosen},
  doi       = {10.25972/OPUS-20743},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-207436},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Die Entwicklung des Sch{\"a}deldachs beginnt beim Menschen bereits in der fr{\"u}hen Embryogenese und ist erst im Erwachsenenalter abgeschlossen. Das Wachstum der Sch{\"a}delknochen muss sich w{\"a}hrend der Entwicklung fortw{\"a}hrend dem Gehirnwachstum anpassen. An den Stellen, wo zwei Sch{\"a}delknochen aufeinandertreffen, formen sich Sch{\"a}deln{\"a}hte, die aus mesenchymalem Bindegewebe bestehen und als Wachstumsfugen des Sch{\"a}dels dienen. Tritt eine fr{\"u}hzeitige Verkn{\"o}cherung innerhalb einer oder mehrerer Sch{\"a}deln{\"a}hte auf, spricht man von einer Kraniosynostose. Als Konsequenz wird ein weiteres Knochenwachstum verhindert, sodass sich das Neurokranium in dieser Region nicht dem expansiven Wachstum des Gehirns anpassen kann. Dies geht in der Regel mit einem kompensatorischen Wachstum des Sch{\"a}dels und infolgedessen mit kraniofazialen Dysmorphien und einem erh{\"o}hten intrakraniellen Druck einher. Klinische Studien und Forschungen an Modellorganismen konnten bereits eine Vielzahl an Genen mit der Entstehung von Kraniosynostosen assoziieren, darunter die Transkriptionsfaktoren TCF12 und TWIST1. Beim Menschen sind heterozygote Mutationen in TCF12 und TWIST1 mit Kraniosynostosen der Koronarnaht assoziiert. Bei M{\"a}usen hingegen f{\"u}hrt eine heterozygote Tcf12 Mutation nur in Kombination mit einer heterozygoten Twist1 Mutation zu Fusionen der Koronarnaht. Der Zebrab{\"a}rbling (Danio rerio, {\"u}berwiegend auch Zebrafisch genannt) weist eine bemerkenswerte {\"A}hnlichkeit bez{\"u}glich der Anatomie und Morphologie des Sch{\"a}deldachs zum Menschen auf. Um die genaue Funktion von TCF12 bei der Ausbildung der Sch{\"a}deln{\"a}hte zu untersuchen, wurde im Rahmen dieser Arbeit der Zebrafisch als in vivo Modell f{\"u}r die Entstehung tcf12-induzierter Kraniosynostosen etabliert. Zu Beginn der Arbeit wurde das Expressionsmuster von tcf12 {\"u}ber die Entwicklung hinweg analysiert. Ein besonderer Fokus lag dabei auf einem Expressionsnachweis w{\"a}hrend der Entwicklung der Sch{\"a}delplatten und der Sch{\"a}deln{\"a}hte. Ein erster Expressionsnachweis von tcf12 mittels PCR-Analysen und Whole-mount RNA in-situ Hybridisierungen zeigte eine breite Expression von tcf12 ab dem 1-3 Somiten Stadium an. F{\"u}r tiefergehende in vivo Analysen wurden im Zuge dieser Arbeit tcf12:EGFP Reportergenlinien generiert. Mit diesen gelang ein Nachweis der tcf12 Expression entlang der Wachstumsfronten der Sch{\"a}delplatten, innerhalb der Sch{\"a}deln{\"a}hte sowie im Periost und der Dura mater. Mit den tcf12:EGFP Fischen als Referenz wurde in weiterf{\"u}hrenden Experimenten die Aktivit{\"a}t drei hochkonservierter CNEs (engl. conserved non-coding elements) in vivo im Zebrafisch untersucht. Zwei der CNEs konnten als tcf12 Enhancer verifiziert werden, die eine Genexpression w{\"a}hrend der Neurogenese des zentralen Nervensystems (ZNS) steuern. Die beiden Enhancer-Elemente zeichnen sich durch eine hohe Konservierung vom Menschen bis hin zum Zebrafisch aus. Aufgrund der unterschiedlichen Sensitivit{\"a}t gegen{\"u}ber einem Funktionsverlust von TCF12 und TWIST1 in Mensch und Maus sollte die Auswirkung eines Knockouts der orthologen Gene auf die Entwicklung der Sch{\"a}deln{\"a}hte des Zebrafisches untersucht werden. Mittels CRISPR/Cas9 wurden verschiedene Knockout-Linien f{\"u}r die Gene tcf12, twist1a und twist1b generiert. Analysen der Knockoutmutanten zeigten, dass ein