TY - JOUR A1 - de Jong, Simone A1 - Diniz, Mateus Jose Abdalla A1 - Saloma, Andiara A1 - Gadelha, Ary A1 - Santoro, Marcos L. A1 - Ota, Vanessa K. A1 - Noto, Cristiano A1 - Curtis, Charles A1 - Newhouse, Stephen J. A1 - Patel, Hamel A1 - Hall, Lynsey S. A1 - O'Reilly, Paul F. A1 - Belangero, Sintia I. A1 - Bressan, Rodrigo A. A1 - Breen, Gerome T1 - Applying polygenic risk scoring for psychiatric disorders to a large family with bipolar disorder and major depressive disorder JF - Communications Biology N2 - Psychiatric disorders are thought to have a complex genetic pathology consisting of interplay of common and rare variation. Traditionally, pedigrees are used to shed light on the latter only, while here we discuss the application of polygenic risk scores to also highlight patterns of common genetic risk. We analyze polygenic risk scores for psychiatric disorders in a large pedigree (n ~ 260) in which 30% of family members suffer from major depressive disorder or bipolar disorder. Studying patterns of assortative mating and anticipation, it appears increased polygenic risk is contributed by affected individuals who married into the family, resulting in an increasing genetic risk over generations. This may explain the observation of anticipation in mood disorders, whereby onset is earlier and the severity increases over the generations of a family. Joint analyses of rare and common variation may be a powerful way to understand the familial genetics of psychiatric disorders. KW - bipolar disorder KW - depression KW - genetic association study KW - genetic linkage study Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-223622 VL - 1 ER - TY - JOUR A1 - Dekker, Annelot M. A1 - Diekstra, Frank P. A1 - Pulit, Sara L. A1 - Tazelaar, Gijs H. P. A1 - van der Spek, Rick A. A1 - van Rheenen, Wouter A1 - van Eijk, Kristel R. A1 - Calvo, Andrea A1 - Brunetti, Maura A1 - Van Damme, Philip A1 - Robberecht, Wim A1 - Hardiman, Orla A1 - McLaughlin, Russell A1 - Chiò, Adriano A1 - Sendtner, Michael A1 - Ludolph, Albert C. A1 - Weishaupt, Jochen H. A1 - Pardina, Jesus S. Mora A1 - van den Berg, Leonard H. A1 - Veldink, Jan H. T1 - Exome array analysis of rare and low frequency variants in amyotrophic lateral sclerosis JF - Scientific Reports N2 - Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a fatal neurodegenerative disease that affects 1 in ~350 individuals. Genetic association studies have established ALS as a multifactorial disease with heritability estimated at ~61%, and recent studies show a prominent role for rare variation in its genetic architecture. To identify rare variants associated with disease onset we performed exome array genotyping in 4,244 cases and 3,106 controls from European cohorts. In this largest exome-wide study of rare variants in ALS to date, we performed single-variant association testing, gene-based burden, and exome-wide individual set-unique burden (ISUB) testing to identify single or aggregated rare variation that modifies disease risk. In single-variant testing no variants reached exome-wide significance, likely due to limited statistical power. Gene-based burden testing of rare non-synonymous and loss-of-function variants showed NEK1 as the top associated gene. ISUB analysis did not show an increased exome-wide burden of deleterious variants in patients, possibly suggesting a more region-specific role for rare variation. Complete summary statistics are released publicly. This study did not implicate new risk loci, emphasizing the immediate need for future large-scale collaborations in ALS that will expand available sample sizes, increase genome coverage, and improve our ability to detect rare variants associated to ALS. KW - amyotrophic lateral sclerosis KW - genome-wide association studies Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-223686 VL - 9 ER - TY - JOUR A1 - Diehl-Schmid, Janine A1 - Licata, Abigail A1 - Goldhardt, Oliver A1 - Förstl, Hans A1 - Yakushew, Igor A1 - Otto, Markus A1 - Anderl-Straub, Sarah A1 - Beer, Ambros A1 - Ludolph, Albert Christian A1 - Landwehrmeyer, Georg Bernhard A1 - Levin, Johannes A1 - Danek, Adrian A1 - Fliessbach, Klaus A1 - Spottke, Annika A1 - Fassbender, Klaus A1 - Lyros, Epameinondas A1 - Prudlo, Johannes A1 - Krause, Bernd Joachim A1 - Volk, Alexander A1 - Edbauer, Dieter A1 - Schroeter, Matthias Leopold A1 - Drzezga, Alexander A1 - Kornhuber, Johannes A1 - Lauer, Martin A1 - Grimmer, Timo T1 - FDG-PET underscores the key role of the thalamus in frontotemporal lobar degeneration caused by C9ORF72 mutations JF - Translational Psychiatry N2 - C9ORF72 mutations are the most common cause of familial frontotemporal lobar degeneration (FTLD) and amyotrophic lateral sclerosis (ALS). MRI studies have investigated structural changes in C9ORF72-associated FTLD (C9FTLD) and provided first insights about a prominent involvement of the thalamus and the cerebellum. Our multicenter, 18F-fluorodeoxyglucose positron-emission tomography study of 22 mutation carriers with FTLD, 22 matched non-carriers with FTLD, and 23 cognitively healthy controls provided valuable insights into functional changes in C9FTLD: compared to non-carriers, mutation carriers showed a significant reduction of glucose metabolism in both thalami, underscoring the key role of the thalamus in C9FTLD. Thalamic metabolism did not correlate with disease severity, duration of disease, or the presence of psychotic symptoms. Against our expectations we could not demonstrate a cerebellar hypometabolism in carriers or non-carriers. Future imaging and neuropathological studies in large patient cohorts are required to further elucidate the central role of the thalamus in C9FTLD. KW - diagnostic markers KW - psychiatric disorders Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-225308 VL - 9 ER - TY - JOUR A1 - Dietrich, Thomas A1 - Krug, Ralf A1 - Krastl, Gabriel A1 - Tomson, Philip L. T1 - Restoring the unrestorable! Developing coronal tooth tissue with a minimally invasive surgical extrusion technique JF - British Dental Journal N2 - Surgical extrusion is a recognised treatment option for teeth that have insufficient coronal tooth structure remaining due to deep caries, resorption or traumatic injury. However, the technique has not been widely adopted, arguably because extraction of a severely compromised tooth may be difficult to achieve in a gentle and predictable way. In this paper, we present our novel approach to surgical extrusion and subsequent management of teeth using a vertical extraction system (Benex), which has become the method of choice in the authors' practice for many teeth that would otherwise be deemed unrestorable. We describe the clinical procedure in detail and discuss the advantages and disadvantages compared to alternative approaches, including surgical crown lengthening and orthodontic extrusion. Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-225333 VL - 226 ER - TY - JOUR A1 - Krah, Franz-Sebastian A1 - Büntgen, Ulf A1 - Schaefer, Hanno A1 - Müller, Jörg A1 - Andrew, Carrie A1 - Boddy, Lynne A1 - Diez, Jeffrey A1 - Egli, Simon A1 - Freckleton, Robert A1 - Gange, Alan C. A1 - Halvorsen, Rune A1 - Heegaard, Einar A1 - Heideroth, Antje A1 - Heibl, Christoph A1 - Heilmann-Clausen, Jacob A1 - Høiland, Klaus A1 - Kar, Ritwika A1 - Kauserud, Håvard A1 - Kirk, Paul M. A1 - Kuyper, Thomas W. A1 - Krisai-Greilhuber, Irmgard A1 - Norden, Jenni A1 - Papastefanou, Phillip A1 - Senn-Irlet, Beatrice A1 - Bässler, Claus T1 - European mushroom assemblages are darker in cold climates JF - Nature Communications N2 - Thermal melanism theory states that dark-colored ectotherm organisms are at an advantage at low temperature due to increased warming. This theory is generally supported for ectotherm animals, however, the function of colors in the fungal kingdom is largely unknown. Here, we test whether the color lightness of mushroom assemblages is related to climate using a dataset of 3.2 million observations of 3,054 species across Europe. Consistent with the thermal melanism theory, mushroom assemblages are significantly darker in areas with cold climates. We further show differences in color phenotype between fungal lifestyles and a lifestyle differentiated response to seasonality. These results indicate a more complex ecological role of mushroom colors and suggest functions beyond thermal adaption. Because fungi play a crucial role in terrestrial carbon and nutrient cycles, understanding the links between the thermal environment, functional coloration and species’ geographical distributions will be critical in predicting ecosystem responses to global warming. KW - evolutionary ecology KW - fungal ecology KW - fungal evolution KW - macroecology Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-224815 VL - 10 ER - TY - JOUR A1 - Hauer, Nadine N. A1 - Popp, Bernt A1 - Schoeller, Eva A1 - Schuhmann, Sarah A1 - Heath, Karen E. A1 - Hisado-Oliva, Alfonso A1 - Klinger, Patricia A1 - Kraus, Cornelia A1 - Trautmann, Udo A1 - Zenker, Martin A1 - Zweier, Christiane A1 - Wiesener, Antje A1 - Jamra, Rami Abou A1 - Kunstmann, Erdmute A1 - Wieczorek, Dagmar A1 - Uebe, Steffen A1 - Ferrazzi, Fulvia A1 - Büttner, Christian A1 - Ekici, Arif B. A1 - Rauch, Anita A1 - Sticht, Heinrich A1 - Dörr, Helmuth-Günther A1 - Reis, André A1 - Thiel, Christian T. T1 - Clinical relevance of systematic phenotyping and exome sequencing in patients with short stature JF - Genetics in Medicine N2 - Purpose Short stature is a common condition of great concern to patients and their families. Mostly genetic in origin, the underlying cause often remains elusive due to clinical and genetic heterogeneity. Methods We systematically phenotyped 565 patients where common nongenetic causes of short stature were excluded, selected 200 representative patients for whole-exome sequencing, and analyzed the identified variants for pathogenicity and the affected genes regarding their functional relevance for growth. Results By standard targeted diagnostic and phenotype assessment, we identified a known disease cause in only 13.6% of the 565 patients. Whole-exome sequencing in 200 patients identified additional mutations in known short-stature genes in 16.5% of these patients who manifested only part of the symptomatology. In 15.5% of the 200 patients our findings were of significant clinical relevance. Heterozygous carriers of recessive skeletal dysplasia alleles represented 3.5% of the cases. Conclusion A combined approach of systematic phenotyping, targeted genetic testing, and whole-exome sequencing allows the identification of the underlying cause of short stature in at least 33% of cases, enabling physicians to improve diagnosis, treatment, and genetic counseling. Exome sequencing significantly increases the diagnostic yield and consequently care in patients with short stature. KW - growth KW - phenotypic spectrum KW - short stature KW - skeletal dysplasia KW - whole-exome sequencing Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-227888 VL - 20 ER - TY - JOUR A1 - Kreinberg, Sören A1 - Grbešić, Tomislav A1 - Strauß, Max A1 - Carmele, Alexander A1 - Emmerling, Monika A1 - Schneider, Christian A1 - Höfling, Sven A1 - Porte, Xavier A1 - Reitzenstein, Stephan T1 - Quantum-optical spectroscopy of a two-level system using an electrically driven micropillar laser as a resonant excitation source JF - Light: Science & Applications N2 - Two-level emitters are the main building blocks of photonic quantum technologies and are model systems for the exploration of quantum optics in the solid state. Most interesting is the strict resonant excitation of such emitters to control their occupation coherently and to generate close to ideal quantum light, which is of utmost importance for applications in photonic quantum technology. To date, the approaches and experiments in this field have been performed exclusively using bulky lasers, which hinders the application of resonantly driven two-level emitters in compact photonic quantum systems. Here we address this issue and present a concept for a compact resonantly driven single-photon source by performing quantum-optical spectroscopy of a two-level system using a compact high-β microlaser as the excitation source. The two-level system is based on a semiconductor quantum dot (QD), which is excited resonantly by a fiber-coupled electrically driven micropillar laser. We dress the excitonic state of the QD under continuous wave excitation, and trigger the emission of single photons with strong multi-photon suppression (g\(^{(2)}\)(0)=0.02) and high photon indistinguishability (V = 57±9%) via pulsed resonant excitation at 156 MHz. These results clearly demonstrate the high potential of our resonant excitation scheme, which can pave the way for compact electrically driven quantum light sources with excellent quantum properties to enable the implementation of advanced quantum communication protocols. KW - near-infrared spectroscopy KW - photonic devices KW - semiconductor lasers KW - single photons and quantum effects Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-229802 VL - 7 ER - TY - JOUR A1 - Ludwig, Heinz A1 - Delforge, Michel A1 - Facon, Thierry A1 - Einsele, Hermann A1 - Gay, Francesca A1 - Moreau, Philippe A1 - Avet-Loiseau, Hervé A1 - Boccadoro, Mario A1 - Hajek, Roman A1 - Mohty, Mohamad A1 - Cavo, Michele A1 - Dimopoulos, Meletios A A1 - San-Miguel, Jesús F A1 - Terpos, Evangelos A1 - Zweegman, Sonja A1 - Garderet, Laurent A1 - Mateos, María-Victoria A1 - Cook, Gordon A1 - Leleu, Xavier A1 - Goldschmidt, Hartmut A1 - Jackson, Graham A1 - Kaiser, Martin A1 - Weisel, Katja A1 - van de Donk, Niels W. C. J. A1 - Waage, Anders A1 - Beksac, Meral A1 - Mellqvist, Ulf H. A1 - Engelhardt, Monika A1 - Caers, Jo A1 - Driessen, Christoph A1 - Bladé, Joan A1 - Sonneveld, Pieter T1 - Prevention and management of adverse events of novel agents in multiple myeloma: a consensus of the European Myeloma Network JF - Leukemia N2 - During the last few years, several new drugs have been introduced for treatment of patients with multiple myeloma, which have significantly improved the treatment outcome. All of these novel substances differ at least in part in their mode of action from similar drugs of the same drug class, or are representatives of new drug classes, and as such present with very specific side effect profiles. In this review, we summarize these adverse events, provide information on their prevention, and give practical guidance for monitoring of patients and for management of adverse events. KW - disease prevention KW - myeloma Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-237338 VL - 32 ER - TY - JOUR A1 - Milanese, Alessio A1 - Mende, Daniel R A1 - Paoli, Lucas A1 - Salazar, Guillem A1 - Ruscheweyh, Hans-Joachim A1 - Cuenca, Miguelangel A1 - Hingamp, Pascal A1 - Alves, Renato A1 - Costea, Paul I A1 - Coelho, Luis Pedro A1 - Schmidt, Thomas S. B. A1 - Almeida, Alexandre A1 - Mitchell, Alex L A1 - Finn, Robert D. A1 - Huerta-Cepas, Jaime A1 - Bork, Peer A1 - Zeller, Georg A1 - Sunagawa, Shinichi T1 - Microbial abundance, activity and population genomic profiling with mOTUs2 JF - Nature Communications N2 - Metagenomic sequencing has greatly improved our ability to profile the composition of environmental and host-associated microbial communities. However, the dependency of most methods on reference genomes, which are currently unavailable for a substantial fraction of microbial species, introduces estimation biases. We present an updated and functionally extended tool based on universal (i.e., reference-independent), phylogenetic marker gene (MG)-based operational taxonomic units (mOTUs) enabling the profiling of >7700 microbial species. As more than 30% of them could not previously be quantified at this taxonomic resolution, relative abundance estimates based on mOTUs are more accurate compared to other methods. As a new feature, we show that mOTUs, which are based on essential housekeeping genes, are demonstrably well-suited for quantification of basal transcriptional activity of community members. Furthermore, single nucleotide variation profiles estimated using mOTUs reflect those from whole genomes, which allows for comparing microbial strain populations (e.g., across different human body sites). KW - microbiome KW - software Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-224089 VL - 10 ER - TY - THES A1 - Machwart, Khaled T1 - Modulatorischer Einfluss von Levosimendan bei dem Ischämie-Reperfusionsschaden auf die myokardiale Mitochondrienfunktion T1 - Impact of Levosimendan in the ischemia-reperfusion damage on the myocardial Mitochondrial function N2 - Die vorliegende Studie untersuchte den Effekt von Levosimendan auf die mitochondriale Funktionen im Herzmuskel, insbesondere im Zusammenhang mit dem Ischämie/Reperfusions-Schaden. Methoden: In der Studie wurde ein retrogrades Langendorff-Modell verwendet, um die Auswirkungen von Levosimendan, dem Ischämie/Reperfusions-Schaden sowie deren Kombination auf die mitochondrialen Funktionen im Herzmuskel zu untersuchen. Dazu wurden vier verschiedene Gruppen von Rattenherzen entsprechend den experimentellen Bedingungen perfundiert, und ihre Funktionen wurden analysiert. Ergebnisse: Der Ischämie/Reperfusions-Schaden beeinträchtigte die myokardiale Ventrikelfunktion. Zusätzlich wurde eine Hypopolarisation des mithochondrialen Membranpotentials in den mit Levosimendan oder Ischämie behandelten Gruppen festgestellt. Die ATP-Synthese in den Gruppen mit Levosimendan und Ischämie war reduziert. Schlussfolgerung: Levosimendan zeigt signifikante Einflüsse auf die Atmungsfunktion der mitochondrialen Komplexe IV und V sowie auf das Membranpotential. Diese Phänomene könnten einem mito-K+ ATP-abhängigen Mechanismus zugrunde liegen. Obwohl Levosimendan während des Ischämie/Reperfusionsschadens eine protektive Wirkung hinsichtlich einer Ca2+- Überlastung aufweist, bleibt der kumulative Einfluss der beeinträchtigten ATP-Generierung auf die gesamte Myokardfunktion zu klären. N2 - The present study investigated the effect of levosimendan on mitochondrial functions in the heart muscle, particularly in connection with ischemia/reperfusion injury. Methods: In the study, a retrograde Langendorff model was used to examine the effects of levosimendan, ischemia/reperfusion injury, and their combination on mitochondrial functions in the heart muscle. For this purpose, four different groups of rat hearts were perfused according to the experimental conditions, and their functions were analyzed. Results: Ischemia/reperfusion injury impaired myocardial ventricular function. Additionally, a hypopolarization of the mitochondrial membrane potential was observed in the groups treated with levosimendan or ischemia. ATP synthesis was reduced in the groups with levosimendan and ischemia. Conclusion: Levosimendan shows significant effects on the respiratory function of mitochondrial complexes IV and V, as well as on the membrane potential. These phenomena could be based on a mito-K+ ATP-dependent mechanism. Although levosimendan has a protective effect during ischemia/reperfusion injury regarding Ca2+ overload, the cumulative impact of impaired ATP generation on overall myocardial function remains to be clarified. KW - Ischämie KW - Ischämie Reperfusion Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-361021 ER - TY - THES A1 - Schaefer, Bastian T1 - Eigenschaften von synthetischen Bandersatzmaterialien zum MPFL-Ersatz - biomechanische in vitro Studie am porcinen Modell T1 - Properties of synthetic ligament replacement materials for MPFL replacement - biomechanical in vitro study on a porcine model N2 - Der MPFL-Ersatz ist ein gängiges Therapieverfahren zur Behandlung einer patellofemoralen Instabilität. Die Operationstechniken unterscheiden sich zumeist an der patellaren Fixationsmethode und der Auswahl der Transplantate. Biomechanische Studien, welche sich mit den Eigenschaften implantatfreier ossärer Fixationsmethoden beim MPFL-Ersatz unter Verwendung künstlicher Transplantate beschäftigen gibt es nach aktueller Recherche nicht. Ziel dieser Arbeit war es, die biomechanischen Eigenschaften zweier patellarer Bohrkanalfixationstechniken beim MPFL-Ersatz mit unterschiedlichem künstlichen Bandersatzmaterial zu ermitteln. Die Hypothese war, dass die biomechanischen Eigenschaften in Elongation, Steifigkeit, Primärstabilität und maximaler Ausreißkraft mit denen der bereits etablierten Verfahren und dem nativen MPFL vergleichbar sind. Hierzu wurden 80 porcine Kniescheiben randomisiert in 8 Gruppen aufgeteilt und getestet. In den Gruppen 1-4 wurden parallele, transpatellare Bohrkanäle mit Tapes der Breiten 2 mm, 3 mm, 4 mm und 5 mm getestet. In den Gruppen 5-8 wurden V-Kanal-Fixationsmethoden mit Bändern der Breite von 2 mm, 3 mm, 4 mm und 5 mm untersucht. Zusätzlich wurden die biomechanischen Grundeigenschaften der nativen Tapes ermittelt. Alle Tests durchliefen jeweils drei Messabschnitte. Hierbei fand zunächst eine Präkonditionierung mit 10 Zyklen zwischen 5 N und 20 N statt. Daraufhin folgte eine zyklische Belastung mit 1000 Zyklen zwischen 5 N und 50 N. Am Ende wurde eine maximale Kraftapplikation bis zum Versagen der Fixationskomplexe durchgeführt. Im Rahmen der Messungen wurden Elongation, Steifigkeit, Yield Load und Maximum Load bestimmt. Es konnten Unterschiede zwischen den beiden Fixationsmethoden und den verwendeten Tapes festgestellt werden. Alle acht Gruppen zeigten eine höhere Primärstabilität als das humane MPFL. Bezogen auf die biomechanischen Eigenschaften und den Versagensmechanismus konnte in dieser Studie ein Vorteil der parallelen transpatellaren Bohrkanäle gegenüber den V- Kanaltechniken festgestellt werden. Die Werte mit der höchsten maximalen Ausreißkraft wurden in Gruppe 3 (631,6 ± 83,1 N) und Gruppe 1 (592,9 ± 170,1 N) gemessen. Diese zeigten eine höhere Primärstabilität mit geringerer Elongation und Steifigkeit im Vergleich zu den in der aktuellen Literatur beschriebenen biomechanischen Studien, welche sich mit unterschiedlichen und teilweise bereits etablierten MPFL-Ersatzverfahren beschäftigten. Eine implantatfreie MPFL-Rekonstruktion mit transpatellaren parallelen Bohrkanälen unter Verwendung eines 2 mm Fiber Tapes (Fa. Arthrex) oder eines 4 mm Tapes (Fa. Topester) könnten dementsprechend eine gute Alternative zur operativen Therapie einer patellofemoralen Instabilität sein. N2 - MPFL reconstruction is a common surgical treatment for patellofemoral instability. The surgical techniques usually differ in patellar fixation methods and selection of grafts. According to current research, there are no biomechanical studies that deal with the physical properties of implant-free MPFL reconstructions with osseous fixation using artificial grafts. The aim of this study was to determine the biomechanical properties of two patellar drill hole techniques in MPFL reconstruction with the use of different artificial grafts. The hypothesis was that the biomechanical properties in elongation, stiffness and maximum load are comparable to native MPFL and procedures with autologous grafts. Therefore 80 porcine patellae were randomly divided into 8 groups. Group 1-4 tested, parallel, transpatellar tunnels with tapes measuring 2 mm, 3 mm, 4 mm and 5 mm. In group 5-8 a bone bridge method (V-channel) was used testing tapes of 2 mm, 3 mm, 4 mm and 5 mm. In addition, the basic physical properties of the native tapes were determined. The specimens were preconditioned with 10 cycles between 5 N and 20 N before they underwent cyclic load with 1000 cycles between 5 N and 50 N. In the end, the maximum load to failure was tested. Elongation, stiffness, yield load, maximum load and failure mode were determined. Differences could be found between the two fixation methods and the tapes used. All eight groups showed higher primary stability than human MPFL. An advantage of the parallel transpatellar tunnels over the bone bridge technique was found in this study. The results with the highest maximum load were found in group 4 (631.6 ± 83.1 N) and group 2 (592.9 ± 170.1 N). These showed a higher maximum load with lower elongation and stiffness compared to other biomechanical studies described in the current literature, which dealt with different MPFL reconstructions with autologous tendon grafts. Therefore an implant-free MPFL reconstruction with transpatellar parallel tunnels using a 2 mm fiber tape (Arthrex) or a 4 mm tape (Topester) could be a good alternative for surgical treatment of patellofemoral instability. KW - Patellaluxation KW - Patellar instability KW - MPFL reconstruction KW - FiberTape KW - Nonresorbable suture tape KW - Osseuous fixation KW - Patellainstabilität KW - MPFL Ersatz KW - FiberTape KW - Synthetisches Bandersatzmaterial KW - Knöcherne Fixation KW - Kniescheibenverrenkung KW - Synthetischer Bandersatz Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-361396 ER - TY - THES A1 - Schwebs, Marie T1 - Structure and dynamics of the plasma membrane: a single-molecule study in \(Trypanosoma\) \(brucei\) T1 - Die Struktur und Dynamik der Plasmamembran: eine Einzelmolekülstudie in \(Trypanosoma\) \(brucei\) N2 - The unicellular, flagellated parasite Trypanosoma brucei is the causative agent of human African sleeping sickness and nagana in livestock. In the last decades, it has become an established eukaryotic model organism in the field of biology, as well as in the interdisciplinary field of biophysics. For instance, the dense variant surface glycoprotein (VSG) coat offers the possibility to study the dynamics of GPI-anchored proteins in the plasma membrane of living cells. The fluidity of the VSG coat is not only an interesting object of study for its own sake, but is critically important for the survival of the parasite in the mammalian host. In order to maintain the integrity of the coat, the entire VSG coat is recycled within a few minutes. This is surprisingly fast for a purely diffusive process with the flagellar pocket (FP) as the sole site for endo- and exocytosis. Previous studies characterising VSG dynamics using FRAP reported diffusion coefficients that were not sufficient to to enable fast turnover based on passive VSG randomisation on the trypanosome surface. In this thesis, live-cell single-molecule fluorescence microscopy (SMFM) was employed to elucidate whether VSG diffusion coefficients were priorly underestimated or whether directed forces could be involved to bias VSGs towards the entrance of the FP. Embedding the highly motile trypanosomes in thermo-stable hydrogels facilitated the investigation of VSG dynamics on living trypanosomes at the mammalian host's temperature of 