heterozygoter Verlust von tcf12 und twist1b in seltenen F{\"a}llen zu partiellen Fusionen der Koronarn{\"a}hte im Zebrafisch f{\"u}hrt. Des Weiteren konnte bei tcf12 und twist1b Einzel- und Doppelmutanten ein abnormes Wachstum der Sch{\"a}delplatten im Bereich der Suturen beobachtet werden. Die Expressionsstudien und die Analysen der Knockoutmutanten deuten auf eine Regulation von TCF12 bei der Differenzierung der Stammzellen sowie der Proliferation der Osteoblasten innerhalb der Sch{\"a}deln{\"a}hte hin. Um die Auswirkung von TCF12 Mutationen auf funktioneller Ebene zu untersuchen wurden im Verlauf dieser Arbeit Luciferase-Reporter Assays durchgef{\"u}hrt. Anhand dieser konnte nachgewiesen werden, dass Mutationen, die die basic helix-loop-helix (bHLH)-Dom{\"a}ne beeintr{\"a}chtigen, die Transaktivierungsf{\"a}higkeit von TCF12 aufheben. Co-Transfektions-Experimente mit TWIST1 offenbarten eine Regulation der Transaktivierung von TCF12 durch TWIST1, sowohl im Menschen, als auch im Zebrafisch. Im Rahmen dieser Arbeit konnten die genauen Expressionsorte von TCF12 w{\"a}hrend der Morphogenese des Sch{\"a}deldachs nachgwiesen und die Funktion von TCF12 und seinem Interaktionspartner TWIST1 bei der Entstehung von Kraniosynostosen weiter aufgekl{\"a}rt werden.},
  subject      = {Kraniosynostose},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Scheffler2018,
  author    = {Scheffler, Anne},
  title     = {Entwicklung und Charakterisierung des RMCA f{\"u}r \(Rattus\) \(norvegicus\) in nukle{\"a}rer und mitochondrialer DNA},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-169880},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2018},
  abstract  = {Mutationstests werden in vitro und in vivo durchgef{\"u}hrt. Insbesondere die ph{\"a}notypselektiven Mutationstests sind meist beschr{\"a}nkt auf die Detektion von Mutationen im Exon und gegebenenfalls in Promotorregionen. Um zun{\"a}chst die Datenlage zu den {\"u}blicherweise verwendeten in vitro Mutationstests zu erweitern und somit eine Bewertung der zu untersuchenden Substanz zu erleichtern, sollte eine Methode zur Erfassung des Mutationsspektrums etabliert und im Rahmen der Untersuchung des mutagenen Potentials des Lebensmittelinhaltsstoffes Irilon angewendet werden. Es wurde eine Methode entwickelt, welche die Sequenzierung eines jeden einzelnen im Hypoxanthin-Guanin-Phosphoribosyltransferase-Test enstandenen 6-Thioguanin-resistenten Mutanten erlaubt und somit auch R{\"u}ckschl{\"u}sse auf Mechanismen der Mutationsentstehung zul{\"a}sst. Im Rahmen der Untersuchung zum mutagenen Potential des Lebensmittelinhaltsstoffes Irilon, wurde zwar kein Unterschied in der Mutantenfrequenz, jedoch sehr wohl ein mit steigenden Deletionen und sinkenden Basenpaarsubstitutionen ver{\"a}ndertes Mutationsspektrum detektiert. Die Auswertung des Mikrokerntests unterst{\"u}tzte die Annahme, dass Irilon Chromosomenmutationenen induziert. Zudem wies Irilon ein starkes aneugenes Potential auf. Im Gegensatz zu den ph{\"a}notypselektiven Mutationstests weisen genotypselektive Tests hingegen theoretisch keine Limitierungen hinsichtlich der zu untersuchenden Zielsequenz und der Organwahl auf. Ein Vertreter der genotypselektiven Tests ist der Random Mutation Capture Assay, der 2005 von Bielas und Loeb f{\"u}r das Intron 6 des humanen TP53-Gens publiziert wurde. Ein weiteres Ziel dieser Arbeit war es zu untersuchen ob die Technik des Random Mutation Capture Assays auf die Ratte {\"u}bertragbar und ob bzw.unter welchen Bedingungen die Bestimmung von spontanen und induzierten Mutationsfrequenzen in verschiedenen Zielsequenzen m{\"o}glich ist. Deshalb wurden zun{\"a}chst das f{\"u}r das Tumorsuppressor Protein 53 kodierenden Gen p53, die f{\"u}r die 18S ribosomale RNA kodierenden DNA und das mitochondriale Cytochrom b Gen als Zielsequenzen gew{\"a}hlt und deren Eignung f{\"u}r die Anwendung im Random Mutation Capture Assays gepr{\"u}ft. F{\"u}r jede Zielsequenz wurden alle f{\"u}r die Durchf{\"u}hrung des Random Mutations Capture Assays ben{\"o}tigten molekularen Werkzeuge unter optimierten PCR-Bedingungen hergestellt und verifiziert. F{\"u}r die Quantifizierung der Gesamtkopiezahl wurde je Zielsequenz eine spezifische Echtzeit-PCR-Methode entwickelt, welche TaqMan®-Sonden-basiert ist. Nach Optimierung der PCR-Bedingungen wurden je Zielsequenz Wiederfindungen im angestrebten Bereich von ca. 90-100\% mit Schwankungen von maximal 20\% erreicht. Ausgenommen hiervon war die f{\"u}r die 18S ribosomale DNA kodierende Zielsequenz. Eine {\"A}nderung der Echtzeit-PCR-Bedingungen f{\"u}hrte zu keiner praktikablen Methode. Daher war diese Zielsequenz, welche trotz geringer DNA-Mengen versprach mehr DNA Kopien zu erhalten und somit die Bestimmung von geringen Mutationsfrequenzen zu erleichtern, nicht im Random Mutation capture Assay anwendbar. F{\"u}r die Wahl einer DNA-Isolierungsmethode wurden 5 Methoden hinsichtlich einer f{\"u}r die Mutationsfrequenz-Bestimmung ausreichenden Kopiezahlausbeute, der Reinheit und des Kosten-/Zeitaufwands verglichen. Mit zwei der f{\"u}nf Methoden wurde aus 100 mg Gewebe die h{\"o}chste nukle{\"a}ren Kopienzahl isoliert, ausreichend um Mutationsfrequenzen im Bereich 1-2*10-7/bp zu bestimmen. Um jedoch die erwarteten Mutationsfrequenzen im Bereich von 1-3*10-8/bp (Intron) bzw. 2-3*10-9/bp (Exon) zu detektieren, w{\"a}ren 2-3 g Gewebe bzw. 3 mg DNA notwendig. Auf Grund der anatomischen Organgewichte w{\"a}re die Durchf{\"u}hrung des nukle{\"a}ren Random Mutation Capture Assays somit auf vereinzelte Organe wie Leber, D{\"u}nndarm und Gehirn beschr{\"a}nkt. Zudem bestanden mit der Hybridisierung und dem Uracil-DNA-Glycosylase-Verdau zwei zus{\"a}tzliche kritische Punkte, welche zu einer Minimierung der Kopiezahl oder einer fehlerhaften Einsch{\"a}tzung der Mutationsfrequenz f{\"u}hren k{\"o}nnen. Aus diesen Gr{\"u}nden wurde eine Entwicklung des Random Mutation Capture Assays f{\"u}r die Zielsequenz im p53-Gen verworfen. Die Kopiezahlausbeuten der mitochondrialen DNA waren ab 50 mg Gewebeeinsatz bei jeder der 5 untersuchten Methoden ausreichend zur Bestimmung einer angestrebten Spontanmutationsfrequenz zwischen 6-100*10-7/bp. Bei Gewebemengen unter 50 mg erwies sich die Aufarbeitung mit DNAzol® auf Grund zu niedriger Kopiezahlausbeuten als ungeeignet. In dieser Arbeit wurde nachfolgend die Phenol-Chloroform-Extraktion nach Vermulst et al (2008) verwendet. Im Rahmen der Etablierung der PCR zur Erfassung der Anzahl mutierter Kopien (Mutations-PCR) wurde ein Mutanten-Standard zur Anwendung als Positivkontrolle in PCR und Agarose-Gelelektrophorese hergestellt, verifiziert und fluorimetrisch quantifiziert. Wiederfindungsexperimente best{\"a}tigten, dass mit der etablierten Mutations-PCR eine einzelne Kopie amplifizier- und detektierbar ist. Um eine Auswertung einer Sequenzierung hinsichtlich Anzahl der Mutanten als auch der Sequenz an sich zu gew{\"a}hrleisten, wurde der akzeptierte Bereich an detektierten 1-19 (80 Reaktionen) gesetzt. Nachfolgend wurde in der gesunden Leber von m{\"a}nnlichen und weiblichen Ratten erfolgreich die mitochondriale Spontanmutationsfrequenz mit dem entwickelten Random Mutation Capture Assay