37°C. To allow for a spatial correlation of the VSG dynamics to the FP entrance, a cell line was employed harbouring a fluorescently labelled structure as a reference. Sequential two-colour SMFM was then established to allow for recording and registration of the dynamic and static single-molecule information. In order to characterise VSG dynamics, an algorithm to obtain reliable information from short trajectories was adapted (shortTrAn). It allowed for the quantification of the local dynamics in two distinct scenarios: diffusion and directed motion. The adaptation of the algorithm to the VSG data sets required the introduction of an additional projection filter. The algorithm was further extended to take into account the localisation errors inherent to single-particle tracking. The results of the quantification of diffusion and directed motion were presented in maps of the trypanosome surface, including an outline generated from a super-resolved static structure as a reference. Information on diffusion was displayed in one map, an ellipse plot. The colour code represented the local diffusion coefficient, while the shape of the ellipses provided an indication of the diffusion behaviour (aniso- or isotropic diffusion). The eccentricity of the ellipses was used to quantify deviations from isotropic diffusion. Information on directed motion was shown in three maps: A velocity map, representing the amplitude of the local velocities in a colour code. A quiver plot, illustrating the orientation of directed motion, and a third map which indicated the relative standard error of the local velocities colour-coded. Finally, a guideline based on random walk simulations was used to identify which of the two motion scenarios dominated locally. Application of the guideline to the VSG dynamics analysed by shortTrAn yielded supermaps that showed the locally dominant motion mode colour-coded. I found that VSG dynamics are dominated by diffusion, but several times faster than previously determined. The diffusion behaviour was additionally characterised by spatial heterogeneity. Moreover, isolated regions exhibiting the characteristics of round and elongated traps were observed on the cell surface. Additionally, VSG dynamics were studied with respect to the entrance of the FP. VSG dynamics in this region displayed similar characteristics compared to the remainder of the cell surface and forces biasing VSGs into the FP were not found. Furthermore, I investigated a potential interference of the attachment of the cytoskeleton to the plasma membrane with the dynamics of VSGs which are anchored to the outer leaflet of the membrane. Preliminary experiments were conducted on osmotically swollen trypanosomes and trypanosomes depleted for a microtubule-associated protein anchoring the subpellicular microtubule cytoskeleton to the plasma membrane. The measurements revealed a trend that detachment of the cytoskeleton could be associated with a reduction in the VSG diffusion coefficient and a loss of elongated traps. The latter could be an indication that these isolated regions were caused by underlying structures associated with the cytoskeleton. The measurements on cells with an intact cytoskeleton were complemented by random walk simulations of VSG dynamics with the newly determined diffusion coefficient on long time scales not accessible in experiments. Simulations showed that passive VSG randomisation is fast enough to allow for a turnover of the full VSG coat within a few minutes. According to an estimate based on the known rate of endocytosis and the newly determined VSG diffusion coefficient, the majority of exocytosed VSGs could escape from the FP to the cell surface without being immediately re-endocytosed. N2 - Der einzellige, begeißelte Parasit Trypanosoma brucei ist der Erreger der humanen Afrikanischen Schlafkrankheit und Nagana bei Nutztieren. In den vergangenen Jahrzehnten hat er sich sowohl in der Biologie als auch im interdisziplinären Bereich der Biophysik als eukaryotischer Modellorganismus etabliert. So bietet der dichte variant surface glycoprotein (VSG) Mantel beispielsweise die Möglichkeit, die Dynamik von GPI-verankerten Proteinen in der Plasmamembran von lebenden Zellen zu untersuchen. Die Fluidität des VSG-Mantels ist nicht nur um ihrer selbst Willen ein interessantes Studienobjekt, sondern auch von entscheidender Bedeutung für das Überleben des Parasiten im Säugetierwirt. Damit die Integrität des Mantels erhalten bleibt, wird der gesamte VSG Mantel kontinuierlich innerhalb weniger Minuten ausgetauscht. Dies ist erstaunlich schnell für einen rein diffusiven Prozess, bei welchem die Geißeltasche (GT) der einzige Ort für Endo- und Exozytose ist. Bisherige Studien zur Charakterisierung der VSG Dynamik mit FRAP ermittelten Diffusionskoeffizienten, welche nicht ausreichten, um einen schnellen Austausch durch eine passive Randomisierung der VSG auf der Trypanosomenoberfläche zu ermöglichen. In dieser Arbeit wurde die Einzelmolekül-Fluoreszenzmikroskopie (EMFM) an lebenden Zellen eingesetzt, um herauszufinden, ob die VSG Diffusionskoeffizienten zuvor unterschätzt wurden oder ob gerichtete Kräfte beteiligt sein könnten, um VSGs zum Eingang der GT zu leiten. Die Einbettung der hochmotilen Trypanosomen in thermostabilen Hydrogelen erlaubte die Analyse der VSG Dynamik auf lebenden Trypanosomen bei einer Temperatur des Säugetierwirts von 37°C. Um eine räumliche Korrelation der VSG Dynamik mit dem Eingang zur GT zu ermöglichen, wurde eine Zelllinie verwendet, die eine fluoreszenzmarkierte Struktur als Referenz besaß. Anschließend wurde die sequenzielle EMFM in zwei Farben etabliert, um sowohl die Aufzeichnung als auch die Registrierung der dynamischen und statischen Einzelmolekülinformationen zu gewährleisten. Um die VSG Dynamik zu charakterisieren, wurde ein Algorithmus zur Gewinnung von zuverlässigen Informationen aus kurzen Trajektorien adaptiert (shortTrAn). Dieser ließ die Quantifizierung der lokalen Dynamik anhand zweier unterschiedlicher Szenarien zu: Diffusion und gerichtete Bewegung. Die Anpassung des Algorithmus an die VSG Datensätze erforderte die Einführung eines zusätzlichen Projektionsfilters. Darüber hinaus wurde der Algorithmus erweitert, um die Lokalisierungsfehler zu berücksichtigen, die bei der Verfolgung von Einzelpartikeln unvermeidbar auftreten. Anschließend wurden die Ergebnisse der Quantifizierung von Diffusion und gerichteter Bewegung in Karten präsentiert, die die Trypanosomenoberfläche abbildeten, einschließlich eines Umrisses, der als Referenz aus einer hochaufgelösten statischen Struktur generiert wurde. Die Informationen zur Diffusion wurden in einer Karte, einem Ellipsenplot, dargestellt. Dabei repräsentierte eine Farbkodierung die lokalen Diffusionskoeffizienten, während die Form der Ellipsen einen Hinweis auf das Diffusionsverhalten (aniso- oder isotrope Diffusion) gab. Die Exzentrizität der Ellipsen wurde hierbei genutzt, um die Abweichung von isotroper Diffusion zu quantifizieren. Die Informationen zur gerichteten Bewegung wurden in drei Karten wiedergegeben: Eine Karte für die Geschwindigkeit zeigte die Amplitude der lokalen Geschwindigkeiten farbkodiert. Ein Köcherplot veranschaulichte die Richtung der Geschwindigkeit und eine dritte Karte zeigte den relativen Standardfehler der lokalen Geschwindigkeiten farblich kodiert an. Abschließend wurde ein auf Random-Walk-Simulationen basierender Leitfaden herangezogen, um zu entscheiden, welches der beiden Szenarien lokal dominierte. Die Anwendung des Leitfadens auf die mit shortTrAn analysierte VSG Dynamik ergab Übersichtskarten, in denen der lokal dominierende Bewegungsmodus farblich kodiert war. Ich konnte zeigen, dass die VSG Dynamik von der Diffusion dominiert wird. Jedoch war diese um ein Vielfaches schneller als bisher angenommen. Das Diffusionsverhalten war zudem durch eine räumliche Heterogenität charakterisiert. Des Weiteren wurden auf der Zelloberfläche isolierte Regionen beobachtet, die die Eigenschaften von runden und länglichen Fallen aufwiesen. Zusätzlich wurde die VSG Dynamik in Bezug auf den Eingang der GT untersucht. Die VSG Dynamik in dieser Region wies ähnliche Kennwerte auf wie die restliche Zelloberfläche, und es konnten keine Kräfte festgestellt werden, welche die VSGs in die GT dirigieren. Des Weiteren habe ich den potenziellen Einfluss der Verankerung des Zytoskeletts an der Plasmamembran auf die Dynamik der VSGs untersucht, die in der äußeren Membranschicht verankert sind. Hierzu wurden vorläufige Experimente auf osmotisch geschwollenen Trypanosomen und Trypanosomen durchgeführt, denen ein Mikrotubuli assoziiertes Protein fehlte, welches das subpellikuläre Mikrotubuli-Zytoskelett an der Plasmamembran verankert. Bei den Messungen wurde ein Trend festgestellt, wonach die Ablösung des Zytoskeletts mit einer Verringerung des VSG Diffusionskoeffizienten und dem Verlust der länglichen Fallen korrelieren könnte. Letzteres könnte ein Hinweis darauf sein, dass diese isolierten Regionen durch darunter liegende, mit dem Zytoskelett verbundene Strukturen verursacht wurden. Die Messungen auf Zellen mit intaktem Zytoskelett wurden durch Random-Walk-Simulationen von VSG Trajektorien mit dem neu ermittelten Diffusionskoeffizienten auf langen, experimentell nicht zugänglichen Zeitskalen ergänzt. Die Simulationen zeigten, dass die passive Randomisierung der VSGs schnell genug ist, um einen Austausch des gesamten VSG Mantels innerhalb weniger Minuten zu ermöglichen. Einer Schätzung zufolge, die auf der bekannten Endozytoserate und dem neu ermittelten VSG Diffusionskoeffizienten basierte, könnte der Großteil der exozytierten VSGs aus der GT zur Zelloberfläche gelangen, ohne unmittelbar wieder endozytiert zu werden. KW - Trypanosoma brucei KW - Einzelmolekülmikroskopie KW - Membranproteine KW - Diffusionskoeffizient KW - Single-molecule fluorescence microscopy KW - Single-molecule tracking KW - Variant surface glycoprotein KW - GPI-anchored protein KW - Diffusion coefficient KW - Zellskelett KW - Zytoskelett Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-275699 ER - TY - THES A1 - Iosip, Anda-Larisa T1 - Molecular Mechanosensing Mechanisms of the Carnivorous Plant \(Dionaea\) \(muscipula\) T1 - Molekulare Mechanismen der Mechanoperzeption in der fleischfressenden Pflanze \(Dionaea\) \(muscipula\) N2 - Plants are able to sense mechanical forces in order to defend themselves against predators, for instance by synthesizing repellent compounds. Very few plants evolved extremely sensitive tactile abilities that allow them to perceive, interpret and respond by rapid movement in the milliseconds range. One such rarity is the charismatic Venus flytrap (Dionaea muscipula) - a carnivorous plant which relies on its spectacular active trapping strategy to catch its prey. The snapping traps are equipped with touch-specialised trigger hairs, that upon bending elicit an action potential (AP). This electrical signal originates within the trigger hairs’ mechanosensory cells and further propagates throughout the whole trap, alerting the plant of potential prey. Two APs triggered within thirty seconds will set off the trap and more than five APs will initiate the green stomach formation for prey decomposition and nutrient uptake. Neither the molecular components of the plant’s AP nor the Venus flytrap’s fast closure mechanism have been fully elucidated yet. Therefore, the general objective of this study is to expound on the molecular basis of touch perception: from AP initiation to trap closure and finally to stomach formation. The typical electrical signal in plants lasts for minutes and its shape is determined by the intensity of the mechanical force applied. In contrast, the Venus flytrap’s one-second AP is of all-or-nothing type, similar in shape to the animal AP. In order to gain more insight into the molecular components that give rise to the Venus flytrap’s emblematic AP, the transcriptomic landscape of its unique mechanotransducer - the trigger hair – was compared to the rest of the non-specialised tissues and organs. Additionally, the transcriptome of the electrically excitable fully-developed adult trap was compared to non-excitable juvenile traps that are unable to produce sharp APs. Together, the two strategies helped with the identification of electrogenic channels and pumps for each step of the AP as follows: (1) the most specific to the trigger hair was the mechanosensitive channel DmMSL10, making up the best candidate for the initial AP depolarization phase, (2) the K+ outward rectifier DmSKOR could be responsible for repolarisation, (3) further, the proton pump DmAHA4, might kick in during repolarisation and go on with hyperpolarisation and (4) the hyperpolarization- and acid-activated K+ inward rectifier KDM1 might contribute to the re-establishment of electrochemical gradient and the resting potential. Responsible for the AP-associated Ca2+ wave and electrical signal propagation, the glutamate-like receptor DmGLR3.6 was also enriched in the trigger hairs. Together, these findings suggest that the reuse of genes involved in electrical signalling in ordinary plants can give rise to the Venus flytrap’s trademark AP. The Venus flytrap has been cultivated ever since its discovery, generating more than one hundred cultivars over the years. Among them, indistinguishable from a normal Venus flytrap at first sight, the ’ERROR’ cultivar exhibits a peculiar behaviour: it is unable to snap its traps upon two APs. Nevertheless, it is still able to elicit normal APs. To get a better understanding of the key molecular mechanisms and pathways that are essential for a successful trap closure, the ’ERROR’ mutant was compared to the functional wild type. Timelapse photography led to the observation that the ’ERROR’ mutants were able to leisurely half close their traps when repeated mechanostimulation was applied (10 minutes after 20 APs, 0.03 Hz). As a result of touch or wounding in non-carnivorous plants, jasmonic acid (JA) is synthesized, alerting the plants of potential predators. Curiously, the JA levels were reduced upon mechanostimulation and completely impaired upon wounding in the ’ERROR’ mutant. In search of genes accountable for the ’ERROR’ mutant’s defects, the transcriptomes of the two phenotypes were compared before and after mechanostimulation (1h after 10 APs, 0.01 Hz). The overall dampened response of the mutant compared to the wild type, was reflected at transcriptomic level as well. Only about 50% of wild type’s upregulated genes after touch stimulation were differentially expressed in ’ERROR’ and they manifested only half of the wild type’s expression amplitude. Among unresponsive functional categories of genes in ’ERROR’ phenotype, there were: cell wall integrity surveilling system, auxin biosynthesis and stress-related transcription factors from the ethylene-responsive AP2/ERF and C2H2-ZF families. Deregulated Ca2+-decoding as well as redox-related elements together with JA-pathway components might also contribute to the malfunctioning of the ’ERROR’ mutant. As the mutant does not undergo full stomach formation after mechanical treatment, these missing processes represent key milestones that might mediate growth-defence trade-offs under JA signalling. This confirms the idea that carnivory has evolved by recycling the already available molecular machineries of the ubiquitous plant immune system. To better understand the mutant’s defect in the trap snapping mechanism, the ground states (unstimulated traps) of the two phenotypes were compared. In this case, many cell wall-related genes (e.g. expansins) were downregulated in the ’ERROR’ mutant. For the first time, these data point to the importance of a special cell wall architecture of the trap, that might confer the mechanical properties needed for a functional buckling system - which amplifies the speed of the trap closure. This study provides candidate channels for each of the AP phases that give rise to and shape the sharp Venus flytrap-specific AP. It further underlines the possible contribution of the cell wall architecture to the metastable ready-to-snap configuration of the trap before stimulation - which might be crucial for the buckling-dependent snapping. And finally, it highlights molecular milestones linked to defence responses that ensure trap morphing into a green stomach after mechanostimulation. Altogether, these processes prove to be interdependent and essential for a successful carnivorous lifestyle. N2 - Pflanzen sind in der Lage, mechanische Einflüsse zu spüren, um sich gegen Fressfeinde zu verteidigen, indem sie zum Beispiel abweisende Verbindungen synthetisieren. Nur sehr wenige Pflanzen haben extrem sensible taktile Fähigkeiten entwickelt, die es ihnen ermöglichen, schnelle Bewegungen im Millisekundenbereich wahrzunehmen, zu interpretieren und darauf zu reagieren. Eine solche Rarität ist die charismatische Venusfliegenfalle (Dionaea muscipula) - eine fleischfressende Pflanze, die sich auf ihre spektakuläre aktive Fallenstrategie verlässt, um ihre Beute zu fangen. Die Schnappfallen sind mit berührungssensitiven Auslösehaaren ausgestattet, die beim Biegen ein Aktionspotenzial (AP) auslösen. Dieses elektrische Signal entsteht in den mechanosensorischen Zellen der Auslösehaare und breitet sich in der gesamten Falle aus, wodurch die Pflanze auf potenzielle Beute aufmerksam gemacht wird. Zwei APs, die innerhalb von dreißig Sekunden ausgelöst werden, lösen die Falle aus, und mehr als fünf APs leiten die Bildung des grünen Magens ein, der die Beute zersetzt und die Nährstoffe aufnimmt. Weder die molekularen Komponenten des AP der Pflanze noch der Schnellverschlussmechanismus der Venusfliegenfalle sind bisher vollständig geklärt. Daher besteht das allgemeine Ziel dieser Studie darin, die molekularen Grundlagen der Berührungswahrnehmung zu erforschen: von der Initiierung des AP bis zum Schließen der Falle und schließlich zur Magenbildung. Das typische elektrische Signal in Pflanzen dauert Minuten und seine Form wird durch die Intensität der angewandten mechanischen Kraft bestimmt. Im Gegensatz dazu ist das einsekündige AP der Venusfliegenfalle vom Alles-oder-Nichts-Typ und ähnelt in seiner Form dem tierischen AP. Um mehr Einblick in die molekularen Komponenten zu erhalten, die das emblematische AP der Venusfliegenfalle hervorbringen, wurde das Transkriptom ihres einzigartigen Mechanosensors - des Triggerhaars - mit den übrigen nicht spezialisierten Geweben und Organen verglichen. Darüber hinaus wurde das Transkriptom der elektrisch erregbaren, voll entwickelten adulten Falle mit nicht erregbaren juvenilen Fallen verglichen, die keine scharfen APs erzeugen können. Beide Strategien zusammen halfen bei der Identifizierung von elektrogenen Kanälen und Pumpen für jeden Schritt des AP: (1) Am spezifischsten für die Triggerhaare war der mechanosensitive Kanal DmMSL10, der der beste Kandidat für die anfängliche AP-Depolarisationsphase war, (2) der K+-Auswärtsgleichrichter DmSKOR könnte für die Repolarisation verantwortlich sein, (3) ferner, die H+-Pumpe DmAHA4, könnte während der Repolarisation einsetzen und mit der Hyperpolarisation fortfahren und (4) der durch Hyperpolarisation und Säure aktivierte K+-Einwärtsgleichrichter KDM1 könnte zur Wiederherstellung des elektrochemischen Gradienten und des Ruhepotentials beitragen. Der möglicherweise für die AP-assoziierte Ca2+-Welle und die elektrische Signalausbreitung verantwortliche Glutamatrezeptor DmGLR3.6 war ebenfalls in den Triggerhaaren angereichert. Zusammengenommen deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass die Wiederverwendung von Genen, die an der elektrischen Signalübertragung in gewöhnlichen Pflanzen beteiligt sind, zu dem für die Venusfliegenfalle typischen AP führen kann. Die Venusfliegenfalle wird seit ihrer Entdeckung kultiviert und hat im Laufe der Jahre mehr als hundert Kultivare hervorgebracht. Die Sorte "ERROR", die auf den ersten Blick nicht von einer normalen Venusfliegenfalle zu unterscheiden ist, weist ein besonderes Verhalten auf: Sie ist nicht in der Lage, ihre Fallen nach dem Auslösen von 2 APs zu schließen. Dennoch ist sie in der Lage, normale APs auszulösen. Um ein besseres Verständnis der molekularen Schlüsselmechanismen und -wege zu erhalten, die für ein erfolgreiches Schließen der Fallen notwendig sind, wurde die "ERROR"-Mutante mit dem funktionalen Wildtyp verglichen. Zeitrafferaufnahmen führten zu der Beobachtung, dass die ’ERROR’-Mutanten in der Lage waren, ihre Fallen bei wiederholter mechanischer Stimulation (10 Minuten nach 20 APs, 0,03 Hz) sehr langsam etwa zur Hälfte zu schließen. Bei nicht karnivoren Pflanzen wird infolge von Berührungen oder Verletzungen Jasmonsäure (JA) synthetisiert, die die Pflanzen vor potenziellen Fressfeinden warnt. Merkwürdigerweise waren die JA-Spiegel bei mechanischer Stimulation reduziert und bei Verwundung in der "ERROR"-Mutante im Gegensatz zum WT überhaupt nicht erhöht. Auf der Suche nach Genen, die für die Defekte der "ERROR"-Mutante verantwortlich sind, wurden die Transkriptome der beiden Phänotypen vor und nach der Mechanostimulation (1 Stunde nach 10 APs, 0,01 Hz) verglichen. Die insgesamt gedämpfte Reaktion der Mutante im Vergleich zum Wildtyp spiegelte sich auch auf transkriptomischer Ebene wider. Nur etwa 50 % der nach Berührungsstimulation hochregulierten Gene des Wildtyps wurden in "ERROR" unterschiedlich exprimiert, und sie wiesen nur die Hälfte der Expressionsamplitude des Wildtyps auf. Zu den nicht reagierenden funktionellen Genkategorien gehörten: das System zur Überwachung der Zellwandintegrität, die Auxin-Biosynthese und stressbezogene Transkriptionsfaktoren aus den auf Ethylen reagierenden AP2/ERF- und C2H2-ZF-Familien. Deregulierte Ca2+-decodierende sowie redoxbezogene Elemente könnten zusammen mit Komponenten des JA-Signalwegs ebenfalls zur Fehlfunktion der "ERROR"-Mutante beitragen. Da die Mutante nach mechanischer Behandlung keine vollständige Magenbildung durchläuft, stellen diese fehlenden Prozesse wichtige Meilensteine dar, die bei der JA-Signalübertragung einen Kompromiss zwischen Wachstum und Verteidigung vermitteln könnten. Dies bestätigt die Idee, dass sich Karnivorie durch die Wiederverwertung bereits vorhandener Signalwege und -komponenten entwickelt hat. Um den Defekt der Mutante im Fallenschnappmechanismus besser zu verstehen, wurden die Grundzustände (unstimulierte Fallen) der beiden Phänotypen verglichen. In diesem Fall waren viele zellwandbezogene Gene (z. B. Expansine) in der "ERROR"-Mutante herunterreguliert. Diese Daten weisen zum ersten Mal auf die Bedeutung einer speziellen Zellwandarchitektur der Falle hin, die möglicherweise die mechanischen Eigenschaften für ein Umklappen der Fallenhälften verleiht, was wiederum die Geschwindigkeit des Fallenschlusses erhöht. Diese Studie liefert Kandidatenkanäle für jede der AP-Phasen, die das scharfe Venusfliegenfallen-spezifische AP hervorbringen und formen. Sie unterstreicht außerdem den möglichen Beitrag der Zellwandarchitektur zur metastabilen, schnappbereiten Konfiguration der Falle vor der Stimulation - die für das durch das Umklappen der Fallenhälften bedingte Zuschnappen der Falle entscheidend sein könnte. Und schließlich werden molekulare Meilensteine hervorgehoben, die mit Abwehrreaktionen verbunden sind und dafür sorgen, dass sich die Falle nach mechanischer Stimulation in einen grünen Magen verwandelt. Insgesamt erweisen sich diese Prozesse als voneinander abhängig und wesentlich für eine erfolgreiche fleischfressende Lebens-weise. KW - carnivorous plants KW - action potential KW - trap closure KW - jasmonic acid KW - mechanosensation KW - touch KW - molecular pathways KW - wounding KW - defence mechanisms KW - transcriptomics KW - Venusfliegenfalle KW - Dionaea muscipula Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-287649 ER - TY - JOUR A1 - Prusty, Bhupesh K. A1 - Gulve, Nitish A1 - Govind, Sheila A1 - Krueger, Gerhard R. F. A1 - Feichtinger, Julia A1 - Larcombe, Lee A1 - Aspinall, Richard A1 - Ablashi, Dharam V. A1 - Toro, Carla T. T1 - Active HHV-6 Infection of Cerebellar Purkinje Cells in Mood Disorders JF - Frontiers in Microbiology N2 - Early-life infections and associated neuroinflammation is incriminated in the pathogenesis of various mood disorders. Infection with human roseoloviruses, HHV-6A and HHV-6B, allows viral latency in the central nervous system and other tissues, which can later be activated causing cognitive and behavioral disturbances. Hence, this study was designed to evaluate possible association of HHV-6A and HHV-6B activation with three different groups of psychiatric patients. DNA qPCR, immunofluorescence and FISH studies were carried out in post-mortem posterior cerebellum from 50 cases each of bipolar disorder (BPD), schizophrenia, 15 major depressive disorder (MDD) and 50 appropriate control samples obtained from two well-known brain collections (Stanley Medical Research Institute). HHV-6A and HHV-6B late proteins (indicating active infection) and viral DNA were detected more frequently (p < 0.001 for each virus) in human cerebellum in MDD and BPD relative to controls. These roseolovirus proteins and DNA were found less frequently in schizophrenia cases. Active HHV-6A and HHV-6B infection in cerebellar Purkinje cells were detected frequently in BPD and MDD cases. Furthermore, we found a significant association of HHV-6A infection with reduced Purkinje cell size, suggesting virus-mediated abnormal Purkinje cell function in these disorders. Finally, gene expression analysis of cerebellar tissue revealed changes in pathways reflecting an inflammatory response possibly to HHV-6A infection. Our results provide molecular evidence to support a role for active HHV-6A and HHV-6B infection in BPD and MDD. KW - HHV-6 KW - bipolar disorder KW - schizophrenia KW - major depressive disorder KW - Purkinje cells Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-369222 VL - 9 ER - TY - JOUR A1 - Ticha, Olga A1 - Moos, Lukas A1 - Wajant, Harald A1 - Bekeredjian-Ding, Isabelle T1 - Expression of Tumor Necrosis Factor Receptor 2 Characterizes TLR9-Driven Formation of Interleukin-10-Producing B Cells JF - Frontiers in Immunology N2 - B cell-derived interleukin-10 (IL-10) production has been described as a hallmark for regulatory function in B lymphocytes. However, there is an ongoing debate on the origin of IL-10-secreting B cells and lack of specific surface markers has turned into an important obstacle for studying human B regulatory cells. In this study, we propose that tumor necrosis factor receptor 2 (TNFR2) expression can be used for enrichment of IL-10-secreting B cells. Our data confirm