bestimmt. Diese betrug innerhalb einer mitochondrialen DNA-L{\"o}sung 3,2 ± 3,1 *10-6/bp (Median 2,7). Die Mutationsfrequenzen von 3 unabh{\"a}ngigen mitochondrialen DNA-L{\"o}sungen -isoliert aus demselben Organpulver- betrugen durchschnittlich 11,5 ± 8,6 *10-6/bp (Median 8,0) und waren somit ca. 3-mal h{\"o}her. Ein Vergleich zwischen den Mutationsfrequenzen der m{\"a}nnlichen und weiblichen Tiere resultierte in mitochondrialen Mutationsfrequenzen zwischen 1,6-34,4 *10-6/bp (m{\"a}nnlich) und 3,0-12,9 *10-6/bp (weiblich), wobei zwischen m{\"a}nnlichen und weiblichen Tieren kein statistischer Unterschied bestand (Mann-Whitney-Test; p<0,05). Um zu pr{\"u}fen, ob die Mutationsraten bestimmt mit dem mitochondrialen Random Mutation Capture Assay und einem ph{\"a}notypselektiven Mutationstest zu gleichem Maße auf ein mutagenes Potential hinweisen, wurde als n{\"a}chstes der ph{\"a}notypselektive Hypoxanthin-Guanin-Phosphoribosyltransferase-Test f{\"u}r normale Nierenepithelzellen der Ratte (NRK-Zelllinie) entwickelt. Nach einer 24 h Inkubation mit 0,1 µM 4-Nitrochinolin-1-oxid, einem bekannten Adduktbildner, stieg die Mutationsfrequenz im Exon des Hypoxanthin-Guanin-Phosphoribosyltransferase-Gens um den Faktor 5 im Vergleich zur L{\"o}semittelkontrolle an. Mit Hilfe des entwickelten Random Mutation Capture Assays wurde in der DNA -isoliert zum Zeitpunkt der Selektion- eine dreifache Steigerung der Mutationsfrequenz im mt-Cytb-Gen detektiert. Somit war mit beiden Tests eine Erh{\"o}hung der Mutationsfrequenz in der gleichen Gr{\"o}ßenordnung detektierbar, wobei der ph{\"a}notypselektive Mutationstest sensitiver war. Nachdem die Mutations-PCR ca. 1,5 Jahren angewendet wurde, stieg innerhalb von 4 Monaten unabh{\"a}ngig von der verwendeten Templatkonzentration sowohl die H{\"a}ufigkeit der detektierten Schmierbanden als auch die des DNA hang up an. In 7 Mutations-PCRs, welche nach diesen Ph{\"a}nomenen nur mit Blindwerten durchgef{\"u}hrt wurden, lag der Anteil an detektierten DNA-Schmierbanden pro Mutations-PCR zwischen 25,0\% und 38,8\%, der des DNA hang up zwischen 17,5\% und 48,8\%. Das war h{\"a}ufiger als in Reaktionen mit Templat; ein Hinweis daf{\"u}r, dass das Vorliegen von Templat Nebenreaktionen zu einem gewissen Grad verdr{\"a}ngte und dass die unspezifische Amplifizierung am Mastermix der Mutations-PCR lag. Eine {\"A}nderung von chemischen oder physikalischen Parametern innerhalb der PCR-Reaktion f{\"u}hrte zu keiner Reduktion der Nebenprodukte. Somit war der f{\"u}r das mitochondriale Cytochrom b-Gen entwickelte Random Mutation Capture Assay nicht robust gegen{\"u}ber Nebenreaktionen und ist daher nicht f{\"u}r einen routinem{\"a}ßigen Einsatz geeignet. Zusammenfassend war eine Entwicklung der Primer und der molekularen Werkzeuge des Random Mutation Capture Assays vom Mensch auf Ratte mit allen drei gew{\"a}hlten Zielsequenzen m{\"o}glich. Im Rahmen der Experimente zeigte sich, dass die Kopiezahl-PCR der Zielsequenz in der 18S ribosomale RNA kodierenden DNA nicht praktikabel und eine Bestimmung der Mutationsfrequenzen f{\"u}r das Tumorsuppressor Protein 53 kodierenden Gen p53 nur unter Ber{\"u}cksichtigung einer eingeschr{\"a}nkten Organauswahl m{\"o}glich war. F{\"u}r die Zielsequenz des mitochondrialen Cytochrom b Gens war der Random Mutation Capture Assay durchf{\"u}hrbar. Allerdings erwies sich die Mutations-PCR als instabil. Folglich ist eine Bestimmung von Mutationsfrequenzen mit dem Random Mutation Capture Assay in Rattus norvegicus nur sehr begrenzt m{\"o}glich.},
  subject      = {Mutationsrate},
  language  = {de}
}