that IL-10 production can be induced by TLR9 stimulation with CpG ODN and that IL-10 secretion accompanies differentiation of peripheral blood B cells into plasma blasts. We further show that CpG ODN stimulation induces TNFR2 expression, which correlates with IL-10 secretion and terminal differentiation. Indeed, flow cytometric sorting of TNFR2+ B cells revealed that TNFR2+ and TNFR2− fractions correspond to IL-10+ and IL-10− fractions, respectively. Furthermore, CpG-induced TNFR2+ B cells were predominantly found in the IgM+ CD27+ B cell subset and spontaneously released immunoglobulin. Finally, our data corroborate the functional impact of TNFR2 by demonstrating that stimulation with a TNFR2 agonist significantly augments IL-10 and IL-6 production in B cells. Altogether, our data highlight a new role for TNFR2 in IL-10-secreting human B lymphocytes along with the potential to exploit this finding for sorting and isolation of this currently ill-defined B cell subset. KW - human KW - B cells KW - interleukin-10 KW - tumor necrosis factor receptor 2 KW - TLR 9 KW - Breg Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-241323 VL - 8 ER - TY - JOUR A1 - Klotz, Peter A1 - Higgins, Paul G. A1 - Schaubmar, Andreas R. A1 - Failing, Klaus A1 - Leidner, Ursula A1 - Seifert, Harald A1 - Scheufen, Sandra A1 - Semmler, Torsten A1 - Ewers, Christa T1 - Seasonal Occurrence and Carbapenem Susceptibility of Bovine Acinetobacter baumannii in Germany JF - Frontiers in Microbiology N2 - Acinetobacter baumannii is one of the leading causes of nosocomial infections in humans. To investigate its prevalence, distribution of sequence types (STs), and antimicrobial resistance in cattle, we sampled 422 cattle, including 280 dairy cows, 59 beef cattle, and 83 calves over a 14-month period. Metadata, such as the previous use of antimicrobial agents and feeding, were collected to identify putative determining factors. Bacterial isolates were identified via MALDI-TOF/MS and PCR, antimicrobial susceptibility was evaluated via VITEK2 and antibiotic gradient tests, resistance genes were identified by PCR. Overall, 15.6% of the cattle harbored A. baumannii, predominantly in the nose (60.3% of the A. baumannii isolates). It was more frequent in dairy cows (21.1%) than in beef cattle (6.8%) and calves (2.4%). A seasonal occurrence was shown with a peak between May and August. The rate of occurrence of A. baumannii was correlated with a history of use of 3rd generation cephalosporins in the last 6 months prior to sampling Multilocus sequence typing (Pasteur scheme) revealed 83 STs among 126 unique isolates. Nine of the bovine STs have previously been implicated in human infections. Besides known intrinsic resistance of the species, the isolates did not show additional resistance to the antimicrobial substances tested, including carbapenems. Our data suggest that cattle are not a reservoir for nosocomial A. baumannii but carry a highly diverse population of this species. Nevertheless, some STs seem to be able to colonize both cattle and humans. KW - ESKAPE KW - Acinetobacter baumannii KW - antimicrobial susceptibility KW - MLST KW - cattle KW - epidemiology Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-325927 VL - 10 ER - TY - JOUR A1 - Schroeter, Matthias L. A1 - Pawelke, Sarah A1 - Bisenius, Sandrine A1 - Kynast, Jana A1 - Schuemberg, Katharina A1 - Polyakova, Maryna A1 - Anderl-Straub, Sarah A1 - Danek, Adrian A1 - Fassbender, Klaus A1 - Jahn, Holger A1 - Jessen, Frank A1 - Kornhuber, Johannes A1 - Lauer, Martin A1 - Prudlo, Johannes A1 - Schneider, Anja A1 - Uttner, Ingo A1 - Thöne-Otto, Angelika A1 - Otto, Markus A1 - Diehl-Schmid, Janine T1 - A Modified Reading the Mind in the Eyes Test Predicts Behavioral Variant Frontotemporal Dementia Better Than Executive Function Tests JF - Frontiers in Aging Neuroscience N2 - Behavioral variant frontotemporal dementia (bvFTD) is characterized by deep alterations in behavior and personality. Although revised diagnostic criteria agree for executive dysfunction as most characteristic, impairments in social cognition are also suggested. The study aimed at identifying those neuropsychological and behavioral parameters best discriminating between bvFTD and healthy controls. Eighty six patients were diagnosed with possible or probable bvFTD according to Rascovsky et al. (2011) and compared with 43 healthy age-matched controls. Neuropsychological performance was assessed with a modified Reading the Mind in the Eyes Test (RMET), Stroop task, Trail Making Test (TMT), Hamasch-Five-Point Test (H5PT), and semantic and phonemic verbal fluency tasks. Behavior was assessed with the Apathy Evaluation Scale, Frontal Systems Behavioral Scale, and Bayer Activities of Daily Living Scale. Each test’s discriminatory power was investigated by Receiver Operating Characteristic curves calculating the area under the curve (AUC). bvFTD patients performed significantly worse than healthy controls in all neuropsychological tests. Discriminatory power (AUC) was highest in behavioral questionnaires, high in verbal fluency tasks and the RMET, and lower in executive function tests such as the Stroop task, TMT and H5PT. As fluency tasks depend on several cognitive functions, not only executive functions, results suggest that the RMET discriminated better between bvFTD and control subjects than other executive tests. Social cognition should be incorporated into diagnostic criteria for bvFTD in the future, such as in the International Classification of Diseases (ICD)-11, as already suggested in the Diagnostic and Statistical Manual for Mental Disorders (DSM)-5. KW - behavioral variant frontotemporal dementia KW - diagnostic criteria KW - executive function KW - social cognition KW - theory of mind Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-234254 VL - 10 ER - TY - JOUR A1 - Vaahtoranta, Enni A1 - Lenhart, Jan A1 - Suggate, Sebastian A1 - Lenhard, Wolfgang T1 - Interactive Elaborative Storytelling: Engaging Children as Storytellers to Foster Vocabulary JF - Frontiers in Psychology N2 - Positive effects of shared reading for children’s language development are boosted by including instruction of word meanings and by increasing interactivity. The effects of engaging children as storytellers on vocabulary development have been less well studied. We developed an approach termed Interactive Elaborative Storytelling (IES), which employs both word-learning techniques and children’s storytelling in a shared-reading setting. To systematically investigate potential benefits of children as storytellers, we contrasted this approach to two experimental groups, an Elaborative Storytelling group employing word-learning techniques but no storytelling by children and a Read-Aloud group, excluding any additional techniques. The study was a 3 × 2 pre-posttest randomized design with 126 preschoolers spanning 1 week. Measured outcomes were receptive and expressive target vocabulary, story memory, and children’s behavior during story sessions. All three experimental groups made comparable gains on target words from pre- to posttest and there was no difference between groups in story memory. However, in the Elaborative Storytelling group, children were the least restless. Findings are discussed in terms of their contribution to optimizing shared reading as a method of fostering language. KW - storytelling KW - shared reading KW - language intervention KW - preschool KW - language development Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-232136 VL - 10 ER - TY - JOUR A1 - Lang, Isabell A1 - Füllsack, Simone A1 - Wajant, Harald T1 - Lack of Evidence for a Direct Interaction of Progranulin and Tumor Necrosis Factor Receptor-1 and Tumor Necrosis Factor Receptor-2 From Cellular Binding Studies JF - Frontiers in Immunology N2 - Progranulin (PGRN) is a secreted anti-inflammatory protein which can be processed by neutrophil proteases to various granulins. It has been reported that at least a significant portion of the anti-inflammatory effects of PGRN is due to direct high affinity binding to tumor necrosis factor receptor-1 (TNFR1) and TNFR2 and inhibition of tumor necrosis factor (TNF)-induced TNFR1/2 signaling. Two studies failed to reproduce the interaction of TNFR1 and TNFR2 with PGRN, but follow up reports speculated that this was due to varying experimental circumstances and/or the use of PGRN from different sources. However, even under consideration of these speculations, there is still a striking discrepancy in the literature between the concentrations of PGRN needed to inhibit TNF signaling and the concentrations required to block TNF binding to TNFR1 and TNFR2. While signaling events induced by 0.2–2 nM of TNF have been efficiently inhibited by low, near to equimolar concentrations (0.5–2.5 nM) of PGRN in various studies, the reported inhibitory effects of PGRN on TNF-binding to TNFR1/2 required a huge excess of PGRN (100–1,000-fold). Therefore, we investigated the effect of PGRN on TNF binding to TNFR1 and TNFR2 in highly sensitive cellular binding studies. Unlabeled TNF inhibited >95% of the specific binding of a Gaussia princeps luciferase (GpL) fusion protein of TNF to TNFR1 and TNFR2 and blocked binding of soluble GpL fusion proteins of TNFR1 and TNFR2 to membrane TNF expressing cells to >95%, too. Purified PGRN, however, showed in both assays no effect on TNF–TNFR1/2 interaction even when applied in huge excess. To rule out that tags and purification- or storage-related effects compromise the potential ability of PGRN to bind TNF receptors, we directly co-expressed PGRN, and as control TNF, in TNFR1- and TNFR2-expressing cells and looked for binding of GpL-TNF. While expression of TNF strongly inhibited binding of GpL-TNF to TNFR1/2, co-expression of PGRN had not effect on the ability of the TNFR1/2-expressing cells to bind TNF. KW - binding studies KW - Gaussia princeps luciferase fusion protein KW - progranulin KW - tumor necrosis factor KW - tumor necrosis factor receptor-1 KW - tumor necrosis factor receptor-2 Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-236373 VL - 9 ER - TY - JOUR A1 - Weiss, Esther A1 - Ziegler, Sabrina A1 - Fliesser, Mirjam A1 - Schmitt, Anna-Lena A1 - Hünniger, Kerstin A1 - Kurzai, Oliver A1 - Morton, Charles-Oliver A1 - Einsele, Hermann A1 - Loeffler, Juergen T1 - First Insights in NK—DC Cross-Talk and the Importance of Soluble Factors During Infection With Aspergillus fumigatus JF - Frontiers in Cellular and Infection Microbiology N2 - Invasive aspergillosis (IA) is an infectious disease caused by the fungal pathogen Aspergillus fumigatus that mainly affects immunocompromised hosts. To investigate immune cell cross-talk during infection with A. fumigatus, we co-cultured natural killer (NK) cells and dendritic cells (DC) after stimulation with whole fungal structures, components of the fungal cell wall, fungal lysate or ligands for distinct fungal receptors. Both cell types showed activation after stimulation with fungal components and were able to transfer activation signals to the counterpart not stimulated cell type. Interestingly, DCs recognized a broader spectrum of fungal components and thereby initiated NK cell activation when those did not recognize fungal structures. These experiments highlighted the supportive function of DCs in NK cell activation. Furthermore, we focused on soluble DC mediated NK cell activation and showed that DCs stimulated with the TLR2/Dectin-1 ligand zymosan could maximally stimulate the expression of CD69 on NK cells. Thus, we investigated the influence of both receptors for zymosan, Dectin-1 and TLR2, which are highly expressed on DCs but show only minimal expression on NK cells. Specific focus was laid on the question whether Dectin-1 or TLR2 signaling in DCs is important for the secretion of soluble factors leading to NK cell activation. Our results show that Dectin-1 and TLR2 are negligible for NK cell activation. We conclude that besides Dectin-1 and TLR2 other receptors on DCs are able to compensate for the missing signal. KW - natural killer cells KW - dendritic cells KW - NK-DC cross-talk KW - Aspergillus fumigatus KW - soluble factors KW - innate immunity Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-233565 VL - 8 ER - TY - JOUR A1 - Schurig, Johannes A1 - Haeusler, Karl Georg A1 - Grittner, Ulrike A1 - Nolte, Christian H. A1 - Fiebach, Jochen B. A1 - Audebert, Heinrich J. A1 - Endres, Matthias A1 - Rocco, Andrea T1 - Frequency of Hemorrhage on Follow Up Imaging in Stroke Patients Treated With rt-PA Depending on Clinical Course JF - Frontiers in Neurology N2 - Background: According to current guidelines, stroke patients treated with rt-PA should undergo brain imaging to exclude intracerebral bleeding 24 h after thrombolysis, before the start of medical secondary prevention. However, the usefulness of routine follow-up imaging with regard to changes in therapeutic management in patients without neurological deterioration is unclear. We hypothesized that follow up brain imaging solely to exclude bleeding in patients who clinically improved after rt-PA application may not be necessary. Methods: Retrospective single-center analysis including stroke patients treated with rt-PA. Records were reviewed for hemorrhagic transformation one day after systemic thrombolysis and brain imaging-based changes in therapeutic management. Twenty-four hour after thrombolysis patients were divided into four groups: (1) increased NIHSS score; (2) unchanged NIHSS score; (3) improved NIHSS score and; (4) NIHSS score = 0. Results: Out of 188 patients (mean age 73 years, 100 female) receiving rt-PA, 32 (17%) had imaging-proven hemorrhagic transformation including 11 (6%) patients with parenchymal hemorrhage. Patients in group (1, 2) more often had hypertension (p = 0.015) and more often had parenchymal hemorrhage (9 vs. 4%; p < 0.206) compared to group (3, 4) and imaging-based changes in therapeutic management were more frequent (19% vs. 6%; p = 0.007). Patients of group (3, 4) had no changes in therapeutic management in 94% of the cases. Patients in group (4) had no hemorrhagic transformation in routine follow-up brain imaging. Conclusions: Frequency of hemorrhagic transformation in Routine follow-up brain imaging and consecutive changes in therapeutic management were different depending on clinical course measured by NHISS score. KW - thrombolysis KW - stroke KW - stroke management KW - magnetic resonance imaging KW - computerized tomography KW - intracerebral hemorrhage Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-234947 VL - 10 ER - TY - JOUR A1 - Treff, Gunnar A1 - Winkert, Kay A1 - Sareban, Mahdi A1 - Steinacker, Jürgen M. A1 - Sperlich, Billy T1 - The Polarization-Index: A Simple Calculation to Distinguish Polarized From Non-polarized Training Intensity Distributions JF - Frontiers in Physiology N2 - The training intensity distribution (TID) of endurance athletes has retrieved substantial scientific interest since it reflects a vital component of training prescription: (i) the intensity of exercise and its distribution over time are essential components for adaptation to endurance training and (ii) the training volume (at least for most endurance disciplines) is already near or at maximum, so optimization of training procedures including TID have become paramount for success. This paper aims to elaborate the polarization-index (PI) which is calculated as log10(Zone 1/Zone 2∗Zone 3∗100), where Zones 1–3 refer to aggregated volume (time or distance) spent with low, mid, or high intensity training. PI allows to distinguish between non-polarized and polarized TID using a cut-off > 2.00 a.U. and to quantify the level of a polarized TID. Within this hypothesis paper, examples from the literature illustrating the usefulness of PI-calculation are discussed as well as its limitations. Further it is elucidated how the PI may contribute to a more precise definition of TID descriptors. KW - high-intensity training KW - high-performance sports KW - lactate threshold training KW - endurance training KW - elite Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-229040 VL - 10 ER - TY - THES A1 - Cruz de Casas, Paulina T1 - Sphingolipids as modulators of T cell function T1 - Sphingolipide als Modulatoren der T-Zell-Funktion N2 - The immune system is responsible for the preservation of homeostasis whenever a given organism is exposed to distinct kinds of perturbations. Given the complexity of certain organisms like mammals, and the diverse types of challenges that they encounter (e.g. infection or disease), the immune system evolved to harbor a great variety of distinct immune cell populations with specialized functions. For instance, the family of T cells is sub-divided into conventional (Tconv) and unconventional T cells (UTCs). Tconv form part of the adaptive arm of the immune system and are comprised of αβ CD4+ or CD8+ cells that differentiate from naïve to effector and memory populations upon activation and are essential during infection and cancer. Furthermore, UTCs, which include γδ T cells, NKT and MAIT, are involved in innate and adaptive immune responses, due to their dual mode of activation, through cytokines (innate-like) or TCR (adaptive), and function. Despite our understanding of the basic functions of T cells in several contexts, a great number of open questions related to their basic biology remain. For instance, the mechanism behind the differentiation of naïve CD4+ and CD8+ T cells into effector and memory populations is not fully understood. Moreover, the exact function and relevance of distinct UTC subpopulations in a physiological context have not been fully clarified. Here, we investigated the factors mediating naïve CD8+ T cell differentiation into effector and memory cells. By using flow cytometry, mass spectrometry, enzymatic assays, and transgenic mouse models, we found that the membrane bound enzyme sphingomyelin-phosphodiesterase acid-like 3b (Smpdl3b) is crucial for the maintenance of memory CD8+ T cells. Our data show that the absence of Smpdl3b leads to diminished CD8+ T cell memory, and a loss of stem-like memory populations due to an aggravated contraction. Our scRNA-seq data suggest that Smpdl3b could be involved in clathrinmediated endocytosis through modulation of Huntingtin interacting protein 1 (Hip1) levels, likely regulating TCR-independent signaling events. Furthermore, in this study we explored the role of UTCs in lymph node-specific immune responses. By using transgenic mouse models for photolabeling, lymph node transplantation models, infection models and flow cytometry, we demonstrate that S1P regulates the migration of tissue-derived UTC from tissues to draining lymph nodes, resulting in heterogeneous immune responses mounted by lymph nodes draining different tissues. Moreover, our unbiased scRNAseq and single lineage-deficient mouse models analysis revealed that all UTC lineages (γδ T cells, NKT and MAIT) are organized in functional units, based on transcriptional homogeneity, shared microanatomical location and migratory behavior, and numerical and functional redundancy. Taken together, our studies describe additional cell intrinsic (Smpdl3b) and extrinsic (S1Pmediated migration) functions of sphingolipid metabolism modulating T cell biology. We propose the S1P/S1PR1/5 signaling axis as the potential survival pathway for Smpdl3b+ memory CD8+ T cells and UTCs, mainly in lymph nodes. Possibly, Smpdl3b regulates S1P/S1PR signaling by balancing ligandreceptor endocytosis, while UTCs migrate to lymph nodes during homeostasis to be exposed to specific levels of S1P that assure their maintenance. Our results are clinically relevant, since several drugs modulating the S1P/S1PR signaling axis or the levels of Smpdl3b are currently used to treat human diseases, such as multiple sclerosis and B cell-mediated diseases. We hope that our discoveries will inspire future studies focusing on sphingolipid metabolism in immune cell biology. N2 - Das Immunsystem ist für die Aufrechterhaltung der Homöostase verantwortlich, wenn ein bestimmter Organismus verschiedenen Arten von Störungen ausgesetzt ist. In Anbetracht der Komplexität bestimmter Organismen wie Säugetiere und der verschiedenen Arten von Störungen, denen sie ausgesetzt sein können (z. B. Infektionen oder Krankheiten), hat sich das Immunsystem so entwickelt, dass es eine große Vielfalt verschiedener Immunzellpopulationen mit spezialisierten Funktionen beherbergt. So wird beispielsweise die Familie der T-Zellen in konventionelle (Tconv) und unkonventionelle T-Zellen (UTC) unterteilt. Tconv sind Teil des adaptiven Arms des Immunsystems und bestehen aus αβ-CD4+- oder CD8+-Zellen, die sich bei der Aktivierung von naiven zu Effektor- und Gedächtnispopulationen differenzieren und bei Infektionen und Krebs eine wichtige Rolle spielen. Darüber hinaus sind UTCs, zu denen γδ-T-Zellen, NKT und MAIT gehören, aufgrund ihrer dualen Aktivierungsweise durch Zytokine (angeboren) oder TCR (adaptiv) und ihrer Funktion an angeborenen und adaptiven Immunantworten beteiligt. Trotz unseres Verständnisses der grundlegenden Funktionen von T-Zellen in verschiedenen Zusammenhängen gibt es nach wie vor eine große Anzahl offener Fragen im Zusammenhang mit ihrer grundlegenden Biologie. So ist beispielsweise der Mechanismus der Differenzierung naiver CD4+ und CD8+ T-Zellen in Effektor- und Gedächtnispopulationen noch nicht ausreichend verstanden. Auch die genaue Funktion und Bedeutung der verschiedenen UTCSubpopulationen im physiologischen Kontext sind noch nicht vollständig geklärt. Wir haben die Faktoren untersucht, die die Differenzierung naiver CD8+ T-Zellen in Effektorund Gedächtniszellen vermitteln. Mithilfe von Durchflusszytometrie, Massenspektrometrie, enzymatischen Assays und transgenen Mausmodellen konnten wir feststellen, dass das membrangebundene Enzym Sphingomyelin-Phosphodiesterase acid-like 3b (Smpdl3b) für die Aufrechterhaltung der CD8+ T-Zell-Gedächtnisfunktion entscheidend ist. Unsere Daten zeigen, dass das Fehlen von Smpdl3b zu einer verminderten Anzahl and CD8+ T Gedächtniszellen durch eine verstärke Kontraktion sowie einem Verlust von stammzellartigen Gedächtnispopulationen führt. Unsere scRNAseq- Daten deuten jedoch darauf hin, dass Smpdl3b an der Clathrin-vermittelten Endozytose beteiligt sein könnte, indem es die Spiegel des Huntingtin interacting protein 1 (Hip1) moduliert und wahrscheinlich TCR-unabhängige Signalereignisse reguliert. Darüber hinaus untersuchten wir in dieser Studie die Rolle von UTCs bei lymphknotenspezifischen Immunantworten. Mit Hilfe von transgenen Mausmodellen für Photolabeling, Lymphknotentransplantationsmodellen, Infektionsmodellen und Durchflusszytometrie konnten wir zeigen, dass S1P die Migration von UTCs aus dem Gewebe in die drainierenden Lymphknoten reguliert, was zu heterogenen Immunantworten in den Lymphknoten führt, die verschiedene Gewebe drainieren. Ausserdem ergab unsere Analyse von scRNA-seq-Daten, sowie Mausmodelle mit einer genetischen Defizienz einzelner UTC-Linien (γδ-T-Zellen, NKT und MAIT), dass diese zusammen in funktionellen Einheiten organisiert sind, die auf transkriptioneller Homogenität, gemeinsamer mikroanatomischer Lage und Migrationsverhalten sowie numerischer und funktioneller Redundanz basieren. Zusammengenommen beschreiben unsere Studien zusätzliche zellinterne (Smpdl3b) und - externe (S1P-vermittelte Migration) Funktionen des Sphingolipid-Stoffwechsels, welche die T-Zell- Biologie modulieren. Wir schlagen die S1P/S1PR1/5-Signalachse als potenziellen Überlebensweg für Smpdl3b+ Gedächtnis-CD8+-T-Zellen und UTCs ausschließlich in Lymphknoten vor. Möglicherweise reguliert Smpdl3b die S1P/S1PR-Signalübertragung, indem es die Endozytose des Liganden-Rezeptors reguliert. Dadurch könnte deren Exposition zu bestimmten S1P-Mengen in der Homöostase im Lymphknoten reguliert werden, die wiederum das Überleben der UTC steuern. Unsere Ergebnisse sind klinisch relevant, da mehrere Medikamente, die die S1P/S1PR-Signalachse oder die Smpdl3b- Konzentration modulieren, derzeit zur Behandlung menschlicher Krankheiten eingesetzt werden, z. B. bei Multipler Sklerose und B-Zell-vermittelten Krankheiten. Wir hoffen, dass unsere Entdeckungen zukünftige Studien anregen werden, die sich auf den Sphingolipid-Stoffwechsel in der Immunzellbiologie konzentrieren. KW - T-Lymphozyt KW - Infektion KW - Lymphknoten KW - Cytokine KW - Sphingolipide KW - CD8+ T cell differentiation KW - Unconventional T cells KW - Sphingolipid biology KW - Immunology Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-359698 ER - TY - THES A1 - Amini, Emad T1 - How central and peripheral clocks and the neuroendocrine system interact to time eclosion behavior in \(Drosophila\) \(melanogaster\) T1 - Wie zentrale und periphere Uhren und das neuroendokrine System zusammenwirken, um das Schlupfverhalten von \(Drosophila\) \(melanogaster\) zeitlich festzulegen N2 - To grow larger, insects must shed their old rigid exoskeleton and replace it with a new one. This process is called molting and the motor behavior that sheds the old cuticle is called ecdysis. Holometabolic insects have pupal stages in between their larval and adult forms, during which they perform metamorphosis. The pupal stage ends with eclosion, i.e., the emergence of the adult from the pupal shell. Insects typically eclose at a specific time during the day, likely when abiotic conditions are at their optimum. A newly eclosed insect is fragile and needs time to harden its exoskeleton. Hence, eclosion is regulated by sophisticated developmental and circadian timing mechanisms. In Drosophila melanogaster, eclosion is limited to a daily time window in the morning, regarded as the “eclosion gate”. In a population of laboratory flies entrained by light/dark cycles, most of the flies eclose around lights on. This rhythmic eclosion pattern is controlled by the circadian clock and persists even under constant conditions. Developmental timing is under the control of complex hormonal signaling, including the steroid ecdysone, insulin-like peptides, and prothoracicotropic hormone (PTTH). The interactions of the central circadian clock in the brain and a peripheral clock in the prothoracic gland (PG) that produces ecdysone are important for the circadian timing of eclosion. These two clocks are connected by a bilateral pair of peptidergic PTTH neurons (PTTHn) that project to the PG. Before each molt, the ecdysone level rises and then falls shortly before ecdysis. The falling ecdysone level must fall below a certain threshold value for the eclosion gate to open. The activity of PTTHn is inhibited by short neuropeptide F (sNPF) from the small ventrolateral neurons (sLNvs) and inhibition is thought to lead to a decrease in ecdysone production. The general aim of this thesis is to further the understanding of how the circadian clock and neuroendocrinal pathways are coordinated to drive eclosion rhythmicity and to identify when these endocrinal signaling pathways are active. In Chapter I, a series of conditional PTTHn silencing-based behavioral assays, combined with neuronal activity imaging techniques such as non-invasive ARG-Luc show that PTTH signaling is active and required shortly before eclosion and may serve to phase-adjust the activity of the PG at the end of pupal development. Trans-synaptic anatomical stainings identified the sLNvs, dorsal neurons 1 (DN1), dorsal neurons 2 (DN2), and lateral posterior neurons (LPNs) clock neurons as directly upstream of the PTTHn. Eclosion motor behavior is initiated by Ecdysis triggering hormone (ETH) which activates a pair of ventromedial (Vm) neurons to release eclosion hormone (EH) which positively feeds back to the source of ETH, the endocrine Inka cells. In Chapter II trans-synaptic tracing showed that most clock neurons provide input to the Vm and non-canonical EH neurons. Hence, clock can potentially influence the ETH/EH feedback loop. The activity profile of the Inka cells and Vm neurons before eclosion is described. Vm and Inka cells are active around seven hours before eclosion. Interestingly, all EH neurons appear to be exclusively peptidergic. In Chapter III, using chemoconnectomics, PTTHns were found to express receptors for sNPF, allatostatin A (AstA), allatostatin C (AstC), and myosuppressin (Ms), while EH neurons expressed only Ms and AstA receptors. Eclosion assays of flies with impaired AstA, AstC, or Ms signaling do not show arrhythmicity under constant conditions. However, optogenetic activation of the AstA neurons strongly suppresses eclosion. Chapter IV focuses on peripheral ventral’ Tracheal dendrite (v’Td) and class IV dendritic arborization (C4da) neurons. The C4da neurons mediate larval light avoidance through endocrine PTTH signaling. The v’Td neurons mainly receive O2/CO2 input from the trachea and are upstream of Vm neurons but are not required for eclosion rhythmicity. Conditional ablation of the C4da neurons or torso (receptor of PTTH) knock-out in the C4da neurons impaired eclosion rhythmicity. Six to seven hours before eclosion, PTTHn, C4da, and Vm neurons are active based on ARG-Luc imaging. Thus, C4da neurons may indirectly connect the PTTHn to the Vm neurons. In summary, this thesis advances our knowledge of the temporal activity and role of PTTH signaling during pupal development and rhythmic eclosion. It further provides a comprehensive characterization of the synaptic and peptidergic inputs from clock neurons to PTTHn and EH neurons. AstA, AstC, and Ms are identified as potential modulators of eclosion circuits and suggest an indirect effect of PTTH signaling on EH signaling via the peripheral sensory C4da neurons. N2 - Um zu wachsen, müssen Insekten ihr altes, starres Exoskelett abwerfen und durch ein neues ersetzen. Dieser Vorgang wird als Häutung bezeichnet, und das motorische Verhalten, bei dem die alte Kutikula abgestoßen wird, heißt Ekdysis. Holometabole Insekten haben zwischen ihrer Larven- und Erwachsenenform ein Puppenstadium, in welchem sie eine Metamorphose durchlaufen. Das Puppenstadium endet mit dem Schlüpfen des erwachsenen Tieres aus der Puppenhülle. Die Insekten schlüpfen in der Regel zu einem bestimmten Zeitpunkt am Tag, wenn die abiotischen Bedingungen optimal sind, da das frisch geschlüpfte Insekt zerbrechlich ist und Zeit braucht, um sein Exoskelett auszuhärten. Daher wird der Schlupf durch ausgeklügelte Mechanismen der Entwicklung und der inneren Uhr gesteuert. Bei Drosophila melanogaster ist der Sclupf auf ein tägliches Zeitfenster am Morgen beschränkt, das als "Schlupffenster" bezeichnet wird. In einer Population von Laborfliegen, die durch Licht/Dunkel-Zyklen gesteuert wird, schlüpfen die meisten Fliegen in etwa um das Einschalten der Beleuchtung. Dieses rhythmische Schlupfmuster wird von der inneren Uhr gesteuert und bleibt auch unter konstanten Bedingungen bestehen. Das Timing der Entwicklung wird von komplexen hormonellen Signalen gesteuert, darunter das Steroid Ecdyson, insulinähnliche Peptide und das prothorakotrope Hormon (PTTH). Die Wechselwirkungen zwischen der zentralen zirkadianen Uhr im Gehirn und einer peripheren Uhr in der Prothorakaldrüse (PG), die Ecdyson produziert, sind wichtig für die zirkadiane Zeitsteuerung des Schlupfs. Diese beiden Uhren sind durch ein bilaterales Paar peptiderger PTTH-Neuronen (PTTHn) verbunden, die in die PG projizieren. Vor jeder Häutung steigt der Ecdysonspiegel an und fällt dann kurz vor danach wieder ab. Der fallende Ecdysonspiegel muss einen bestimmten Schwellenwert unterschreiten, damit sich das Schlupffenster öffnen kann. Die Aktivität der PTTHn wird durch das kurze Neuropeptid F (sNPF) aus den kleinen ventrolateralen Neuronen (sLNvs) gehemmt, und es wird angenommen, dass die Hemmung zu einer Abnahme der Ecdysonproduktion führt. Das allgemeine Ziel dieser Thesis besteht darin, die Koordination zwischen der zirkadianen Uhr und den neuroendokrinen Signalwegen zur Steuerung der Eklosionsrhythmik weiter zu charakterisieren und zu ermitteln, wann diese endokrinen Signalwege aktiv sind. In Kapitel I zeigen eine Reihe von Verhaltenstests, die auf der konditionalen Ausschaltung von PTTHn basieren, in Kombination mit Techniken zur Darstellung neuronaler Aktivität, wie z. B. nicht-invasives ARG-Luc imaging, dass PTTH-Signale kurz vor dem Schlupf aktiv und erforderlich sind und zur Phasenanpassung der Aktivität der PG am Ende der Puppenentwicklung dienen könnten. Trans-synaptische anatomische Färbungen identifizierten die sLNvs, die dorsalen Neuronen 1 (DN1), die dorsalen Neuronen 2 (DN2) und die lateralen posterioren Neuronen (LPNs) als Uhrneuronen, die dem PTTHn direkt vorgeschaltet sind. Das motorische Schlupfverhalten wird durch das Ecdysis-auslösende Hormon (ETH) ausgelöst, das ein Paar ventromedialer (Vm) Neuronen zur Freisetzung des Eklosionshormons (EH) anregt, welches positiv an die Quelle des ETH, die endokrinen Inka-Zellen, zurückkoppelt. In Kapitel II zeigte die trans-synaptische Nachverfolgung, dass die meisten Uhrneuronen Input für die Vm- und nicht-kanonischen EH-Neuronen liefern, sodass die Uhr möglicherweise die ETH/EH-Rückkopplungsschleife beeinflussen kann. Das Aktivitätsprofil der Inka-Zellen und Vm-Neuronen vor dem Schlupf wird beschrieben. Vm- und Inka-Zellen sind etwa sieben Stunden vor dem Schlupf aktiv. Interessanterweise scheinen alle EH-Neuronen ausschließlich peptiderg zu sein. In Kapitel III wurde mit Hilfe von Chemoconnectomics festgestellt, dass PTTH-Neuronen Rezeptoren für sNPF, Allatostatin A (AstA), Allatostatin C (AstC) und Myosuppressin (Ms) exprimieren, während EH nur Ms- und AstA-Rezeptoren exprimieren. Eklosionsversuche mit Fliegen, deren AstA-, AstC- oder Ms-Signalübertragung beeinträchtigt ist, zeigen unter konstanten Bedingungen keine Arrhythmie. Eine optogenetische Aktivierung der AstA-Neuronen führt jedoch zu einer starken Unterdrückung des Schlupfs. Kapitel IV konzentriert sich auf die peripheren ventralen Trachealdendritischen Neurone (v'Td) und dendritische Verzweigungsneurone der Klasse IV (C4da). Die C4da-Neuronen vermitteln die Lichtvermeidung der Larven durch endokrine PTTH-Signale. Die v'Td-Neuronen erhalten hauptsächlich O2/CO2-Input aus den Tracheen und sind den Vm-Neuronen vorgeschaltet, werden aber für die Schlupfrhythmik nicht benötigt. Die bedingte Ablation der C4da-Neuronen und das Knock-out von torso (Rezeptor für PTTH) in den C4da-Neuronen beeinträchtigten die Schlupfrhythmik. Sechs bis sieben Stunden vor dem Schlupf sind die PTTHn-, C4da- und Vm-Neuronen aktiv. Somit könnten C4da-Neuronen indirekt die PTTHn mit den Vm-Neuronen verbinden. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Arbeit unser Wissen über das zeitliche Aktivitätsmuster und der Rolle des PTTH signalling während der Puppenentwicklung und dem rhythmisches Schlupf erweitert. Sie liefert auch eine umfassende Charakterisierung der synaptischen und peptidergen Eingänge von Uhrneuronen zu PTTHn- und EH-Neuronen. AstA, AstC und Ms wurden als potenzielle Modulatoren der neuronalen Schlupfschaltkreise identifiziert und deuten auf einen indirekten Effekt der PTTH-Signalgebung auf das EH signalling über die peripheren sensorischen C4da-Neuronen hin. KW - Prothoracicotropic hormone KW - Prothoracic gland KW - Eclosion KW - Eclosion hormone KW - C4da KW - v’Td KW - Neuropeptide KW - Neuroendokrines System KW - Taufliege Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-361309 ER - TY - THES A1 - Dehmer, Markus T1 - A novel USP11-TCEAL1-mediated mechanism protects transcriptional elongation by RNA Polymerase II T1 - Ein neuer USP11-TCEAL1 vermittelter Mechanismus schützt die transkriptionelle Elongation der RNA Polymerase II N2 - Deregulated expression of MYC oncoproteins is a driving event in many human cancers. Therefore, understanding and targeting MYC protein-driven mechanisms in tumor biology remain a major challenge. Oncogenic transcription in MYCN-amplified neuroblastoma leads to the formation of the MYCN-BRCA1-USP11 complex that terminates transcription by evicting stalling RNAPII from chromatin. This reduces cellular stress and allows reinitiation of new rounds of transcription. Basically, tumors with amplified MYC genes have a high demand on well orchestration of transcriptional processes-dependent and independent from MYC proteins functions in gene regulation. To date, the cooperation between promoter-proximal termination and transcriptional elongation in cancer cells remains still incomplete in its understanding. In this study the putative role of the dubiquitinase Ubiquitin Specific Protease 11 (USP11) in transcription regulation was further investigated. First, several USP11 interaction partners involved in transcriptional regulation in neuroblastoma cancer cells were identified. In particular, the transcription elongation factor A like 1 (TCEAL1) protein, which assists USP11 to engage protein-protein interactions in a MYCN-dependent manner, was characterized. The data clearly show that TCEAL1 acts as a pro-transcriptional factor for RNA polymerase II (RNAPII)-medi- ated transcription. In detail, TCEAL1 controls the transcription factor S-II (TFIIS), a factor that assists RNAPII to escape from paused sites. The findings claim that TCEAL1 outcompetes the transcription elongation factor TFIIS in a non-catalytic manner on chromatin of highly expressed genes. This is reasoned by the need regulating TFIIS function in transcription. TCEAL1 equili- brates excessive backtracking and premature termination of transcription caused by TFIIS. Collectively, the work shed light on the stoichiometric control of TFIIS demand in transcriptional regulation via the USP11-TCEAL1-USP7 complex. This complex protects RNAPII from TFIIS-mediated termination helping to regulate productive transcription of highly active genes in neuroblastoma. N2 - Die deregulierte Expression von MYC Onkoproteinen ist ein zentrales Event in vielen huma-nen Krebsarten. Aus diesem Grund sind das Verständnis und die gezielte Bekämpfung MYC-getriebener Mechanismen in der Tumorbiologie nach wie vor eine große Herausforderung. In MYCN-amplifizierten Neuroblastomen führt eine übermäßig hohe Transkriptionsrate zur stress-bedingten Rekrutierung des MYCN-BRCA1-USP11-Komplexes. Dieser Komplex be-endet vorzeitig die Transkription, indem er RNAPII Moleküle vom Chromatin wirft. Durch diesen Mechanismus wird zellulärer Stress reduziert und ermöglicht dadurch einen erneuten Start der Transkription. Grundsätzlich stellen Tumoren mit einer Amplifikation von einem der MYC Proteine hohe Anforderungen an eine feine Abstimmung der einzelnen Schritte in der Transkription. Dies ist sowohl abhängig als auch unabhängig von den bereits beschriebe-nen Funktionen der MYC-Proteine in der Genregulation. Bis heute ist das Zusammenspiel zwischen promoter-proximaler Termination und transkriptioneller Elongation noch nicht vollständig aufgeklärt. In dieser Studie wurde eine potenzielle Rolle von USP11 in der Regulation der Transkription weitergehend untersucht. Zunächst wurden mehrere Interaktionspartner von USP11, die an der Regulation der Transkription in Neuroblastom Krebszellen beteiligt sind, identifiziert. Es wurde insbesondere das Transcription Elongation Factor A Like 1 (TCEAL1) Protein charak-terisiert. Dieses Protein unterstützt USP11 dabei, Protein-Protein-Interaktionen MYCN-vermittelt einzugehen. Die Daten zeigen, dass TCEAL1 als pro-transkriptioneller Faktor für die RNA-Polymerase II (RNAPII) -vermittelte Transkription fungiert. Genauer, TCEAL1 kontrolliert den Transkriptionsfaktor S-II (TFIIS), einen Faktor, der der RNAPII dabei hilft, die Transkription nach einem kurzen Pausieren („pausing“) fortzusetzen. Die Ergebnisse zei-gen, dass TCEAL1 den Elongationsfaktor TFIIS auf nicht-katalytische Weise von dem Chromatin von hochexprimierten Genen verdrängt. Dies ist darin begründet, dass die Funkti-on von TFIIS bei der Transkription reguliert werden muss. TCEAL1 gleicht übermäßiges Zurückwandern der RNAPII und die vorzeitige Beendigung der Transkription, das durch TFIIS vermittelt wird, aus. Diese Arbeit gibt Aufschluss über die stöchiometrische Kontrolle des TFIIS-Bedarfs bei der Transkriptionsregulation durch den USP11-TCEAL1-USP7-Komplex. Dieser Komplex schützt die RNAPII vor der TFIIS-vermittelter Termination der Transkription und trägt zur Regulierung einer produktiven Transkription hochaktiver Gene im Neuroblastom bei. KW - Transkription KW - N-Myc KW - Transcription Regulation KW - Pause Release KW - Ubiquitin Specific Protease 11 KW - transcription elongation factor A (SII)-like 1 (TCEAL1) KW - RNA Polymerase II (RNAPII) KW - Transcriptional Stress Response Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-360544 ER - TY - THES A1 - Wußmann, Maximiliane T1 - Humane organotypische 3D Modelle des Malignen Melanoms als in vitro Testsystem für die Bewertung der Wirksamkeit von anti-Tumor Therapeutika T1 - Human organotypic 3D models of malignant melanoma as an in vitro test system to evaluate the efficacy of anti-tumor therapeutics N2 - Das maligne Melanom, eine der seltensten, aber gleichzeitig auch die tödlichste dermatologische Malignität, gekennzeichnet durch die Neigung zu einer frühen Metastasierung sowie die rasche Entwicklung von Therapieresistenzen, zählt zu den Tumorentitäten mit dem höchsten Anstieg der Inzidenz weltweit. Mausmodelle werden häufig verwendet, um die Melanomagenese zu erforschen und neue effektive therapeutische Strategien zu entwickeln, spiegeln die menschliche Physiologie allerdings nur unzureichend wider. In zweidimensionalen (2D) Zellkulturen mangelt es dagegen an wichtigen Komponenten der Mikroumgebung des Tumors und dem dreidimensionalen Gewebekontext. Um dieses Manko zu beheben und die Entwicklung von auf den Menschen übertragbaren Tumormodellen in der onkologischen Forschung voranzutreiben, wurde als Alternative zu Zellkulturen und Tierversuchen humane organotypische dreidimensionale (3D) Melanom-Modelle als in vitro Testsystem für die Bewertung der Wirksamkeit von anti-Tumor Therapeutika entwickelt. Im Zuge dieser Arbeit konnte das in vitro Melanom-Modell entscheidend weiterentwickelt werden. So konnten Modelle unterschiedlichster Komplexität etabliert werden, wobei abhängig von der Fragestellung einfachere epidermale bis hin zu unterschiedlich komplexen Vollhautmodellen Anwendung finden. Durch Simulation der Tumor-Mikroumgebung eignen sich diese zur präklinischen Validierung neuer Tumor-Therapeutika, sowie der Erforschung pathologischer Vorgänge, von der Tumor-Formierung bis zur Metastasierung. Zudem konnten erfolgreich unterschiedlichste humane Melanomzelllinien ins Modell integriert werden; dadurch, dass sich diese durch ihre Treibermutationen, die zur Krankheitsentstehung beitragen, unterscheiden, stellen sie unterschiedliche Ansprüche an potentielle therapeutische Angriffspunkte und ermöglichen das Widerspiegeln vieler Melanom-Subtypen im Modell. Ferner ist es möglich, verschiedene Stadien der Tumor-Entwicklung über die Zugabe von Melanomzellen in Einzelsuspension bzw. von Melanom-Sphäroiden widerzuspiegeln. Es konnte für bestimmte Therapie-Ansätze, wie zielgerichtete Therapien, z.B. die Gabe von sich in der Klinik im Einsatz befindlicher BRAF-/MEK-Inhibitoren, gezeigt werden, dass sich die etablierten Modelle hervorragend als präklinische Testsysteme zur Wirksamkeitsbewertung eignen. Zudem bieten sich einzigartige Möglichkeiten, um die Interaktion humaner Tumorzellen und gesunder Zellen in einem Gewebeverband zu untersuchen. Ferner konnten drei neue technische Analyse-Verfahren zur nicht-invasiven Detektion der Tumor- Pro- und Regression, Beurteilung der Wirksamkeit von potenziellen Anti-Tumor-Therapien sowie der Evaluierung des Tumor-Metabolismusses implementiert werden. Perspektivisch ermöglichen immun-kompetente Melanom-Modelle die Austestung neuer Immun- und Zelltherapien in einem voll humanen System; gleichzeitig leisten die etablierten Modelle einen signifikanten Beitrag zur Reduktion von Tierexperimenten. N2 - Malignant melanoma, one of the rarest but also the most lethal dermatological malignancies, characterized by a propensity for early metastasis as well as the rapid development of therapy resistance, is among the tumor entities with the highest increase in incidence worldwide. Mouse models are widely used to study melanomagenesis and develop new effective therapeutic strategies, but do not adequately reflect human physiology. In contrast, twodimensional (2D) cell cultures lack important components of the tumor microenvironment and three-dimensional tissue context. To address this shortcoming and to advance the development of human-transferable tumor models in oncology research, human organotypic three-dimensional (3D) models of malignant melanoma were developed as an alternative to cell cultures and animal experiments as an in vitro test system for evaluating the efficacy of anti-tumor therapeutics. In the course of this work, the in vitro melanoma model could be significantly further developed. Thus, melanoma models of different complexity could be established, with simpler epidermal to differently complex full skin models being applied, depending on the research question. By simulating the tumor microenvironment, these are suitable for the preclinical validation of new tumor therapeutics, as well as the study of pathological processes, from tumor shaping to metastasis. In addition, a wide variety of human melanoma cell lines have been successfully integrated into the model; by differing in their driver mutations that contribute to disease development, they pose different requirements for potential therapeutic targets and allow many melanoma subtypes to be reflected in the model. Furthermore, it is possible to reflect different stages of tumor development via the addition of melanoma cells in single suspension or melanoma spheroids. For certain therapeutic approaches in malignant melanoma, such as targeted therapies, e.g. the administration of BRAF/MEK inhibitors currently in use in the clinic, it could be shown that the established models are excellently suited as preclinical test systems for efficacy evaluation. In addition, unique opportunities are provided to study the interaction of human tumor cells and healthy cells in a tissue composite. Furthermore, three new technical analysis methods for non-invasive detection of tumor progression and regression, assessment of efficacy of potential anti-tumor therapies, and evaluation of tumor metabolism could be implemented. In perspective, immune-competent melanoma models enable the testing of new immune and cell therapies in a fully human system; at the same time, the established models contribute significantly to the reduction of animal experiments. KW - Melanom KW - In vitro KW - anti-Tumor Therapeutika KW - Wirksamkeitsbewertung KW - 3D Modell KW - Dreidimensionales Modell Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-361005 ER - TY - THES A1 - Adhikari, Bikash T1 - Targeted degradation of Myc-interacting oncoproteins T1 - Gezielte Degradation von mit Myc interagierenden Onkoproteinen N2 - The hallmark oncoprotein Myc is a major driver of tumorigenesis in various human cancer entities. However, Myc’s structural features make it challenging to develop small molecules against it. A promising strategy to indirectly inhibit the function of Myc is by targeting its interactors. Many Myc-interacting proteins have reported scaffolding functions which are difficult to target using conventional occupancy- driven inhibitors. Thus, in this thesis, the proteolysis targeting chimera (PROTAC) approach was used to target two oncoproteins interacting with Myc which promote the oncogenicity of Myc, Aurora-A and WDR5. PROTACs are bifunctional small molecules that bind to the target protein with one ligand and recruit a cellular E3- ligase with the other ligand to induce target degradation via the ubiquitin- proteasome system. So far, the most widely used E3-ligases for PROTAC development are Cereblon (CRBN) and von Hippel–Lindau tumor suppressor (VHL). Furthermore, there are cases of incompatibility between some E3-ligases and proteins to bring about degradation. Hence there is a need to explore new E3- ligases and a demand for a tool to predict degradative E3-ligases for the target protein in the PROTAC field. In the first part, a highly specific mitotic kinase Aurora-A degrader, JB170, was developed. This compound utilized Aurora-A inhibitor alisertib as the target ligand and thalidomide as the E3-ligase CRBN harness. The specificity of JB170 and the ternary complex formation was supported by the interactions between Aurora-A and CRBN. The PROTAC-mediated degradation of Aurora-A induced a distinct S- phase defect rather than mitotic arrest, shown by its catalytic inhibition. The finding demonstrates that Aurora-A has a non-catalytic role in the S-phase. Furthermore, the degradation of Aurora-A led to apoptosis in various cancer cell lines. In the second part, two different series of WDR5 PROTACs based on two protein- protein inhibitors of WDR5 were evaluated. The most efficient degraders from both series recruited VHL as a E3-ligase and showed partial degradation of WDR5. In addition, the degradation efficiency of the PROTACs was significantly affected by the linker nature and length, highlighting the importance of linker length and composition in PROTAC design. The degraders showed modest proliferation defects at best in cancer cell lines. However, overexpression of VHL increased the degradation efficiency and the antiproliferative effect of the PROTACs. In the last part, a rapamycin-based assay was developed to predict the degradative E3-ligase for a target. The assay was validated using the WDR5/VHL and Aurora- A/CRBN pairs. The result that WDR5 is degraded by VHL but not CRBN and Aurora-A is degraded by CRBN, matches observations made with PROTACs. This technique will be used in the future to find effective tissue-specific and essential E3-ligases for targeted degradation of oncoproteins using PROTACs. Collectively, the work presented here provides a strategy to improve PROTAC development and a starting point for developing Aurora-A and WDR5 PROTACs for cancer therapy. N2 - Das Onkoprotein Myc ist ein wichtiger Faktor bei der Tumorentstehung in verschiedenen menschlichen Krebsarten. Die strukturellen Merkmale von Myc machen es jedoch schwierig, kleine Moleküle gegen dieses Protein zu entwickeln. Eine vielversprechende Strategie zur indirekten Hemmung der Funktion von Myc besteht darin, auf seine Interaktoren abzuzielen. Viele Proteine, die mit Myc interagieren, haben Gerüstfunktionen, die mit herkömmlichen Inhibitoren nur schwer zu hemmen sind. Daher wurde in dieser Arbeit der PROTAC-Ansatz (Proteolysis Targeting Chimera) verwendet, um zwei Onkoproteine, die mit Myc interagieren und die Onkogenität von Myc fördern, ins Visier zu nehmen: Aurora-A und WDR5. PROTACs sind bifunktionale kleine Moleküle, die mit einem Liganden an das Zielprotein binden und mit dem anderen Liganden eine zelluläre E3-Ligase rekrutieren, um den Abbau des Zielproteins über das Ubiquitin-Proteasom-System einzuleiten. Die bisher am häufigsten verwendeten E3-Ligasen für die Entwicklung von PROTACs sind Cereblon (CRBN) und der von Hippel-Lindau-Tumorsuppressor (VHL). Außerdem gibt es Fälle von Inkompatibilität zwischen einigen E3-Ligasen und Proteinen, die abgebaut werden sollen. Daher besteht die Notwendigkeit, neue E3-Ligasen zu erforschen und Werkzeuge zur Vorhersage abbauender E3-Ligasen für das Zielprotein zu entwickeln. Im ersten Teil wurde ein hochspezifischer Degrader der mitotischen Kinase Aurora-A, JB170, entwickelt. Bei dieser Verbindung wurde der Aurora-A-Inhibitor Alisertib als Zielligand und Thalidomid als Binder für die E3-Ligase CRBN verwendet. Die Spezifität von JB170 und die ternäre Komplexbildung wurden durch die Wechselwirkungen zwischen Aurora-A und CRBN unterstützt. Der durch PROTAC vermittelte Abbau von Aurora-A führte zu einem deutlichen Defekt in der S-Phase und nicht zu einem mitotischen Stillstand, wie es für dessen katalytische Hemmung beobachtet wurde. Dies zeigt, dass Aurora-A eine nicht-katalytische Funktion in der S-Phase hat. Außerdem führte der Abbau von Aurora-A in verschiedenen Krebszelllinien zur Apoptose. Im zweiten Teil wurden zwei verschiedene Serien von WDR5 PROTACs auf der Grundlage von zwei Protein-Protein-Inhibitoren von WDR5 untersucht. Die effizientesten Degrader aus beiden Serien rekrutierten VHL als E3-Ligase und zeigten einen teilweisen Abbau von WDR5. Darüber hinaus wurde die Abbaueffizienz der PROTACs erheblich von der Art und Länge des Linkers beeinflusst, was die Bedeutung der Linkerlänge und -zusammensetzung bei der Entwicklung von PROTACs unterstreicht. Die Abbauprodukte zeigten bestenfalls bescheidene Proliferationsdefekte in Krebszelllinien. Eine Überexpression von VHL erhöhte jedoch die Abbaueffizienz und den antiproliferativen Effekt der PROTACs. Im letzten Teil wurde ein auf Rapamycin basierender Assay entwickelt, um die abbauende E3-Ligase für ein Target vorherzusagen. Der Assay wurde anhand der Paare WDR5/VHL und Aurora-A/CRBN validiert. Das Ergebnis, dass WDR5 von VHL, aber nicht von CRBN abgebaut wird und Aurora-A von CRBN abgebaut wird, stimmt mit den Beobachtungen überein, die mit PROTACs gemacht wurden. Diese Technik wird in Zukunft eingesetzt werden, um wirksame gewebespezifische und essentielle E3-Ligasen für den gezielten Abbau von Onkoproteinen mit Hilfe von PROTACs zu finden. Insgesamt bieten die hier vorgestellten Arbeiten eine Strategie zur Verbesserung der PROTAC-Entwicklung und einen Ausgangspunkt für die Entwicklung von Aurora-A- und WDR5-PROTACs für die Krebstherapie. KW - Degradation KW - PROTACs KW - Oncoprotein KW - Cancer KW - Onkoprotein Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-317326 ER - TY - THES A1 - Bakirci, Ezgi T1 - Development of \(In\) \(vitro\) Models for Tissue Engineering Applications Using a High-Resolution 3D Printing Technology T1 - Entwicklung von \(In\) \(vitro\)-Modellen für Tissue-Engineering-Anwendungen mithilfe einer hochauflösenden 3D-Drucktechnologie N2 - In vitro models mimic the tissue-specific anatomy and play essential roles in personalized medicine and disease treatments. As a sophisticated manufacturing technology, 3D printing overcomes the limitations of traditional technologies and provides an excellent potential for developing in vitro models to mimic native tissue. This thesis aims to investigate the potential of a high-resolution 3D printing technology, melt electrowriting (MEW), for fabricating in vitro models. MEW has a distinct capacity for depositing micron size fibers with a defined design. In this thesis, three approaches were used, including 1) extending the MEW polymer library for different biomedical applications, 2) developing in vitro models for evaluation of cell growth and migration toward the different matrices, and 3) studying the effect of scaffold designs and biochemical cues of microenvironments on cells. First, we introduce the MEW processability of (AB)n and (ABAC)n segmented copolymers, which have thermally reversible network formulation based on physical crosslinks. Bisurea segments are combined with hydrophobic poly(dimethylsiloxane) (PDMS) or hydrophilic poly(propylene oxide)-poly(ethylene oxide)-poly(propylene oxide) (PPO-PEG-PPO) segments to form the (AB)n segmented copolymers. (ABAC)n segmented copolymers contain all three segments: in addition to bisurea, both hydrophobic and hydrophilic segments are available in the same polymer chain, resulting in tunable mechanical and biological behaviors. MEW copolymers either support cells attachment or dissolve without cytotoxic side effects when in contact with the polymers at lower concentrations, indicating that this copolymer class has potential in biological applications. The unique biological and surface properties, transparency, adjustable hydrophilicity of these copolymers could be beneficial in several in vitro models. The second manuscript addresses the design and development of a melt electrowritten competitive 3D radial migration device. The approach differs from most of the previous literature, as MEW is not used here to produce cell invasive scaffolds but to fabricate an in vitro device. The device is utilized to systematically determine the matrix which promotes cell migration and growth of glioblastoma cells. The glioblastoma cell migration is tested on four different Matrigel concentrations using a melt electrowritten radial device. The glioblastoma U87 cell growth and migration increase at Matrigel concentrations 6 and 8 mg mL-1 In the development of this radial device, the accuracy, and precision of melt electrowritten circular shapes were investigated. The results show that the printing speed and design diameter are essential parameters for the accuracy of printed constructs. It is the first instance where MEW is used for the production of in vitro devices. The influence of biochemical cues and scaffold designs on astrocytes and glioblastoma is investigated in the last manuscript. A fiber comprising the box and triangle-shaped pores within MEW scaffolds are modified with biochemical cues, including RGD and IKVAV peptides using a reactive NCO-sP(EO-stat-PO) macromer. The results show that astrocytes and glioblastoma cells exhibit different phenotypes on scaffold designs and peptide-coated scaffolds. N2 - In-vitro-Modelle sind Werkzeuge, die die gewebespezifische Anatomie nachbilden und eine wesentliche Rolle in der personalisierten Medizin und bei der Behandlung von Krankheiten spielen. Als hochentwickelte, multifunktionale Fertigungstechnologie überwindet der 3D-Druck die Grenzen herkömmlicher Technologien und bietet ein hervorragendes Potenzial für die Herstellung von In-vitro-Modellen. Der 3D-Druck ist eine der vielversprechendsten Techniken, um biologische Materialien in einer komplexen Anordnung zusammenzusetzen, die das natürliche Gewebe nachahmt. In dieser Arbeit soll das Potenzial der hochauflösenden 3D-Drucktechnologie melt electrowriting (MEW), für die Herstellung von In-vitro-Modellen untersucht werden. Wir konzentrieren uns auf drei Ansätze: 1) die Erweiterung der MEW-Polymerbibliothek für verschiedene biomedizinische Anwendungen, 2) die Entwicklung von In-vitro-Modellen zur Bewertung des Zellwachstums und der Zellmigration in Richtung der verschiedenen Matrizes und 3) die Untersuchung der Auswirkungen von MEW-Gerüstdesigns und biochemischen Faktoren der Mikroumgebung auf Zellen. Zunächst haben wir die MEW-Verarbeitbarkeit von segmentierten (AB)n- und (ABAC)n-Copolymeren vorgestellt, die eine thermisch reversible Netzwerkformulierung auf der Grundlage physikalischer Vernetzungen aufweisen. Bisurea-Segmente werden mit hydrophoben hydrophobic poly(dimethyl siloxane) (PDMS) oder hydrophilen poly(propylene oxide)-poly(ethylene oxide)-poly(propylene oxide) (PPO-PEG-PPO) Segmenten kombiniert, um die (AB)n segmentierten Copolymere zu bilden. Segmentierte (ABAC)n-Copolymere enthalten alle drei Segmente: Zusätzlich zu den Bisurea-Segmenten sind sowohl hydrophobe als auch hydrophile Segmente in derselben Polymerkette vorhanden, was den segmentierten (ABAC)n-Copolymeren abstimmbare mechanische und biologische Eigenschaften verleiht. MEW-Copolymere unterstützten entweder die Anhaftung an Zellen oder lösten sich ohne zytotoxische Nebenwirkungen auf, wenn sie in niedrigeren Konzentrationen mit ihnen in Berührung kamen, was darauf hindeutet, dass diese Copolymerklasse über umfassende biologische Eigenschaften verfügt. Die einzigartigen biologischen Eigenschaften und Oberflächeneigenschaften, die Transparenz und die einstellbare Hydrophilie dieser Copolymere könnten in verschiedenen In-vitro-Modellen von Vorteil sein. Das zweite Manuskript befasst sich mit einem durch MEW hergestellten wettbewerbsfähigen 3D-Radialmigrationsdesign. Der Ansatz unterscheidet sich vom Großteil der MEW-Literatur, da MEW nicht zur Herstellung von invasiven Zellgerüsten verwendet wurde, sondern zur Herstellung eines In-vitro-Designs diente. Das Design wurde verwendet, um systematisch die Matrix zu bestimmen, die die Zellmigration und das Wachstum von Glioblastomzellen fördert. Die Migration der Glioblastomzellen wurde auf vier verschiedenen Matrigel-Konzentrationen unter Verwendung einer durch MEW hergestellten Radialvorrichtung getestet. Das Wachstum und die Migration der Glioblastomzellen U87 nahmen bei Matrigelkonzentrationen von 6 und 8 mg mL-1 zu. Wir untersuchten auch die Genauigkeit und Präzision der durch MEW erzeugten Kreisformen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Druckgeschwindigkeit und der Designdurchmesser wesentliche Parameter für die Genauigkeit der gedruckten Konstrukte sind. Die Arbeit ist die erste Studie, die MEW für die Herstellung von In-vitro-Modellen verwendet. Im letzten Manuskript wurde der Einfluss von biochemische Funktionalisierung in Kombination mit Gerüstdesigns auf Astrozyten und Glioblastome untersucht. Die kastenförmigen und achteckigen MEW-Gerüste wurden mit biochemischen Wirkstoffen modifiziert, darunter RGD- und IKVAV-Peptide unter Verwendung von reaktivem NCO-sP(EO-stat-PO). Wir fanden heraus, dass Astrozyten und Glioblastomzellen unterschiedliche Phänotypen auf den verschiedenen Designs und mit Peptiden beschichteten Gerüsten aufweisen. KW - Melt electrowriting KW - 3D-Druck KW - 3D printing KW - In vitro model Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-251645 ER - TY - RPRT A1 - Männel, Jonathan A1 - Borschinsky, Erik A1 - Kayal, Hakan A1 - Neumann, Tobias A1 - Riegler, Clemens T1 - SATEX: Extraterrestrik mit Kleinsatelliten - Kurzbericht N2 - Dieser Kurzbericht beleuchtet die Einsatzmöglichkeiten von Kleinsatelliten in der extraterrestrischen Forschung und zeigt auf welche technologischen Herausforderungen sich bei ihrem Einsatz ergeben. Die präsentierten Ergebnisse sind Teil der SATEX Untersuchung (FKZ 50OO2222). In diesem Dokument werden zunächst die allgemeinen Einsatzmöglichkeiten von Kleinsatelliten in der Extraterrestrik anhand ausgewählter Beispielmissionen beleuchtet. Daraufhin erfolgt die Erörterung spezifischer technischer Herausforderungen und Umweltbedingungen bei cislunaren und interplanetaren Kleinsatellitenmissionen, gefolgt von einer kurzen Präsentation von Nutzerwünsche aus Deutschland für Missionen zur Erforschung des Weltraums. Zum Abschluss werden zehn konkrete, im Rahmen der Untersuchung ermittelte, Missionsideen vorgestellt und bewertet. Schließlich erfolgt die Zusammenfassung der wichtigsten Erkenntnisse und Empfehlungen. KW - Extraterrestrische Forschung KW - Kleinsatellit KW - Stand von Wissenschaft und Technik KW - Satellitentechnik KW - cislunar KW - technische Herausforderungen KW - Kleinsatellitenmissionen Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-363256 N1 - In der Datei ist es zu einem Fehler bei der Darstellung einer Abbildung gekommen. Eine korrigierte Version finden Sie unter https://doi.org/10.25972/OPUS-36979 ER - TY - RPRT A1 - Männel, Jonathan A1 - Borschinsky, Erik A1 - Kayal, Hakan A1 - Neumann, Tobias A1 - Riegler, Clemens T1 - SATEX: Extraterrestrik mit Kleinsatelliten - Kurzbericht N2 - Dieser Kurzbericht beleuchtet die Einsatzmöglichkeiten von Kleinsatelliten in der extraterrestrischen Forschung und zeigt auf welche technologischen Herausforderungen sich bei ihrem Einsatz ergeben. Die präsentierten Ergebnisse sind Teil der SATEX Untersuchung (FKZ 50OO2222). In diesem Dokument werden zunächst die allgemeinen Einsatzmöglichkeiten von Kleinsatelliten in der Extraterrestrik anhand ausgewählter Beispielmissionen beleuchtet. Daraufhin erfolgt die Erörterung spezifischer technischer Herausforderungen und Umweltbedingungen bei cislunaren und interplanetaren Kleinsatellitenmissionen, gefolgt von einer kurzen Präsentation von Nutzerwünsche aus Deutschland für Missionen zur Erforschung des Weltraums. Zum Abschluss werden zehn konkrete, im Rahmen der Untersuchung ermittelte, Missionsideen vorgestellt und bewertet. Schließlich erfolgt die Zusammenfassung der wichtigsten Erkenntnisse und Empfehlungen. T3 - Raumfahrttechnik und Extraterrestrik - 5 KW - Extraterrestrische Forschung KW - Kleinsatellit KW - Stand von Wissenschaft und Technik KW - Satellitentechnik KW - cislunar KW - technische Herausforderungen KW - Kleinsatellitenmissionen Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-369793 N1 - Ursprüngliche Version unter https://doi.org/10.25972/OPUS-36325 ET - korrigierte Version ER - TY - JOUR A1 - Snaebjornsson, Marteinn T A1 - Schulze, Almut T1 - Non-canonical functions of enzymes facilitate cross-talk between cell metabolic and regulatory pathways JF - Experimental & Molecular Medicine N2 - The metabolic rewiring that occurs during cell transformation is a hallmark of cancer. It is diverse in different cancers as it reflects different combinations of oncogenic drivers, tumor suppressors, and the microenvironment. Metabolic rewiring is essential to cancer as it enables uncontrolled proliferation and adaptation to the fluctuating availability of nutrients and oxygen caused by poor access to the vasculature due to tumor growth and a foreign microenvironment encountered during metastasis. Increasing evidence now indicates that the metabolic state in cancer cells also plays a causal role in tumor growth and metastasis, for example through the action of oncometabolites, which modulate cell signaling and epigenetic pathways to promote malignancy. In addition to altering the metabolic state in cancer cells, some multifunctional enzymes possess non-metabolic functions that also contribute to cell transformation. Some multifunctional enzymes that are highly expressed in cancer, such as pyruvate kinase M2 (PKM2), have non-canonical functions that are co-opted by oncogenic signaling to drive proliferation and inhibit apoptosis. Other multifunctional enzymes that are frequently downregulated in cancer, such as fructose-bisphosphatase 1 (FBP1), are tumor suppressors, directly opposing mitogenic signaling via their non-canonical functions. In some cases, the enzymatic and non-canonical roles of these enzymes are functionally linked, making the modulation of non-metabolic cellular processes dependent on the metabolic state of the cell. KW - cancer metabolism Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-238763 VL - 50 ER - TY - JOUR A1 - Sirtl, Simon A1 - Knoll, Gertrud A1 - Dieu Thuy, Trinh A1 - Lang, Isabell A1 - Siegmund, Daniela A1 - Gross, Stefanie A1 - Schuler-Thurner, Beatrice A1 - Neubert, Patrick A1 - Jantsch, Jonathan A1 - Wajant, Harald A1 - Ehrenschwender, Martin T1 - Hypertonicity-enforced BCL-2 addiction unleashes the cytotoxic potential of death receptors JF - Oncogene N2 - Attempts to exploit the cytotoxic activity of death receptors (DR) for treating cancer have thus far been disappointing. DR activation in most malignant cells fails to trigger cell death and may even promote tumor growth by activating cell death-independent DR-associated signaling pathways. Overcoming apoptosis resistance is consequently a prerequisite for successful clinical exploitation of DR stimulation. Here we show that hyperosmotic stress in the tumor microenvironment unleashes the deadly potential of DRs by enforcing BCL-2 addiction of cancer cells. Hypertonicity robustly enhanced cytotoxicity of tumor necrosis factor (TNF)-related apoptosis-inducing ligand (TRAIL) and other DR ligands in various cancer entities. Initial events in TRAIL DR signaling remained unaffected, but hypertonic conditions unlocked activation of the mitochondrial death pathway and thus amplified the apoptotic signal. Mechanistically, we demonstrate that hyperosmotic stress imposed a BCL-2-addiction on cancer cells to safeguard the integrity of the outer mitochondrial membrane (OMM), essentially exhausting the protective capacity of BCL-2-like pro-survival proteins. Deprivation of these mitochondrial safeguards licensed DR-generated truncated BH3-interacting domain death agonist (tBID) to activate BCL-2-associated X protein (BAX) and initiated mitochondrial outer membrane permeabilization (MOMP). Our work highlights that hyperosmotic stress in the tumor environment primes mitochondria for death and lowers the threshold for DR-induced apoptosis. Beyond TRAIL-based therapies, our findings could help to strengthen the efficacy of other apoptosis-inducing cancer treatment regimens. KW - apoptosis KW - cancer microenvironment KW - cytokines Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-238327 VL - 37 ER - TY - JOUR A1 - Stegmann, Yannik A1 - Reicherts, Philipp A1 - Andreatta, Marta A1 - Pauli, Paul A1 - Wieser, Matthias J. T1 - The effect of trait anxiety on attentional mechanisms in combined context and cue conditioning and extinction learning JF - Scientific Reports N2 - Sensory processing and attention allocation are shaped by threat, but the role of trait-anxiety in sensory processing as a function of threat predictability remains incompletely understood. Therefore, we measured steady-state visual evoked potentials (ssVEPs) as an index of sensory processing of predictable and unpredictable threat cues in 29 low (LA) and 29 high (HA) trait-anxious participants during a modified NPU-paradigm followed by an extinction phase. Three different contextual cues indicated safety (N), predictable (P) or unpredictable threat (U), while foreground cues signalled shocks in the P-condition only. All participants allocated increased attentional resources to the central P-threat cue, replicating previous findings. Importantly, LA individuals exhibited larger ssVEP amplitudes to contextual threat (U and P) than to contextual safety cues, while HA individuals did not differentiate among contextual cues in general. Further, HA exhibited higher aversive ratings of all contexts compared to LA. These results suggest that high trait-anxious individuals might be worse at discriminating contextual threat stimuli and accordingly overestimate the probability and aversiveness of unpredictable threat. These findings support the notion of aberrant sensory processing of unpredictable threat in anxiety disorders, as this processing pattern is already evident in individuals at risk of these disorders. KW - attention KW - fear conditioning Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-239394 VL - 9 ER - TY - JOUR A1 - Sommerfeld, Andreas A1 - Senf, Cornelius A1 - Buma, Brian A1 - D'Amato, Anthony W. A1 - Després, Tiphaine A1 - Díaz-Hormazábal, Ignacio A1 - Fraver, Shawn A1 - Frelich, Lee E. A1 - Gutiérrez, Álvaro G. A1 - Hart, Sarah J. A1 - Harvey, Brian J. A1 - He, Hong S. A1 - Hlásny, Tomáš A1 - Holz, Andrés A1 - Kitzberger, Thomas A1 - Kulakowski, Dominik A1 - Lindenmayer, David A1 - Mori, Akira S. A1 - Müller, Jörg A1 - Paritsis, Juan A1 - Perry, George L. W. A1 - Stephens, Scott L. A1 - Svoboda, Miroslav A1 - Turner, Monica G. A1 - Veblen, Thomas T. A1 - Seidl, Rupert T1 - Patterns and drivers of recent disturbances across the temperate forest biome JF - Nature Communications N2 - Increasing evidence indicates that forest disturbances are changing in response to global change, yet local variability in disturbance remains high. We quantified this considerable variability and analyzed whether recent disturbance episodes around the globe were consistently driven by climate, and if human influence modulates patterns of forest disturbance. We combined remote sensing data on recent (2001–2014) disturbances with in-depth local information for 50 protected landscapes and their surroundings across the temperate biome. Disturbance patterns are highly variable, and shaped by variation in disturbance agents and traits of prevailing tree species. However, high disturbance activity is consistently linked to warmer and drier than average conditions across the globe. Disturbances in protected areas are smaller and more complex in shape compared to their surroundings affected by human land use. This signal disappears in areas with high recent natural disturbance activity, underlining the potential of climate-mediated disturbance to transform forest landscapes. KW - forest ecology KW - forestry Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-239157 VL - 9 ER - TY - JOUR A1 - Shumilova, T. G. A1 - Lutoev, V. P. A1 - Isaenko, S. I. A1 - Kovalchuk, N. S. A1 - Makeev, B. A. A1 - Lysiuk, A. Yu. A1 - Zubov, A. A. A1 - Ernstson, K. T1 - Spectroscopic features of ultrahigh-pressure impact glasses of the Kara astrobleme JF - Scientific Reports N2 - The state of substances under ultrahigh pressures and temperatures (UHPHT) now raises a special interest as a matter existing under extreme conditions and as potential new material. Under laboratory conditions only small amounts of micrometer-sized matter are produced at a pressure up to 100 GPa and at room temperature. Simultaneous combination of ultrahigh pressures and temperatures in a lab still requires serious technological effort. Here we describe the composition and structure of the UHPHT vein-like impact glass discovered by us in 2015 on the territory of the Kara astrobleme (Russia) and compare its properties with impact glass from the Ries crater (Germany). A complex of structural and spectroscopic methods presents unusual high pressure marks of structural elements in 8-fold co-ordination that had been described earlier neither in synthetic nor natural glasses. The Kara natural UHPHT glasses being about 70 Ma old have well preserved initial structure, presenting some heterogeneity as a result of partial liquation and crystallization differentiation where an amorphous component is proposed to originate from low level polymerization. Homogeneous parts of the UHPHT glasses can be used to deepened fundamental investigation of a substance under extreme PT conditions and to technological studies for novel material creations. KW - glasses KW - mineralogy KW - phase transitions and critical phenomena Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-237983 VL - 8 ER - TY - JOUR A1 - Solimando, A G A1 - Brandl, A A1 - Mattenheimer, K A1 - Graf, C A1 - Ritz, M A1 - Ruckdeschel, A A1 - Stühmer, T A1 - Mokhtari, Z A1 - Rudelius, M A1 - Dotterweich, J A1 - Bittrich, M A1 - Desantis, V A1 - Ebert, R A1 - Trerotoli, P A1 - Frassanito, M A A1 - Rosenwald, A A1 - Vacca, A A1 - Einsele, H A1 - Jakob, F A1 - Beilhack, A T1 - JAM-A as a prognostic factor and new therapeutic target in multiple myeloma JF - Leukemia N2 - Cell adhesion in the multiple myeloma (MM) microenvironment has been recognized as a major mechanism of MM cell survival and the development of drug resistance. Here we addressed the hypothesis that the protein junctional adhesion molecule-A (JAM-A) may represent a novel target and a clinical biomarker in MM. We evaluated JAM-A expression in MM cell lines and in 147 MM patient bone marrow aspirates and biopsies at different disease stages. Elevated JAM-A levels in patient-derived plasma cells were correlated with poor prognosis. Moreover, circulating soluble JAM-A (sJAM-A) levels were significantly increased in MM patients as compared with controls. Notably, in vitro JAM-A inhibition impaired MM migration, colony formation, chemotaxis, proliferation and viability. In vivo treatment with an anti-JAM-A monoclonal antibody (αJAM-A moAb) impaired tumor progression in a murine xenograft MM model. These results demonstrate that therapeutic targeting of JAM-A has the potential to prevent MM progression, and lead us to propose JAM-A as a biomarker in MM, and sJAM-A as a serum-based marker for clinical stratification. KW - haematological cancer KW - myeloma Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-239069 VL - 32 ER - TY - JOUR A1 - Soltamov, V. A. A1 - Kasper, C. A1 - Poshakinskiy, A. V. A1 - Anisimov, A. N. A1 - Mokhov, E. N. A1 - Sperlich, A. A1 - Tarasenko, S. A. A1 - Baranov, P. G. A1 - Astakhov, G. V. A1 - Dyakonov, V. T1 - Excitation and coherent control of spin qudit modes in silicon carbide at room temperature JF - Nature Communications N2 - One of the challenges in the field of quantum sensing and information processing is to selectively address and coherently manipulate highly homogeneous qubits subject to external perturbations. Here, we present room-temperature coherent control of high-dimensional quantum bits, the so-called qudits, associated with vacancy-related spins in silicon carbide enriched with nuclear spin-free isotopes. In addition to the excitation of a spectrally narrow qudit mode at the pump frequency, several other modes are excited in the electron spin resonance spectra whose relative positions depend on the external magnetic field. We develop a theory of multipole spin dynamics and demonstrate selective quantum control of homogeneous spin packets with sub-MHz spectral resolution. Furthermore, we perform two-frequency Ramsey interferometry to demonstrate absolute dc magnetometry, which is immune to thermal noise and strain inhomogeneity. KW - quantum information KW - qubits Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-239149 VL - 10 ER - TY - JOUR A1 - Siegmund, Daniela A1 - Ehrenschwender, Martin A1 - Wajant, Harald T1 - TNFR2 unlocks a RIPK1 kinase activity-dependent mode of proinflammatory TNFR1 signaling JF - Cell Death & Disease N2 - TNF is not only a major effector molecule of PAMP/DAMP-activated macrophages, but also regulates macrophage function and viability. We recently demonstrated that TNFR2 triggers necroptosis in macrophages with compromised caspase activity by two cooperating mechanisms: induction of endogenous TNF with subsequent stimulation of TNFR1 and depletion of cytosolic TRAF2-cIAP complexes. Here we show that TNFR2 activation in caspase-inhibited macrophages results in the production of endogenous TNF and TNFR1 stimulation followed by upregulation of A20, TRAF1, IL-6, and IL-1β. Surprisingly, TNFR1-mediated induction of IL-6 and IL-1β was clearly evident in response to TNFR2 stimulation but occurred not or only weakly in macrophages selectively and directly stimulated via TNFR1. Moreover, TNFR2-induced TNFR1-mediated gene induction was largely inhibited by necrostatin-1, whereas upregulation of A20 and TRAF1 by direct and exclusive stimulation of TNFR1 remained unaffected by this compound. Thus, treatment with TNFR2/ZVAD enables TNFR1 in macrophages to stimulate gene induction via a pathway requiring RIPK1 kinase activity. TNFR2/ZVAD-induced production of IL-6 and IL-1β was largely blocked in necroptosis-resistant MLKL- and RIPK3-deficient macrophages, whereas induction of A20 and TRAF1 remained unaffected. In sum, our results show that in caspase-inhibited macrophages TNFR2 not only triggers TNF/TNFR1-mediated necroptosis but also TNF/TNFR1-mediated RIPK3/MLKL-dependent and -independent gene induction. Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-238034 VL - 9 ER - TY - JOUR A1 - Vaeth, Martin A1 - Wang, Yin-Hu A1 - Eckstein, Miriam A1 - Yang, Jun A1 - Silverman, Gregg J. A1 - Lacruz, Rodrigo S. A1 - Kannan, Kasthuri A1 - Feske, Stefan T1 - Tissue resident and follicular Treg cell differentiation is regulated by CRAC channels JF - Nature Communications N2 - T regulatory (Treg) cells maintain immunological tolerance and organ homeostasis. Activated Treg cells differentiate into effector Treg subsets that acquire tissue-specific functions. Ca2+ influx via Ca2+ release-activated Ca2+ (CRAC) channels formed by STIM and ORAI proteins is required for the thymic development of Treg cells, but its function in mature Treg cells remains unclear. Here we show that deletion of Stim1 and Stim2 genes in mature Treg cells abolishes Ca2+ signaling and prevents their differentiation into follicular Treg and tissue-resident Treg cells. Transcriptional profiling of STIM1/STIM2-deficient Treg cells reveals that Ca2+ signaling regulates transcription factors and signaling pathways that control the identity and effector differentiation of Treg cells. In the absence of STIM1/STIM2 in Treg cells, mice develop a broad spectrum of autoantibodies and fatal multiorgan inflammation. Our findings establish a critical role of CRAC channels in controlling lineage identity and effector functions of Treg cells. KW - gene regulation in immune cells KW - lymphocytes KW - regulatory T cells KW - signal transduction Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-232148 VL - 10 ER - TY - JOUR A1 - Sulzer, David A1 - Cassidy, Clifford A1 - Horga, Guillermo A1 - Kang, Un Jung A1 - Fahn, Stanley A1 - Casella, Luigi A1 - Pezzoli, Gianni A1 - Langley, Jason A1 - Hu, Xiaoping P. A1 - Zucca, Fabio A. A1 - Isaias, Ioannis U. A1 - Zecca, Luigi T1 - Neuromelanin detection by magnetic resonance imaging (MRI) and its promise as a biomarker for Parkinson’s disease JF - npj Parkinson's Disease N2 - The diagnosis of Parkinson’s disease (PD) occurs after pathogenesis is advanced and many substantia nigra (SN) dopamine neurons have already died. Now that therapies to block this neuronal loss are under development, it is imperative that the disease be diagnosed at earlier stages and that the response to therapies is monitored. Recent studies suggest this can be accomplished by magnetic resonance imaging (MRI) detection of neuromelanin (NM), the characteristic pigment of SN dopaminergic, and locus coeruleus (LC) noradrenergic neurons. NM is an autophagic product synthesized via oxidation of catecholamines and subsequent reactions, and in the SN and LC it increases linearly during normal aging. In PD, however, the pigment is lost when SN and LC neurons die. As shown nearly 25 years ago by Zecca and colleagues, NM’s avid binding of iron provides a paramagnetic source to enable electron and nuclear magnetic resonance detection, and thus a means for safe and noninvasive measure in living human brain. Recent technical improvements now provide a means for MRI to differentiate between PD patients and age-matched healthy controls, and should be able to identify changes in SN NM with age in individuals. We discuss how MRI detects NM and how this approach might be improved. We suggest that MRI of NM can be used to confirm PD diagnosis and monitor disease progression. We recommend that for subjects at risk for PD, and perhaps generally for older people, that MRI sequences performed at regular intervals can provide a pre-clinical means to detect presymptomatic PD. Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-240207 VL - 4 ER - TY - JOUR A1 - Ullrich, M A1 - Weber, M A1 - Post, A M A1 - Popp, S A1 - Grein, J A1 - Zechner, M A1 - González, H Guerrero A1 - Kreis, A A1 - Schmitt, A G A1 - Üҫeyler, N A1 - Lesch, K-P A1 - Schuh, K T1 - OCD-like behavior is caused by dysfunction of thalamo-amygdala circuits and upregulated TrkB/ERK-MAPK signaling as a result of SPRED2 deficiency JF - Molecular Psychiatry N2 - Obsessive-compulsive disorder (OCD) is a common neuropsychiatric disease affecting about 2% of the general population. It is characterized by persistent intrusive thoughts and repetitive ritualized behaviors. While gene variations, malfunction of cortico-striato-thalamo-cortical (CSTC) circuits, and dysregulated synaptic transmission have been implicated in the pathogenesis of OCD, the underlying mechanisms remain largely unknown. Here we show that OCD-like behavior in mice is caused by deficiency of SPRED2, a protein expressed in various brain regions and a potent inhibitor of Ras/ERK-MAPK signaling. Excessive self-grooming, reflecting OCD-like behavior in rodents, resulted in facial skin lesions in SPRED2 knockout (KO) mice. This was alleviated by treatment with the selective serotonin reuptake inhibitor fluoxetine. In addition to the previously suggested involvement of cortico-striatal circuits, electrophysiological measurements revealed altered transmission at thalamo-amygdala synapses and morphological differences in lateral amygdala neurons of SPRED2 KO mice. Changes in synaptic function were accompanied by dysregulated expression of various pre- and postsynaptic proteins in the amygdala. This was a result of altered gene transcription and triggered upstream by upregulated tropomyosin receptor kinase B (TrkB)/ERK-MAPK signaling in the amygdala of SPRED2 KO mice. Pathway overactivation was mediated by increased activity of TrkB, Ras, and ERK as a specific result of SPRED2 deficiency and not elicited by elevated brain-derived neurotrophic factor levels. Using the MEK inhibitor selumetinib, we suppressed TrkB/ERK-MAPK pathway activity in vivo and reduced OCD-like grooming in SPRED2 KO mice. Altogether, this study identifies SPRED2 as a promising new regulator, TrkB/ERK-MAPK signaling as a novel mediating mechanism, and thalamo-amygdala synapses as critical circuitry involved in the pathogenesis of OCD. KW - molecular biology KW - neuroscience KW - physiology KW - psychiatric disorders Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-232096 VL - 23 ER - TY - JOUR A1 - Trautz, Florian A1 - Franke, Heike A1 - Bohnert, Simone A1 - Hammer, Niels A1 - Müller, Wolf A1 - Stassart, Ruth A1 - Tse, Rexson A1 - Zwirner, Johann A1 - Dreßler, Jan A1 - Ondruschka, Benjamin T1 - Survival-time dependent increase in neuronal IL-6 and astroglial GFAP expression in fatally injured human brain tissue JF - Scientific Reports N2 - Knowledge on trauma survival time prior to death following a lethal traumatic brain injury (TBI) may be essential for legal purposes. Immunohistochemistry studies might allow to narrow down this survival interval. The biomarkers interleukin-6 (IL-6) and glial fibrillary acidic protein (GFAP) are well known in the clinical setting for their usability in TBI prediction. Here, both proteins were chosen in forensics to determine whether neuronal or glial expression in various brain regions may be associated with the cause of death and the survival time prior to death following TBI. IL-6 positive neurons, glial cells and GFAP positive astrocytes all concordantly increase with longer trauma survival time, with statistically significant changes being evident from three days post-TBI (p < 0.05) in the pericontusional zone, irrespective of its definite cortical localization. IL-6 staining in neurons increases significantly in the cerebellum after trauma, whereas increasing GFAP positivity is also detected in the cortex contralateral to the focal lesion. These systematic chronological changes in biomarkers of pericontusional neurons and glial cells allow for an estimation of trauma survival time. Higher numbers of IL-6 and GFAP-stained cells above threshold values in the pericontusional zone substantiate the existence of fatal traumatic changes in the brain with reasonable certainty. KW - cell death in the nervous system KW - diagnostic markers KW - outcomes research Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-229037 VL - 9 ER - TY - JOUR A1 - Tylek, Tina A1 - Schilling, Tatjana A1 - Schlegelmilch, Katrin A1 - Ries, Maximilian A1 - Rudert, Maximilian A1 - Jakob, Franz A1 - Groll, Jürgen T1 - Platelet lysate outperforms FCS and human serum for co-culture of primary human macrophages and hMSCs JF - Scientific Reports N2 - In vitro co-cultures of different primary human cell types are pivotal for the testing and evaluation of biomaterials under conditions that are closer to the human in vivo situation. Especially co-cultures of macrophages and mesenchymal stem cells (MSCs) are of interest, as they are both present and involved in tissue regeneration and inflammatory reactions and play crucial roles in the immediate inflammatory reactions and the onset of regenerative processes, thus reflecting the decisive early phase of biomaterial contact with the host. A co-culture system of these cell types might thus allow for the assessment of the biocompatibility of biomaterials. The establishment of such a co-culture is challenging due to the different in vitro cell culture conditions. For human macrophages, medium is usually supplemented with human serum (hS), whereas hMSC culture is mostly performed using fetal calf serum (FCS), and these conditions are disadvantageous for the respective other cell type. We demonstrate that human platelet lysate (hPL) can replace hS in macrophage cultivation and appears to be the best option for co-cultivation of human macrophages with hMSCs. In contrast to FCS and hS, hPL maintained the phenotype of both cell types, comparable to that of their respective standard culture serum, as well as the percentage of each cell population. Moreover, the expression profile and phagocytosis activity of macrophages was similar to hS. KW - biomaterials – cells KW - tissue engineering Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-229174 VL - 9 ER - TY - JOUR A1 - Straub, Tobias A1 - Freudenberg, Marina A. A1 - Schleicher, Ulrike A1 - Bogdan, Christian A1 - Gasteiger, Georg A1 - Pircher, Hanspeter T1 - Bacterial coinfection restrains antiviral CD8 T-cell response via LPS-induced inhibitory NK cells JF - Nature Communications N2 - Infection of specific pathogen-free mice with lymphocytic choriomeningitis virus (LCMV) is a widely used model to study antiviral T-cell immunity. Infections in the real world, however, are often accompanied by coinfections with unrelated pathogens. Here we show that in mice, systemic coinfection with E. coli suppresses the LCMV-specific cytotoxic T-lymphocyte (CTL) response and virus elimination in a NK cell- and TLR2/4-dependent manner. Soluble TLR4 ligand LPS also induces NK cell-mediated negative CTL regulation during LCMV infection. NK cells in LPS-treated mice suppress clonal expansion of LCMV-specific CTLs by a NKG2D- or NCR1-independent but perforin-dependent mechanism. These results suggest a TLR4-mediated immunoregulatory role of NK cells during viral-bacterial coinfections. KW - Bacterial infection KW - infection KW - lymphocyte activation KW - viral infection Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-240075 VL - 9 ER - TY - JOUR A1 - Vujanić, Gordan M. A1 - Gessler, Manfred A1 - Ooms, Ariadne H. A. G. A1 - Collini, Paola A1 - Coulomb-l'Hermine, Aurore A1 - D'Hooghe, Ellen A1 - de Krijger, Ronald R. A1 - Perotti, Daniela A1 - Pritchard-Jones, Kathy A1 - Vokuhl, Christian A1 - van den Heuvel-Eibrink, Marry M. A1 - Graf, Norbert T1 - The UMBRELLA SIOP–RTSG 2016 Wilms tumour pathology and molecular biology protocol JF - Nature Reviews Urology N2 - On the basis of the results of previous national and international trials and studies, the Renal Tumour Study Group of the International Society of Paediatric Oncology (SIOP–RTSG) has developed a new study protocol for paediatric renal tumours: the UMBRELLA SIOP–RTSG 2016 protocol (the UMBRELLA protocol). Currently, the overall outcomes of patients with Wilms tumour are excellent, but subgroups with poor prognosis and increased relapse rates still exist. The identification of these subgroups is of utmost importance to improve treatment stratification, which might lead to reduction of the direct and late effects of chemotherapy. The UMBRELLA protocol aims to validate new prognostic factors, such as blastemal tumour volume and molecular markers, to further improve outcome. To achieve this aim, large, international, high-quality databases are needed, which dictate optimization and international harmonization of specimen handling and comprehensive sampling of biological material, refine definitions and improve logistics for expert review. To promote broad implementation of the UMBRELLA protocol, the updated SIOP–RTSG pathology and molecular biology protocol for Wilms tumours has been outlined, which is a consensus from the SIOP–RTSG pathology panel. KW - molecular biology KW - paediatric cancer KW - pathology KW - renal cancer Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-233265 VL - 15 ER - TY - JOUR A1 - Tan, Z. B. A1 - Elo, T. A1 - Puska, A. A1 - Sarkar, J. A1 - Lähteenmäki, P. A1 - Duerr, F. A1 - Gould, C. A1 - Molenkamp, L. W. A1 - Nagaev, K. E. A1 - Hakonen, P. J. T1 - Hanbury-Brown and Twiss exchange and non-equilibrium-induced correlations in disordered, four-terminal graphene-ribbon conductor JF - Scientific Reports N2 - We have investigated current-current correlations in a cross-shaped conductor made of graphene. The mean free path of charge carriers is on the order of the ribbon width which leads to a hybrid conductor where there is diffusive transport in the device arms while the central connection region displays near ballistic transport. Our data on auto and cross correlations deviate from the predictions of Landauer-Büttiker theory, and agreement can be obtained only by taking into account contributions from non-thermal electron distributions at the inlets to the semiballistic center, in which the partition noise becomes strongly modified. The experimental results display distinct Hanbury – Brown and Twiss (HBT) exchange correlations, the strength of which is boosted by the non-equilibrium occupation-number fluctuations internal to this hybrid conductor. Our work demonstrates that variation in electron coherence along atomically-thin, two-dimensional conductors has significant implications on their noise and cross correlation properties. KW - conductive hybrid KW - partition noise KW - occupation number fluctuations KW - current-current correlation KW - device arm Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-240348 VL - 8 ER - TY - JOUR A1 - Woodcock, B. A. A1 - Garratt, M. P. D. A1 - Powney, G. D. A1 - Shaw, R. F. A1 - Osborne, J. L. A1 - Soroka, J. A1 - Lindström, S. A. M. A1 - Stanley, D. A1 - Ouvrard, P. A1 - Edwards, M. E. A1 - Jauker, F. A1 - McCracken, M. E. A1 - Zou, Y. A1 - Potts, S. G. A1 - Rundlöf, M. A1 - Noriega, J. A. A1 - Greenop, A. A1 - Smith, H. G. A1 - Bommarco, R. A1 - van der Werf, W. A1 - Stout, J. C. A1 - Steffan-Dewenter, I. A1 - Morandin, L. A1 - Bullock, J. M. A1 - Pywell, R. F. T1 - Meta-analysis reveals that pollinator functional diversity and abundance enhance crop pollination and yield JF - Nature Communications N2 - How insects promote crop pollination remains poorly understood in terms of the contribution of functional trait differences between species. We used meta-analyses to test for correlations between community abundance, species richness and functional trait metrics with oilseed rape yield, a globally important crop. While overall abundance is consistently important in predicting yield, functional divergence between species traits also showed a positive correlation. This result supports the complementarity hypothesis that pollination function is maintained by non-overlapping trait distributions. In artificially constructed communities (mesocosms), species richness is positively correlated with yield, although this effect is not seen under field conditions. As traits of the dominant species do not predict yield above that attributed to the effect of abundance alone, we find no evidence in support of the mass ratio hypothesis. Management practices increasing not just pollinator abundance, but also functional divergence, could benefit oilseed rape agriculture. KW - agroecology KW - agriculture KW - ecosystem services KW - environmental sciences Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-233787 VL - 10 ER - TY - JOUR A1 - Went, Molly A1 - Sud, Amit A1 - Speedy, Helen A1 - Sunter, Nicola J. A1 - Försti, Asta A1 - Law, Philip J. A1 - Johnson, David C. A1 - Mirabella, Fabio A1 - Holroyd, Amy A1 - Li, Ni A1 - Orlando, Giulia A1 - Weinhold, Niels A1 - van Duin, Mark A1 - Chen, Bowang A1 - Mitchell, Jonathan S. A1 - Mansouri, Larry A1 - Juliusson, Gunnar A1 - Smedby, Karin E A1 - Jayne, Sandrine A1 - Majid, Aneela A1 - Dearden, Claire A1 - Allsup, David J. A1 - Bailey, James R. A1 - Pratt, Guy A1 - Pepper, Chris A1 - Fegan, Chris A1 - Rosenquist, Richard A1 - Kuiper, Rowan A1 - Stephens, Owen W. A1 - Bertsch, Uta A1 - Broderick, Peter A1 - Einsele, Hermann A1 - Gregory, Walter M. A1 - Hillengass, Jens A1 - Hoffmann, Per A1 - Jackson, Graham H. A1 - Jöckel, Karl-Heinz A1 - Nickel, Jolanta A1 - Nöthen, Markus M. A1 - da Silva Filho, Miguel Inacio A1 - Thomsen, Hauke A1 - Walker, Brian A. A1 - Broyl, Annemiek A1 - Davies, Faith E. A1 - Hansson, Markus A1 - Goldschmidt, Hartmut A1 - Dyer, Martin J. S. A1 - Kaiser, Martin A1 - Sonneveld, Pieter A1 - Morgan, Gareth J. A1 - Hemminki, Kari A1 - Nilsson, Björn A1 - Catovsky, Daniel A1 - Allan, James M. A1 - Houlston, Richard S. T1 - Genetic correlation between multiple myeloma and chronic lymphocytic leukaemia provides evidence for shared aetiology JF - Blood Cancer Journal N2 - The clustering of different types of B-cell malignancies in families raises the possibility of shared aetiology. To examine this, we performed cross-trait linkage disequilibrium (LD)-score regression of multiple myeloma (MM) and chronic lymphocytic leukaemia (CLL) genome-wide association study (GWAS) data sets, totalling 11,734 cases and 29,468 controls. A significant genetic correlation between these two B-cell malignancies was shown (Rg = 0.4, P = 0.0046). Furthermore, four of the 45 known CLL risk loci were shown to associate with MM risk and five of the 23 known MM risk loci associate with CLL risk. By integrating eQTL, Hi-C and ChIP-seq data, we show that these pleiotropic risk loci are enriched for B-cell regulatory elements and implicate B-cell developmental genes. These data identify shared biological pathways influencing the development of CLL and, MM and further our understanding of the aetiological basis of these B-cell malignancies. KW - cancer genetics KW - myeloma Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-233627 VL - 9 ER - TY - JOUR A1 - Wen, Lai A1 - Feil, Susanne A1 - Wolters, Markus A1 - Thunemann, Martin A1 - Regler, Frank A1 - Schmidt, Kjestine A1 - Friebe, Andreas A1 - Olbrich, Marcus A1 - Langer, Harald A1 - Gawaz, Meinrad A1 - de Wit, Cor A1 - Feil, Robert T1 - A shear-dependent NO-cGMP-cGKI cascade in platelets acts as an auto-regulatory brake of thrombosis JF - Nature Communications N2 - Mechanisms that limit thrombosis are poorly defined. One of the few known endogenous platelet inhibitors is nitric oxide (NO). NO activates NO sensitive guanylyl cyclase (NO-GC) in platelets, resulting in an increase of cyclic guanosine monophosphate (cGMP). Here we show, using cGMP sensor mice to study spatiotemporal dynamics of platelet cGMP, that NO-induced cGMP production in pre-activated platelets is strongly shear-dependent. We delineate a new mode of platelet-inhibitory mechanotransduction via shear-activated NO-GC followed by cGMP synthesis, activation of cGMP-dependent protein kinase I (cGKI), and suppression of Ca2+ signaling. Correlative profiling of cGMP dynamics and thrombus formation in vivo indicates that high cGMP concentrations in shear-exposed platelets at the thrombus periphery limit thrombosis, primarily through facilitation of thrombus dissolution. We propose that an increase in shear stress during thrombus growth activates the NO-cGMP-cGKI pathway, which acts as an auto-regulatory brake to prevent vessel occlusion, while preserving wound closure under low shear. KW - calcium signalling KW - fluorescence imaging KW - platelets KW - thrombosis Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-233616 VL - 9 ER - TY - JOUR A1 - Welz, M. A1 - Eickhoff, S. A1 - Abdullah, Z. A1 - Trebicka, J. A1 - Gartlan, K. H. A1 - Spicer, J. A. A1 - Demetris, A. J. A1 - Akhlaghi, H. A1 - Anton, M. A1 - Manske, K. A1 - Zehn, D. A1 - Nieswandt, B. A1 - Kurts, C. A1 - Trapani, J. A. A1 - Knolle, P. A1 - Wohlleber, D. A1 - Kastenmüller, W. T1 - Perforin inhibition protects from lethal endothelial damage during fulminant viral hepatitis JF - Nature Communications N2 - CD8 T cells protect the liver against viral infection, but can also cause severe liver damage that may even lead to organ failure. Given the lack of mechanistic insights and specific treatment options in patients with acute fulminant hepatitis, we develop a mouse model reflecting a severe acute virus-induced CD8 T cell-mediated hepatitis. Here we show that antigen-specific CD8 T cells induce liver damage in a perforin-dependent manner, yet liver failure is not caused by effector responses targeting virus-infected hepatocytes alone. Additionally, CD8 T cell mediated elimination of cross-presenting liver sinusoidal endothelial cells causes endothelial damage that leads to a dramatically impaired sinusoidal perfusion and indirectly to hepatocyte death. With the identification of perforin-mediated killing as a critical pathophysiologic mechanism of liver failure and the protective function of a new class of perforin inhibitor, our study opens new potential therapeutic angles for fulminant viral hepatitis. KW - cytotoxic T cells KW - hepatology KW - imaging the immune system KW - viral infection Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-233593 VL - 9 ER - TY - JOUR A1 - Walker, Brian A. A1 - Mavrommatis, Konstantinos A1 - Wardell, Christopher P. A1 - Ashby, T. Cody A1 - Bauer, Michael A1 - Davies, Faith A1 - Rosenthal, Adam A1 - Wang, Hongwei A1 - Qu, Pingping A1 - Hoering, Antje A1 - Samur, Mehmet A1 - Towfic, Fadi A1 - Ortiz, Maria A1 - Flynt, Erin A1 - Yu, Zhinuan A1 - Yang, Zhihong A1 - Rozelle, Dan A1 - Obenauer, John A1 - Trotter, Matthew A1 - Auclair, Daniel A1 - Keats, Jonathan A1 - Bolli, Niccolo A1 - Fulciniti, Mariateresa A1 - Szalat, Raphael A1 - Moreau, Phillipe A1 - Durie, Brian A1 - Stewart, A. Keith A1 - Goldschmidt, Hartmut A1 - Raab, Marc S. A1 - Einsele, Hermann A1 - Sonneveld, Pieter A1 - San Miguel, Jesus A1 - Lonial, Sagar A1 - Jackson, Graham H. A1 - Anderson, Kenneth C. A1 - Avet-Loiseau, Herve A1 - Munshi, Nikhil A1 - Thakurta, Anjan A1 - Morgan, Gareth T1 - A high-risk, Double-Hit, group of newly diagnosed myeloma identified by genomic analysis JF - Leukemia N2 - Patients with newly diagnosed multiple myeloma (NDMM) with high-risk disease are in need of new treatment strategies to improve the outcomes. Multiple clinical, cytogenetic, or gene expression features have been used to identify high-risk patients, each of which has significant weaknesses. Inclusion of molecular features into risk stratification could resolve the current challenges. In a genome-wide analysis of the largest set of molecular and clinical data established to date from NDMM, as part of the Myeloma Genome Project, we have defined DNA drivers of aggressive clinical behavior. Whole-genome and exome data from 1273 NDMM patients identified genetic factors that contribute significantly to progression free survival (PFS) and overall survival (OS) (cumulative R2 = 18.4% and 25.2%, respectively). Integrating DNA drivers and clinical data into a Cox model using 784 patients with ISS, age, PFS, OS, and genomic data, the model has a cumlative R2 of 34.3% for PFS and 46.5% for OS. A high-risk subgroup was defined by recursive partitioning using either a) bi-allelic TP53 inactivation or b) amplification (≥4 copies) of CKS1B (1q21) on the background of International Staging System III, comprising 6.1% of the population (median PFS = 15.4 months; OS = 20.7 months) that was validated in an independent dataset. Double-Hit patients have a dire prognosis despite modern therapies and should be considered for novel therapeutic approaches. KW - cancer genomics KW - risk factors Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-233299 VL - 33 ER - TY - JOUR A1 - Wegert, Jenny A1 - Vokuhl, Christian A1 - Collord, Grace A1 - Del Castillo Velasco-Herrera, Martin A1 - Farndon, Sarah J. A1 - Guzzo, Charlotte A1 - Jorgensen, Mette A1 - Anderson, John A1 - Slater, Olga A1 - Duncan, Catriona A1 - Bausenwein, Sabrina A1 - Streitenberger, Heike A1 - Ziegler, Barbara A1 - Furtwängler, Rhoikos A1 - Graf, Norbert A1 - Stratton, Michael R. A1 - Campbell, Peter J. A1 - Jones, David TW A1 - Koelsche, Christian A1 - Pfister, Stefan M. A1 - Mifsud, William A1 - Sebire, Neil A1 - Sparber-Sauer, Monika A1 - Koscielniak, Ewa A1 - Rosenwald, Andreas A1 - Gessler, Manfred A1 - Behjati, Sam T1 - Recurrent intragenic rearrangements of EGFR and BRAF in soft tissue tumors of infants JF - Nature Communications N2 - Soft tissue tumors of infancy encompass an overlapping spectrum of diseases that pose unique diagnostic and clinical challenges. We studied genomes and transcriptomes of cryptogenic congenital mesoblastic nephroma (CMN), and extended our findings to five anatomically or histologically related soft tissue tumors: infantile fibrosarcoma (IFS), nephroblastomatosis, Wilms tumor, malignant rhabdoid tumor, and clear cell sarcoma of the kidney. A key finding is recurrent mutation of EGFR in CMN by internal tandem duplication of the kinase domain, thus delineating CMN from other childhood renal tumors. Furthermore, we identify BRAF intragenic rearrangements in CMN and IFS. Collectively these findings reveal novel diagnostic markers and therapeutic strategies and highlight a prominent role of isolated intragenic rearrangements as drivers of infant tumors. KW - cancer KW - genetics Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-233446 VL - 9 ER - TY - JOUR A1 - Waldherr, Max A1 - Lundt, Nils A1 - Klaas, Martin A1 - Betzold, Simon A1 - Wurdack, Matthias A1 - Baumann, Vasilij A1 - Estrecho, Eliezer A1 - Nalitov, Anton A1 - Cherotchenko, Evgenia A1 - Cai, Hui A1 - Ostrovskaya, Elena A. A1 - Kavokin, Alexey V. A1 - Tongay, Sefaattin A1 - Klembt, Sebastian A1 - Höfling, Sven A1 - Schneider, Christian T1 - Observation of bosonic condensation in a hybrid monolayer MoSe2-GaAs microcavity JF - Nature Communications N2 - Bosonic condensation belongs to the most intriguing phenomena in physics, and was mostly reserved for experiments with ultra-cold quantum gases. More recently, it became accessible in exciton-based solid-state systems at elevated temperatures. Here, we demonstrate bosonic condensation driven by excitons hosted in an atomically thin layer of MoSe2, strongly coupled to light in a solid-state resonator. The structure is operated in the regime of collective strong coupling between a Tamm-plasmon resonance, GaAs quantum well excitons, and two-dimensional excitons confined in the monolayer crystal. Polariton condensation in a monolayer crystal manifests by a superlinear increase of emission intensity from the hybrid polariton mode, its density-dependent blueshift, and a dramatic collapse of the emission linewidth, a hallmark of temporal coherence. Importantly, we observe a significant spin-polarization in the injected polariton condensate, a fingerprint for spin-valley locking in monolayer excitons. Our results pave the way towards highly nonlinear, coherent valleytronic devices and light sources. KW - polaritons KW - two-dimensional materials Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-233280 VL - 9 ER - TY - JOUR A1 - Annunziata, Ida A1 - van de Vlekkert, Diantha A1 - Wolf, Elmar A1 - Finkelstein, David A1 - Neale, Geoffrey A1 - Machado, Eda A1 - Mosca, Rosario A1 - Campos, Yvan A1 - Tillman, Heather A1 - Roussel, Martine F. A1 - Weesner, Jason Andrew A1 - Fremuth, Leigh Ellen A1 - Qiu, Xiaohui A1 - Han, Min-Joon A1 - Grosveld, Gerard C. A1 - d'Azzo, Alessandra T1 - MYC competes with MiT/TFE in regulating lysosomal biogenesis and autophagy through an epigenetic rheostat JF - Nature Communications N2 - Coordinated regulation of the lysosomal and autophagic systems ensures basal catabolism and normal cell physiology, and failure of either system causes disease. Here we describe an epigenetic rheostat orchestrated by c-MYC and histone deacetylases that inhibits lysosomal and autophagic biogenesis by concomitantly repressing the expression of the transcription factors MiT/TFE and FOXH1, and that of lysosomal and autophagy genes. Inhibition of histone deacetylases abates c-MYC binding to the promoters of lysosomal and autophagy genes, granting promoter occupancy to the MiT/TFE members, TFEB and TFE3, and/or the autophagy regulator FOXH1. In pluripotent stem cells and cancer, suppression of lysosomal and autophagic function is directly downstream of c-MYC overexpression and may represent a hallmark of malignant transformation. We propose that, by determining the fate of these catabolic systems, this hierarchical switch regulates the adaptive response of cells to pathological and physiological cues that could be exploited therapeutically. KW - autophagy KW - cancer KW - cancer metabolism KW - cell biology KW - mechanisms of disease Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-221189 VL - 10 ER - TY - JOUR A1 - Anany, Mohamed A. A1 - Kreckel, Jennifer A1 - Füllsack, Simone A1 - Rosenthal, Alevtina A1 - Otto, Christoph A1 - Siegmund, Daniela A1 - Wajant, Harald T1 - Soluble TNF-like weak inducer of apoptosis (TWEAK) enhances poly(I:C)-induced RIPK1-mediated necroptosis JF - Cell Death & Disease N2 - TNF-like weak inducer of apoptosis (TWEAK) and inhibition of protein synthesis with cycloheximide (CHX) sensitize for poly(I:C)-induced cell death. Notably, although CHX preferentially enhanced poly(I:C)-induced apoptosis, TWEAK enhanced primarily poly(I:C)-induced necroptosis. Both sensitizers of poly(I:C)-induced cell death, however, showed no major effect on proinflammatory poly(I:C) signaling. Analysis of a panel of HeLa-RIPK3 variants lacking TRADD, RIPK1, FADD, or caspase-8 expression revealed furthermore similarities and differences in the way how poly(I:C)/TWEAK, TNF, and TRAIL utilize these molecules for signaling. RIPK1 turned out to be essential for poly(I:C)/TWEAK-induced caspase-8-mediated apoptosis but was dispensable for this response in TNF and TRAIL signaling. TRADD-RIPK1-double deficiency differentially affected poly(I:C)-triggered gene induction but abrogated gene induction by TNF completely. FADD deficiency abrogated TRAIL- but not TNF- and poly(I:C)-induced necroptosis, whereas TRADD elicited protective activity against all three death inducers. A general protective activity against poly(I:C)-, TRAIL-, and TNF-induced cell death was also observed in FLIPL and FLIPS transfectrants. Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-221104 VL - 9 ER - TY - JOUR A1 - Lee, Hong-Jen A1 - Li, Chien-Feng A1 - Ruan, Diane A1 - He, Jiabei A1 - Montal, Emily D. A1 - Lorenz, Sonja A1 - Girnun, Geoffrey D. A1 - Chan, Chia-Hsin T1 - Non-proteolytic ubiquitination of Hexokinase 2 by HectH9 controls tumor metabolism and cancer stem cell expansion JF - Nature Communications N2 - Enormous efforts have been made to target metabolic dependencies of cancer cells for developing new therapies. However, the therapeutic efficacy of glycolysis inhibitors is limited due to their inability to elicit cell death. Hexokinase 2 (HK2), via its mitochondrial localization, functions as a central nexus integrating glycolysis activation and apoptosis resilience. Here we identify that K63-linked ubiquitination by HectH9 regulates the mitochondrial localization and function of HK2. Through stable isotope tracer approach and functional metabolic analyses, we show that HectH9 deficiency impedes tumor glucose metabolism and growth by HK2 inhibition. The HectH9/HK2 pathway regulates cancer stem cell (CSC) expansion and CSC-associated chemoresistance. Histological analyses show that HectH9 expression is upregulated and correlated with disease progression in prostate cancer. This work uncovers that HectH9 is a novel regulator of HK2 and cancer metabolism. Targeting HectH9 represents an effective strategy to achieve long-term tumor remission by concomitantly disrupting glycolysis and inducing apoptosis. KW - cancer KW - cancer metabolism KW - molecular biology Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-236445 VL - 10 ER - TY - JOUR A1 - Langhauser, Friederike A1 - Casas, Ana I. A1 - Dao, Vu-Thao-Vi A1 - Guney, Emre A1 - Menche, Jörg A1 - Geuss, Eva A1 - Kleikers, Pamela W. M. A1 - López, Manuela G. A1 - Barabási, Albert-L. A1 - Kleinschnitz, Christoph A1 - Schmidt, Harald H. H. W. T1 - A diseasome cluster-based drug repurposing of soluble guanylate cyclase activators from smooth muscle relaxation to direct neuroprotection JF - npj Systems Biology and Applications N2 - Network medicine utilizes common genetic origins, markers and co-morbidities to uncover mechanistic links between diseases. These links can be summarized in the diseasome, a comprehensive network of disease–disease relationships and clusters. The diseasome has been influential during the past decade, although most of its links are not followed up experimentally. Here, we investigate a high prevalence unmet medical need cluster of disease phenotypes linked to cyclic GMP. Hitherto, the central cGMP-forming enzyme, soluble guanylate cyclase (sGC), has been targeted pharmacologically exclusively for smooth muscle modulation in cardiology and pulmonology. Here, we examine the disease associations of sGC in a non-hypothesis based manner in order to identify possibly previously unrecognized clinical indications. Surprisingly, we find that sGC, is closest linked to neurological disorders, an application that has so far not been explored clinically. Indeed, when investigating the neurological indication of this cluster with the highest unmet medical need, ischemic stroke, pre-clinically we find that sGC activity is virtually absent post-stroke. Conversely, a heme-free form of sGC, apo-sGC, was now the predominant isoform suggesting it may be a mechanism-based target in stroke. Indeed, this repurposing hypothesis could be validated experimentally in vivo as specific activators of apo-sGC were directly neuroprotective, reduced infarct size and increased survival. Thus, common mechanism clusters of the diseasome allow direct drug repurposing across previously unrelated disease phenotypes redefining them in a mechanism-based manner. Specifically, our example of repurposing apo-sGC activators for ischemic stroke should be urgently validated clinically as a possible first-in-class neuroprotective therapy. KW - neurology KW - pharmacology KW - systems biology Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-236381 VL - 4 ER - TY - JOUR A1 - Liao, Chunyu A1 - Ttofali, Fani A1 - Slotkowski, Rebecca A. A1 - Denny, Steven R. A1 - Cecil, Taylor D. A1 - Leenay, Ryan T. A1 - Keung, Albert J. A1 - Beisel, Chase L. T1 - Modular one-pot assembly of CRISPR arrays enables library generation and reveals factors influencing crRNA biogenesis JF - Nature Communications N2 - CRISPR-Cas systems inherently multiplex through CRISPR arrays—whether to defend against different invaders or mediate multi-target editing, regulation, imaging, or sensing. However, arrays remain difficult to generate due to their reoccurring repeat sequences. Here, we report a modular, one-pot scheme called CRATES to construct CRISPR arrays and array libraries. CRATES allows assembly of repeat-spacer subunits using defined assembly junctions within the trimmed portion of spacers. Using CRATES, we construct arrays for the single-effector nucleases Cas9, Cas12a, and Cas13a that mediated multiplexed DNA/RNA cleavage and gene regulation in cell-free systems, bacteria, and yeast. CRATES further allows the one-pot construction of array libraries and composite arrays utilized by multiple Cas nucleases. Finally, array characterization reveals processing of extraneous CRISPR RNAs from Cas12a terminal repeats and sequence- and context-dependent loss of RNA-directed nuclease activity via global RNA structure formation. CRATES thus can facilitate diverse multiplexing applications and help identify factors impacting crRNA biogenesis. KW - biotechnology KW - CRISPR-Cas systems KW - microbiology KW - small RNAs Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-236843 VL - 10 ER - TY - JOUR A1 - Levy, Marion J. F. A1 - Boulle, Fabien A1 - Emerit, Michel Boris A1 - Poilbout, Corinne A1 - Steinbusch, Harry W. M. A1 - Van den Hove, Daniel L. A. A1 - Kenis, Gunter A1 - Lanfumey, Laurence T1 - 5-HTT independent effects of fluoxetine on neuroplasticity JF - Scientific Reports N2 - Selective serotonin reuptake inhibitors are among the most prescribed antidepressants. Fluoxetine is the lead molecule which exerts its therapeutic effects, at least in part, by promoting neuroplasticity through increased brain-derived neurotrophic factor (BDNF)/tropomyosin-related receptor kinase B (TrkB) signalling. It is unclear however, to which extent the neuroplastic effects of fluoxetine are solely mediated by the inhibition of the serotonin transporter (5-HTT). To answer this question, the effects of fluoxetine on neuroplasticity were analysed in both wild type (WT) and 5-Htt knock-out (KO) mice. Using Western blotting and RT-qPCR approaches, we showed that fluoxetine 10 µM activated BDNF/TrkB signalling pathways in both CD1 and C57BL/6J mouse primary cortical neurons. Interestingly, effects on BDNF signalling were observed in primary cortical neurons from both 5-Htt WT and KO mice. In addition, a 3-week in vivo fluoxetine treatment (15 mg/kg/d; i.p.) increased the expression of plasticity genes in brains of both 5-Htt WT and KO mice, and tended to equally enhance hippocampal cell proliferation in both genotypes, without reaching significance. Our results further suggest that fluoxetine-induced neuroplasticity does not solely depend on 5-HTT blockade, but might rely, at least in part, on 5-HTT-independent direct activation of TrkB. KW - depression KW - neurotrophic factors Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-236759 VL - 9 ER - TY - JOUR A1 - Lee, Ching Hua A1 - Imhof, Stefan A1 - Berger, Christian A1 - Bayer, Florian A1 - Brehm, Johannes A1 - Molenkamp, Laurens W. A1 - Kiessling, Tobias A1 - Thomale, Ronny T1 - Topolectrical Circuits JF - Communications Physics N2 - Invented by Alessandro Volta and Félix Savary in the early 19th century, circuits consisting of resistor, inductor and capacitor (RLC) components are omnipresent in modern technology. The behavior of an RLC circuit is governed by its circuit Laplacian, which is analogous to the Hamiltonian describing the energetics of a physical system. Here we show that topological insulating and semimetallic states can be realized in a periodic RLC circuit. Topological boundary resonances (TBRs) appear in the impedance read-out of a topolectrical circuit, providing a robust signal for the presence of topological admittance bands. For experimental illustration, we build the Su-Schrieffer–Heeger circuit, where our impedance measurement detects the TBR midgap state. Topolectrical circuits establish a bridge between electrical engineering and topological states of matter, where the accessibility, scalability, and operability of electronics synergizes with the intricate boundary properties of topological phases. KW - electronics, photonics and device physics KW - topological insulators Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-236422 VL - 1 ER - TY - JOUR A1 - Kügel, Jens A1 - Karolak, Michael A1 - Krönlein, Andreas A1 - Serrate, David A1 - Bode, Matthias A1 - Sangiovanni, Giorgio T1 - Reversible magnetic switching of high-spin molecules on a giant Rashba surface JF - npj Quantum Materials N2 - The quantum mechanical screening of a spin via conduction electrons depends sensitively on the environment seen by the magnetic impurity. A high degree of responsiveness can be obtained with metal complexes, as the embedding of a metal ion into an organic molecule prevents intercalation or alloying and allows for a good control by an appropriate choice of the ligands. There are therefore hopes to reach an “on demand” control of the spin state of single molecules adsorbed on substrates. Hitherto one route was to rely on “switchable” molecules with intrinsic bistabilities triggered by external stimuli, such as temperature or light, or on the controlled dosing of chemicals to form reversible bonds. However, these methods constrain the functionality to switchable molecules or depend on access to atoms or molecules. Here, we present a way to induce bistability also in a planar molecule by making use of the environment. We found that the particular “habitat” offered by an antiphase boundary of the Rashba system BiAg2 stabilizes a second structure for manganese phthalocyanine molecules, in which the central Mn ion moves out of the molecular plane. This corresponds to the formation of a large magnetic moment and a concomitant change of the ground state with respect to the conventional adsorption site. The reversible spin switch found here shows how we can not only rearrange electronic levels or lift orbital degeneracies via the substrate, but even sway the effects of many-body interactions in single molecules by acting on their surrounding. KW - electronic structure of atoms and molecules KW - magnetic properties and materials KW - surfaces, interfaces and thin films Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-230866 VL - 3 ER - TY - JOUR A1 - Kurabi, Arwa A1 - Schaerer, Daniel A1 - Noack, Volker A1 - Bernhardt, Marlen A1 - Pak, Kwang A1 - Alexander, Thomas A1 - Husseman, Jacob A1 - Nguyen, Quyen A1 - Harris, Jeffrey P. A1 - Ryan, Allen F. T1 - Active Transport of Peptides Across the Intact Human Tympanic Membrane JF - Scientific Reports N2 - We previously identified peptides that are actively transported across the intact tympanic membrane (TM) of rats with infected middle ears. To assess the possibility that this transport would also occur across the human TM, we first developed and validated an assay to evaluate transport in vitro using fragments of the TM. Using this assay, we demonstrated the ability of phage bearing a TM-transiting peptide to cross freshly dissected TM fragments from infected rats or from uninfected rats, guinea pigs and rabbits. We then evaluated transport across fragments of the human TM that were discarded during otologic surgery. Human trans-TM transport was similar to that seen in the animal species. Finally, we found that free peptide, unconnected to phage, was transported across the TM at a rate comparable to that seen for peptide-bearing phage. These studies provide evidence supporting the concept of peptide-mediated drug delivery across the intact TM and into the middle ears of patients. KW - assay systems KW - biological models Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-230929 VL - 8 ER - TY - JOUR A1 - Liu, Yuhai A1 - Wang, Zhenjiu A1 - Sato, Toshihiro A1 - Hohenadler, Martin A1 - Wang, Chong A1 - Guo, Wenan A1 - Assaad, Fakher F. T1 - Superconductivity from the condensation of topological defects in a quantum spin-Hall insulator JF - Nature Communications N2 - The discovery of quantum spin-Hall (QSH) insulators has brought topology to the forefront of condensed matter physics. While a QSH state from spin-orbit coupling can be fully understood in terms of band theory, fascinating many-body effects are expected if it instead results from spontaneous symmetry breaking. Here, we introduce a model of interacting Dirac fermions where a QSH state is dynamically generated. Our tuning parameter further allows us to destabilize the QSH state in favour of a superconducting state through proliferation of charge-2e topological defects. This route to superconductivity put forward by Grover and Senthil is an instance of a deconfined quantum critical point (DQCP). Our model offers the possibility to study DQCPs without a second length scale associated with the reduced symmetry between field theory and lattice realization and, by construction, is amenable to large-scale fermion quantum Monte Carlo simulations. KW - computational science KW - phase transitions and critical phenomena KW - topological insulators Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-237024 VL - 10 ER - TY - THES A1 - Starz, Katharina Theresa T1 - Das Sharenting in der Zivilrechtsdogmatik : zu den Grenzen elterlicher Dispositionsbefugnis über das Persönlichkeitsrecht des Kindes T1 - Sharenting in Civil Law Dogmatics : On the Limits of Parental Power of Disposition over the Personal Rights of the Child N2 - Im Zeitalter der sozialen Medien ist es für viele Eltern zur Gewohnheit geworden, nicht nur sich selbst, sondern auch das eigene Kind der Internetgemeinschaft zu präsentieren. Diese Praxis wird als "Sharenting" ("to share" + "parenting“) bezeichnet. So kommt es, dass mittlerweile ein Großteil der Kinder bereits in sehr jungen Jahren einen - unfreiwilligen - digitalen Fußabdruck hinterlässt. Der freizügige Umgang mit den Daten des Kindes bringt zahlreiche rechtliche Probleme mit sich, welche an den Schnittstellen des Rechts zum Schutz der Persönlichkeit, des Datenschutzrechts und des Familienrechts zu verorten sind. Am Beispiel der Plattformen Facebook, Instagram und WhatsApp lotet Katharina Theresa Starz die Grenzen des rechtlich Zulässigen aus und zeigt auf, welche Konsequenzen sich ergeben können, wenn ebendiese Grenzen von den Eltern überschritten werden. Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-369667 PB - Mohr Siebeck CY - Tübingen ER - TY - JOUR A1 - López, Cristina A1 - Kleinheinz, Kortine A1 - Aukema, Sietse M. A1 - Rohde, Marius A1 - Bernhart, Stephan H. A1 - Hübschmann, Daniel A1 - Wagener, Rabea A1 - Toprak, Umut H. A1 - Raimondi, Francesco A1 - Kreuz, Markus A1 - Waszak, Sebastian M. A1 - Huang, Zhiqin A1 - Sieverling, Lina A1 - Paramasivam, Nagarajan A1 - Seufert, Julian A1 - Sungalee, Stephanie A1 - Russell, Robert B. A1 - Bausinger, Julia A1 - Kretzmer, Helene A1 - Ammerpohl, Ole A1 - Bergmann, Anke K. A1 - Binder, Hans A1 - Borkhardt, Arndt A1 - Brors, Benedikt A1 - Claviez, Alexander A1 - Doose, Gero A1 - Feuerbach, Lars A1 - Haake, Andrea A1 - Hansmann, Martin-Leo A1 - Hoell, Jessica A1 - Hummel, Michael A1 - Korbel, Jan O. A1 - Lawerenz, Chris A1 - Lenze, Dido A1 - Radlwimmer, Bernhard A1 - Richter, Julia A1 - Rosenstiel, Philip A1 - Rosenwald, Andreas A1 - Schilhabel, Markus B. A1 - Stein, Harald A1 - Stilgenbauer, Stephan A1 - Stadler, Peter F. A1 - Szczepanowski, Monika A1 - Weniger, Marc A. A1 - Zapatka, Marc A1 - Eils, Roland A1 - Lichter, Peter A1 - Loeffler, Markus A1 - Möller, Peter A1 - Trümper, Lorenz A1 - Klapper, Wolfram A1 - Hoffmann, Steve A1 - Küppers, Ralf A1 - Burkhardt, Birgit A1 - Schlesner, Matthias A1 - Siebert, Reiner T1 - Genomic and transcriptomic changes complement each other in the pathogenesis of sporadic Burkitt lymphoma JF - Nature Communications N2 - Burkitt lymphoma (BL) is the most common B-cell lymphoma in children. Within the International Cancer Genome Consortium (ICGC), we performed whole genome and transcriptome sequencing of 39 sporadic BL. Here, we unravel interaction of structural, mutational, and transcriptional changes, which contribute to MYC oncogene dysregulation together with the pathognomonic IG-MYC translocation. Moreover, by mapping IGH translocation breakpoints, we provide evidence that the precursor of at least a subset of BL is a B-cell poised to express IGHA. We describe the landscape of mutations, structural variants, and mutational processes, and identified a series of driver genes in the pathogenesis of BL, which can be targeted by various mechanisms, including IG-non MYC translocations, germline and somatic mutations, fusion transcripts, and alternative splicing. KW - cancer genomics KW - lymphocytes KW - lymphoid tissues KW - oncology Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-237281 VL - 10 ER - TY - JOUR A1 - Lu, Yuan A1 - Boswell, Wiliam A1 - Boswell, Mikki A1 - Klotz, Barbara A1 - Kneitz, Susanne A1 - Regneri, Janine A1 - Savage, Markita A1 - Mendoza, Cristina A1 - Postlethwait, John A1 - Warren, Wesley C. A1 - Schartl, Manfred A1 - Walter, Ronald B. T1 - Application of the Transcriptional Disease Signature (TDSs) to Screen Melanoma-Effective Compounds in a Small Fish Model JF - Scientific Reports N2 - Cell culture and protein target-based compound screening strategies, though broadly utilized in selecting candidate compounds, often fail to eliminate candidate compounds with non-target effects and/or safety concerns until late in the drug developmental process. Phenotype screening using intact research animals is attractive because it can help identify small molecule candidate compounds that have a high probability of proceeding to clinical use. Most FDA approved, first-in-class small molecules were identified from phenotypic screening. However, phenotypic screening using rodent models is labor intensive, low-throughput, and very expensive. As a novel alternative for small molecule screening, we have been developing gene expression disease profiles, termed the Transcriptional Disease Signature (TDS), as readout of small molecule screens for therapeutic molecules. In this concept, compounds that can reverse, or otherwise affect known disease-associated gene expression patterns in whole animals may be rapidly identified for more detailed downstream direct testing of their efficacy and mode of action. To establish proof of concept for this screening strategy, we employed a transgenic strain of a small aquarium fish, medaka (Oryzias latipes), that overexpresses the malignant melanoma driver gene xmrk, a mutant egfr gene, that is driven by a pigment cell-specific mitf promoter. In this model, melanoma develops with 100% penetrance. Using the transgenic medaka malignant melanoma model, we established a screening system that employs the NanoString nCounter platform to quantify gene expression within custom sets of TDS gene targets that we had previously shown to exhibit differential transcription among xmrk-transgenic and wild-type medaka. Compound-modulated gene expression was identified using an internet-accessible custom-built data processing pipeline. The effect of a given drug on the entire TDS profile was estimated by comparing compound-modulated genes in the TDS using an activation Z-score and Kolmogorov-Smirnov statistics. TDS gene probes were designed that target common signaling pathways that include proliferation, development, toxicity, immune function, metabolism and detoxification. These pathways may be utilized to evaluate candidate compounds for potential favorable, or unfavorable, effects on melanoma-associated gene expression. Here we present the logistics of using medaka to screen compounds, as well as, the development of a user-friendly NanoString data analysis pipeline to support feasibility of this novel TDS drug-screening strategy. KW - bioinformatics KW - phenotypic screening Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-237322 VL - 9 ER - TY - JOUR A1 - Mercier, Rebecca A1 - Wolmarans, Annemarie A1 - Schubert, Jonathan A1 - Neuweiler, Hannes A1 - Johnson, Jill L. A1 - LaPointe, Paul T1 - The conserved NxNNWHW motif in Aha-type co-chaperones modulates the kinetics of Hsp90 ATPase stimulation JF - Nature Communications N2 - Hsp90 is a dimeric molecular chaperone that is essential for the folding and activation of hundreds of client proteins. Co-chaperone proteins regulate the ATP-driven Hsp90 client activation cycle. Aha-type co-chaperones are the most potent stimulators of the Hsp90 ATPase activity but the relationship between ATPase regulation and in vivo activity is poorly understood. We report here that the most strongly conserved region of Aha-type co-chaperones, the N terminal NxNNWHW motif, modulates the apparent affinity of Hsp90 for nucleotide substrates. The ability of yeast Aha-type co-chaperones to act in vivo is ablated when the N terminal NxNNWHW motif is removed. This work suggests that nucleotide exchange during the Hsp90 functional cycle may be more important than rate of catalysis. KW - biophysics KW - cell growth KW - chaperones KW - enzymes Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-224007 VL - 10 ER - TY - JOUR A1 - Meral, Derya A1 - Provasi, Davide A1 - Prada-Gracia, Diego A1 - Möller, Jan A1 - Marino, Kristen A1 - Lohse, Martin J. A1 - Filizola, Marta T1 - Molecular details of dimerization kinetics reveal negligible populations of transient µ-opioid receptor homodimers at physiological concentrations JF - Scientific Reports N2 - Various experimental and computational techniques have been employed over the past decade to provide structural and thermodynamic insights into G Protein-Coupled Receptor (GPCR) dimerization. Here, we use multiple microsecond-long, coarse-grained, biased and unbiased molecular dynamics simulations (a total of ~4 milliseconds) combined with multi-ensemble Markov state models to elucidate the kinetics of homodimerization of a prototypic GPCR, the µ-opioid receptor (MOR), embedded in a 1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (POPC)/cholesterol lipid bilayer. Analysis of these computations identifies kinetically distinct macrostates comprising several different short-lived dimeric configurations of either inactive or activated MOR. Calculated kinetic rates and fractions of dimers at different MOR concentrations suggest a negligible population of MOR homodimers at physiological concentrations, which is supported by acceptor photobleaching fluorescence resonance energy transfer (FRET) experiments. This study provides a rigorous, quantitative explanation for some conflicting experimental data on GPCR oligomerization. KW - computational biophysics KW - fluorescence resonance energy transfer Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-223995 VL - 8 ER - TY - JOUR A1 - Medler, Juliane A1 - Nelke, Johannes A1 - Weisenberger, Daniela A1 - Steinfatt, Tim A1 - Rothaug, Moritz A1 - Berr, Susanne A1 - Hünig, Thomas A1 - Beilhack, Andreas A1 - Wajant, Harald T1 - TNFRSF receptor-specific antibody fusion proteins with targeting controlled FcγR-independent agonistic activity JF - Cell Death & Disease N2 - Antibodies specific for TNFRSF receptors that bind soluble ligands without getting properly activated generally act as strong agonists upon FcγR binding. Systematic analyses revealed that the FcγR dependency of such antibodies to act as potent agonists is largely independent from isotype, FcγR type, and of the epitope recognized. This suggests that the sole cellular attachment, achieved by Fc domain-FcγR interaction, dominantly determines the agonistic activity of antibodies recognizing TNFRSF receptors poorly responsive to soluble ligands. In accordance with this hypothesis, we demonstrated that antibody fusion proteins harboring domains allowing FcγR-independent cell surface anchoring also act as strong agonist provided they have access to their target. This finding defines a general possibility to generate anti-TNFRSF receptor antibodies with FcγR-independent agonism. Moreover, anti-TNFRSF receptor antibody fusion proteins with an anchoring domain promise superior applicability to conventional systemically active agonists when an anchoring target with localized disease associated expression can be addressed. KW - biologics KW - proteins Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-223948 VL - 10 ER - TY - JOUR A1 - Lübcke, Paul M. A1 - Ebbers, Meinolf N. B. A1 - Volzke, Johann A1 - Bull, Jana A1 - Kneitz, Susanne A1 - Engelmann, Robby A1 - Lang, Hermann A1 - Kreikemeyer, Bernd A1 - Müller-Hilke, Brigitte T1 - Periodontal treatment prevents arthritis in mice and methotrexate ameliorates periodontal bone loss JF - Scientific Reports N2 - Recent studies indicate a causal relationship between the periodontal pathogen P. gingivalis and rheumatoid arthritis involving the production of autoantibodies against citrullinated peptides. We therefore postulated that therapeutic eradication P. gingivalis may ameliorate rheumatoid arthritis development and here turned to a mouse model in order to challenge our hypothesis. F1 (DBA/1 x B10.Q) mice were orally inoculated with P. gingivalis before collagen-induced arthritis was provoked. Chlorhexidine or metronidazole were orally administered either before or during the induction phase of arthritis and their effects on arthritis progression and alveolar bone loss were compared to intraperitoneally injected methotrexate. Arthritis incidence and severity were macroscopically scored and alveolar bone loss was evaluated via microcomputed tomography. Serum antibody titres against P. gingivalis were quantified by ELISA and microbial dysbiosis following oral inoculation was monitored in stool samples via microbiome analyses. Both, oral chlorhexidine and metronidazole reduced the incidence and ameliorated the severity of collagen-induced arthritis comparable to methotrexate. Likewise, all three therapies attenuated alveolar bone loss. Relative abundance of Porphyromonadaceae was increased after oral inoculation with P. gingivalis and decreased after treatment. This is the first study to describe beneficial effects of non-surgical periodontal treatment on collagen-induced arthritis in mice and suggests that mouthwash with chlorhexidine or metronidazole may also be beneficial for patients with rheumatoid arthritis and a coexisting periodontitis. Methotrexate ameliorated periodontitis in mice, further raising the possibility that methotrexate may also positively impact on the tooth supporting tissues of patients with rheumatoid arthritis. KW - rheumatic diseases KW - rheumatology Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-237355 VL - 9 ER - TY - THES A1 - Kumar, Manish T1 - Structural and compositional effects on tree-water relation T1 - Strukturelle und Zusammenseztungseffekte auf die Beziehung zwischen Baum und Wasser N2 - Forests are essential sources of tangible and intangible benefits, but global climate change associated with recurrent extreme drought episodes severely affects forest productivity due to extensive tree die-back. On that, it appeals to an urgency for large-scale reforestation efforts to mitigate the impact of climate change worldwide; however, there is a lack of understanding of drought-effect on sapling growth and survival mechanisms. It is also challenging to anticipate how long trees can survive and when they succumb to drought. Hence, to ensure success of reforestation programs and sustainable forest productivity, it is essential to identify drought-resistant saplings. For that, profound knowledge of hydraulic characteristics is needed. To achieve this, the study was split into two phases which seek to address (1) how the hydraulic and anatomical traits influence the sapling’s growth rate under drought stress. (2) how plant water potential regulation and physiological traits are linked to species’ water use strategies and their drought tolerance. The dissertation is assembled of two study campaigns carried out on saplings at the Chair of Botany II, University of Würzburg, Germany. The first study involved three ecologically important temperate broadleaved tree species — saplings of 18-month (Acer pseudoplatanus, Betula pendula, and Sorbus aucuparia) — grown from seeds in contrasting conditions (inside a greenhouse and outside), with the latter being subjected to severe natural heat waves. In the second study, two additional temperate species (Fagus sylvatica and Tilia cordata) were added. The drying-out event was conducted using a randomised blocked design by monitoring plant water status in a climate-controlled chamber and a greenhouse. In campaign I, I present the result based on analysed data of 82 plants of temperate deciduous species and address the juvenile growth rate trade-off with xylem safety-efficiency. Our results indicate biomass production varies considerably due to the contrasted growing environment. High hydraulic efficiency is necessary for increased biomass production, while safety-efficiency traits are decoupled and species-specific. Furthermore, productivity was linked considerably to xylem safety without revealing a well-defined pattern among species. Moreover, plasticity in traits differed between stressed and non-stressed plants. For example, safety-related characteristics were more static than efficiency-related traits, which had higher intra-specific variation. Moreover, we recorded anatomical and leaf traits adjustments in response to a stress condition, but consistency among species is lacking. In campaign II, I combined different ways to estimate the degree of isohydry based on water potential regulation and connected the iso-anisohydric spectrum (i.e., hydroscape area, HSA) to hydraulic traits to elucidate actual plant performance during drought. We analysed plant water potential regulation (Ψpd and Ψmd) and stomatal conductance of 28-29 month saplings of five species. I used a linear mixed modelling approach that allowed to control individual variations to describe the water potential regulation and tested different conceptual definitions of isohydricity. The combined methods allowed us to estimate species' relative degree of isohydry. Further, we examined the traits coordination, including hydraulic safety margin, HSM; embolism resistance, P88; turgor loss, Ψtlp; stomata closure, Ps90; capacitance, C; cuticular conductance, gmin, to determine time to hydraulic failure (Thf). Thf is the cumulative effect of time to stomata closure (Tsc) and time after stomatal closure to catastrophic hydraulic failure (Tcrit). Our results show the species' HSA matches their stomatal stringency, which confirms the relationship between stomatal response and leaf water potential decline. Species that close stomata at lower water potential notably had a larger HSA. Isohydric behaviour was mostly associated with leaf hydraulic traits and poorly to xylem safety traits. Species' degree of isohydry was also unrelated to the species' time to death during drying-out experiments. This supports the notion that isohydry behaviours are linked to water use rather than drought survival strategies. Further, consistent with our assumptions, more isohydric species had larger internal water storage and lost their leaf turgor at less negative water potentials. Counter to our expectations, neither embolism resistance nor the associated hydraulic safety margins were related to metrics of isohydry. Instead, our results indicate traits associated with plant drought response to cluster along two largely independent axes of variation (i.e., stomatal stringency and xylem safety). Furthermore, on the temporal progression of plant drought responses, stomatal closure is critical in coordinating various traits to determine species' hydraulic strategies. Desiccation avoidance strategy was linked to Tsc and coordinated traits response of Ps90, Ψtlp, and HSA, whereas desiccation tolerance was related to Tcrit and traits such as lower P88 value, high HSM, and lower gmin. Notably, the shoot capacitance (C) is crucial in Thf and exhibits dichotomous behaviour linked to both Tsc and Tcrit. In conclusion, knowledge of growth rate trade-offs with xylem safety-efficiency combined with traits linked to species’ hydraulic strategies along the isohydry could substantially enhance our ability to identify drought-resistant saplings to ensure the success of reforestation programs and predicting sensitivity to drought for achieving sustainable forest ecosystems. N2 - Wälder sind wichtige Quellen materieller und immaterieller Vorteile, aber der globale Klimawandel, der mit wiederkehrenden extremen Dürreperioden einhergeht, beeinträchtigt die Produktivität der Wälder aufgrund des starken Absterbens von Bäumen erheblich. Deshalb werden dringend groß angelegte Aufforstungsmaßnahmen gefordert, um die Auswirkungen des Klimawandels weltweit abzumildern. Allerdings fehlt es an Kenntnissen über die Auswirkungen von Dürre auf das Wachstum und die Überlebensmechanismen von Jungbäumen. Es ist auch schwierig, vorherzusehen, wie lange Bäume überleben können und wann sie der Trockenheit erliegen. Um den Erfolg von Wiederaufforstungsprogrammen und die nachhaltige Produktivität der Wälder zu gewährleisten, ist es daher unerlässlich, trockenheitsresistente Setzlinge zu identifizieren. Dazu ist eine profunde Kenntnis der hydraulischen Eigenschaften erforderlich. Um dies zu erreichen, wurde die Studie in zwei Phasen aufgeteilt, in denen untersucht werden soll, (1) wie die hydraulischen und anatomischen Merkmale die Wachstumsrate der Setzlinge unter Trockenstress beeinflussen. (2) wie die Regulierung des pflanzlichen Wasserpotenzials und die physiologischen Merkmale mit den Wassernutzungsstrategien der Arten und ihrer Trockentoleranz zusammenhängen. Die Dissertation setzt sich aus zwei Studienkampagnen zusammen, die am Lehrstuhl für Botanik II der Universität Würzburg an Setzlingen durchgeführt wurden. In der ersten Studie wurden drei ökologisch wichtige Laubbaumarten der gemäßigten Zonen - 18-monatige Setzlinge (Acer pseudoplatanus, Betula pendula und Sorbus aucuparia) - aus Samen unter unterschiedlichen Bedingungen (in einem Gewächshaus und im Freien) aufgezogen, wobei letztere schweren natürlichen Hitzewellen ausgesetzt waren. In der zweiten Studie wurden zwei weitere gemäßigte Arten (Fagus sylvatica und Tilia cordata) hinzugefügt. Der Austrocknungsversuch wurde in einem randomisierten Blockdesign durchgeführt, bei dem der Wasserhaushalt der Pflanzen in einer klimatisierten Kammer und einem Gewächshaus überwacht wurde. In Kampagne I präsentiere ich die Ergebnisse, die auf den analysierten Daten von 82 Pflanzen gemäßigter Laubbaumarten basieren, und gehe auf den Kompromiss zwischen der Wachstumsrate von Jungpflanzen und der Sicherheitseffizienz des Xylems ein. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Biomasseproduktion aufgrund der unterschiedlichen Wachstumsbedingungen stark variiert. Eine hohe hydraulische Effizienz ist für eine erhöhte Biomasseproduktion notwendig, während die Sicherheitseffizienz entkoppelt und artspezifisch ist. Darüber hinaus war die Produktivität in erheblichem Maße mit der Xylemsicherheit verknüpft, ohne dass sich ein klar definiertes Muster zwischen den Arten ergab. Darüber hinaus war die Plastizität der Merkmale zwischen gestressten und nicht gestressten Pflanzen unterschiedlich. So waren beispielsweise sicherheitsbezogene Merkmale statischer als effizienzbezogene Merkmale, die eine stärkere intra-spezifische Variation aufwiesen. Darüber hinaus haben wir Anpassungen der anatomischen Merkmale und der Blatteigenschaften als Reaktion auf eine Stressbedingung festgestellt, aber es fehlt die Konsistenz zwischen den Arten. In Kampagne II kombinierte ich verschiedene Methoden zur Schätzung des Isohydrierungsgrads auf der Grundlage der Wasserpotenzialregulierung und verknüpfte das iso-anisohydrische Spektrum (d. h. die Hydroscape-Fläche, HSA) mit hydraulischen Merkmalen, um die tatsächliche Leistung der Pflanzen bei Trockenheit zu ermitteln. Wir analysierten die Regulierung des pflanzlichen Wasserpotenzials (Ψpd und Ψmd) und die stomatäre Leitfähigkeit von 28-29 Monate alten Setzlingen von fünf Arten. Ich verwendete einen linearen gemischten Modellierungsansatz, der die Kontrolle individueller Variationen zur Beschreibung der Wasserpotenzialregulierung ermöglichte, und testete verschiedene konzeptionelle Definitionen der Isohydrizität. Die kombinierten Methoden ermöglichten es uns, den relativen Grad der Isohydrizität der Arten zu schätzen. Darüber hinaus untersuchten wir die Koordination der Merkmale, einschließlich der hydraulischen Sicherheitsspanne (HSM), des Embolieresistenz (P88), des Turgorverlustes (Ψtlp), des Spaltöffnungsgrades (Ps90), der Kapazität (C) und des kutikulären Leitwertes (gmin), um die Zeit bis zum hydraulischen Versagen (Thf) zu bestimmen. Thf ist der kumulative Effekt der Zeit bis zum Schließen der Spaltöffnungen (Tsc) und der Zeit nach dem Schließen der Spaltöffnungen bis zum katastrophalen hydraulischen Versagen (Tcrit). Unsere Ergebnisse zeigen, dass die HSA der Arten mit ihrer Spaltöffnungsintensität übereinstimmt, was die Beziehung zwischen der Spaltöffnungsreaktion und dem Rückgang des Wasserpotenzials der Blätter bestätigt. Arten, die ihre Spaltöffnungen bei einem niedrigeren Wasserpotenzial schließen, hatten einen deutlich größeren HSA. Das isohydrische Verhalten stand hauptsächlich mit den hydraulischen Eigenschaften der Blätter in Verbindung und kaum mit den Sicherheitsmerkmalen des Xylems. Der Grad der Isohydrierung der Arten stand auch in keinem Zusammenhang mit der Zeit bis zum Absterben der Arten während der Austrocknungsversuche. Dies unterstützt die Annahme, dass das Isohydrie-Verhalten eher mit der Wassernutzung als mit Überlebensstrategien bei Trockenheit zusammenhängt. Darüber hinaus wiesen isohydrische Arten, wie von uns angenommen, einen größeren internen Wasserspeicher auf und verloren ihren Blattturgor bei weniger negativen Wasserpotentialen. Entgegen unseren Erwartungen standen weder die Embolieresistenz noch die damit verbundenen hydraulischen Sicherheitsspannen in Zusammenhang mit Isohydratisierungsmerkmalen. Stattdessen deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass sich die Merkmale, die mit der Reaktion der Pflanzen auf Trockenheit in Verbindung stehen, entlang zweier weitgehend unabhängiger Variationsachsen (d. h. stomatäre Strenge und Xylem-Sicherheit) gruppieren. Was den zeitlichen Verlauf der pflanzlichen Reaktionen auf Trockenheit betrifft, so ist der Stomataverschluss für die Koordinierung der verschiedenen Merkmale entscheidend, um die hydraulischen Strategien der Arten zu bestimmen. Die Strategie zur Vermeidung von Austrocknung war mit Tsc und koordinierten Merkmalen wie Ps90, Ψtlp und HSA verbunden, während die Austrocknungstoleranz mit Tcrit und Merkmalen wie einem niedrigeren P88-Wert, einem hohen HSM und einem niedrigeren gmin zusammenhing. Insbesondere die Sprosskapazität (C) ist für Thf entscheidend und zeigt ein dichotomes Verhalten, das sowohl mit Tsc als auch mit Tcrit zusammenhängt. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Wissen um die Wechselwirkungen zwischen der Wachstumsrate und der Sicherheitseffizienz des Xylems in Verbindung mit Merkmalen, die mit den hydraulischen Strategien der Arten entlang der Isohydrie zusammenhängen, unsere Fähigkeit, trockenheitsresistente Setzlinge zu identifizieren, erheblich verbessern könnte, um den Erfolg von Aufforstungsprogrammen zu gewährleisten und die Empfindlichkeit gegenüber Trockenheit vorherzusagen, um nachhaltige Waldökosysteme zu erreichen. KW - Wachstumsrate KW - hydraulic efficiency KW - phenotypic plasticity KW - growth rate KW - safety-efficiency trade-off KW - vulnerability curve KW - stomatal closure KW - desiccation time KW - hydroscape KW - cuticular conductance KW - shoot capacitance KW - Baum KW - Wasser KW - hydraulische Effizienz KW - Verwundbarkeitskurve KW - Stomatenverschluss KW - Hydroscape-Gebiet Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-326245 ER - TY - THES A1 - Jorgacevic, Ivana T1 - Elucidating the interconnection of GvHD and Western diet-induced atherosclerosis T1 - Aufklärung des Zusammenhangs von GvHD und durch westliche Ernährung induzierter Atherosklerose N2 - Allogeneic hematopoietic cell transplantation (Allo-HCT) is the main and only treatment for many malignant and non-malignant haematological disorders. Even though the treatment has improved through the years and patient life expectancy has increased, graft versus host disease (GvHD) is still considered the main obstacle and one of the main reasons for increased mortality. Furthermore, improved patient’s survival and life expectancy brought into question the late post-HCT complications. The leading cause of late death after allo-HCT is the relapse of primary disease as well as chronic GvHD (cGvHD). However, a clear relationship was also described with pulmonary complications, endocrine dysfunction and infertility, and cataracts in post-HCT patients. In the last years big concern regarding a cumulative cardiovascular incidence in long-term survivors has been raised. Severe cardiovascular disease (CVD) is caused by atherosclerosis which is considered a chronic inflammatory disease of blood vessels. As such, it takes a long time from endothelial damage, as the onset event, and followed plaque formation to a manifestation of severe consequences, such as stroke, coronary heart disease, or peripheral arterial disease. Endothelial damage is well documented in patients post-HCT. In the context of allo-HCT, the endothelial damage is induced by the conditioning regimen with or without total body irradiation (TBI). Furthermore, endothelial cells (ECs) have been documented as a target of GvHD and increased concentration of circulating endothelial cells (CEC) coinciding with an increase in the number of circulating alloreactive T cells. According to 2021 ESC Guidelines on CVD prevention, the main atherosclerotic CVD (ASCVD) risk factors are blood apolipoprotein B (ApoB)-containing lipoproteins (of which low-density lipoprotein (LDL) is the most abundant), high blood pressure, cigarette smoking and diabetes mellitus (DM). GvHD is considered a high-risk factor for the onset of dyslipidaemia, hypertension, and DM. Overall, the risk of premature cardiovascular death is 2.7 fold increased in comparison to the general population, while the cumulative incidence of cardiovascular complications was shown to be up to 47% at ten years after reduced intensity conditioning (RIC), post-HCT. However, up to date, there are no available studies elucidating the interconnection between GvHD and atherosclerosis. The goal of this study was, therefore, to investigate the involvement of GvHD in the progression of atherosclerosis as well as to elucidate whether cytotoxic, CD8+ T cells that were shown to play a significant role in endothelial damage during the course of skin GvHD on one hand, and inducers of formation of unstable plaque on the other, are involved in this interconnection. For that purpose we established a novel minor histocompatibility anti gens (miHAg) allo-HCT Western diet (WD)-induced atherosclerosis mouse model. We were able to show that GvHD has a significant impact on atherosclerosis development in B6.Ldlr−/− recipient mice even in the absence of overt clinical disease activity. It seems that the impact is at least partly induced by CD8+ T cells, that showed significantly increased infiltration of aortic lesions in mice facing subclinical GvHD. As studies have shown in regular atherosclerotic mouse models as well as in humans, these CD8+ T cells exhibited not only increased expression of genes involved in activation, survival and differentiation to cytotoxic phenotype, but also some genes pointing out their exhaustion, that were absent in CD4+ T cell cluster. When anti-CD8β antibody was applied once per week along with WD feeding for eight weeks, the plaque formation was significantly reduced in aorta and aortic root pointing out the importance of these cells in an alloreactivity induced lesion formation. Furthermore, anti-CD8β treatment led to significantly decreased necrotic core formation followed by overall increase in plaque stability. Strikingly, bone marrow plus T cells (BMT) recipients fed WD showed significantly increased serum cholesterol levels in comparison to bone marrow (BM) (a group lacking alloreactive T cells that induce GvHD). This effect was reversed when anti-CD8β treatment was applied, suggesting, at least partly, an impact of alloreactive CD8+ T cells on cholesterol levels. Expression of genes responsible for lipid metabolism pointed out the tendency of the liver to regulate the increased cholesterol levels, however, the mechanism behind this phenotype still remains to be revealed. On the other hand, the impact of obesity, induced by chronic high-fat diet (HFD) feeding, has been shown to be an independent risk factor for gastrointestinal GvHD. Similarly, in major histocompatibility complex (MHC) disparate allo-HCT mouse model, we have noticed that even short-term WD intake leads to a significant decrease in survival of mice post-HCT. When the concentration of transplanted alloreactive T cells was reduced, the survival was improved, pointing out the involvement of these cells in the pathogenesis. Additionally, bioluminescence imaging (BLI) during initiation and effector phase of acute GvHD (aGvHD) revealed increased infiltration of alloreactive T cells in mice fed WD. Studies in an obesity model, we could confirm the involvement of specifically CD4+ T cells in WD induced impact, as the relative number of these cells was significantly increased in small intestine on day six post-HCT in mice fed WD. This increased intestinal infiltration was preceded by increase in the number of alloreactive T cells expressing intestine homing receptor (α4β7 integrin) in peripheral lymph nodes (LNs). Even though the number of T cells was not changed in the spleen of WD fed mice, the subset of CD4+ and CD8+ T cells that were highly secreting TNFα was increased as well as the expression of genes regulating pro-inflammatory cytokines such as IL-6 and interferon (IFN)γ pointing out significant WD-induced inflammation. Moreover, slight tendency towards increased intestinal permeability and load of translocated luminal bacteria, that we observed, could induce severe endotoxemia and dysregulated systemic immune response that could lead to detrimental induction of cell death. Justifying our speculations, we noted increased levels of transaminases and an increase in lactate dehydrogenase (LDH) levels (pointing out significant tissue damages). However, the exact mechanism behind this detrimental WD impact still remains to be elucidated. N2 - Die allogene hämatopoetische Zelltransplantation (engl.: allogeneic hematopoietic cell transplantation; allo-HCT) ist die wichtigste und einzige Behandlung für viele bösartige und nicht bösartige hämatologische Erkrankungen. Auch wenn sich die Behandlung im Laufe der Jahre verbessert hat und die Lebenserwartung der Patienten gestiegen ist, gilt die Transplantat-gegen-Wirt-Krankheit (engl.: graft versus host disease; GvHD) nach wie vor als Haupthindernis und ist einer der Hauptgründe für die erhöhte Sterblichkeit. Darüber hinaus hat die Verbesserung der Überlebensrate und der Lebenserwartung der Patienten dazu geführt, dass die Spätkomplikationen nach der HCT in Frage gestellt wer den. Die Hauptursache für den späten Tod nach einer allo-HCT ist das Wiederauftreten der Primärerkrankung und die chronische GvHD (cGvHD). Es wurde jedoch auch ein ein deutiger Zusammenhang mit pulmonalen Komplikationen, endokriner Dysfunktion und Unfruchtbarkeit sowie Katarakten bei Patienten nach einer HCT beschrieben. In den letzten Jahren wurde große Besorgnis hinsichtlich einer kumulativen kardio vaskulären Inzidenz bei Langzeitüberlebenden geäußert. Schwere Herz-Kreislauf Erkrankungen werden durch Atherosklerose verursacht, die als chronische Entzündu ngserkrankung der Blutgefäße gilt. Von der Endothelschädigung als Beginn und der anschließenden Plaquebildung bis zur Manifestation schwerwiegender Folgen wie Schla ganfall, koronare Herzkrankheit oder periphere arterielle Verschlusskrankheit vergeht eine lange Zeit. Endothelschäden sind bei Patienten nach HCT gut dokumen tiert. Im Zusammenhang mit der allo-HCT wird die Endothelschädigung durch das Konditionierungsschema mit oder ohne TBI induziert. Darüber hinaus wurde dokumentiert, dass Endothelzellen ein Ziel der GvHD sind und dass eine erhöhte Konzentration zirkulierender Endothelzellen (engl: circulating endothelial cells; CEC) mit einem Anstieg der Anzahl zirkulierender alloreaktiver T-Zellen korreliert. Nach den ESC-Leitlinien 2021 zur Prävention von Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind die wichtigsten Risikofaktoren für atherosklerotische Herz-Kreislauf-Erkrankungen (engl.: atherosclerotic cardiovascular disease; ASCVD) Apolipoprotein B (ApoB)-haltige Lipoproteine im Blut (von denen das Low-Density-Lipoprotein (LDL) am häufigsten vorkommt), Bluthochdruck, Zigarettenrauchen und Diabetes mellitus (DM). GvHD gilt als Hochrisikofaktor für das Auftreten von Dyslipidämie, Bluthochdruck und DM. Insgesamt ist das Risiko eines vorzeitigen kardiovaskulären Todes im Vergleich zur Allgemeinbevölkerung um das 2,7-fache erhöht, während die kumulative Inzidenz kardiovaskulärer Komp likationen zehn Jahre nach einer Konditionierung mit reduzierter Intensität (RIC) nach einer HCT bei bis zu 47% lag. Bislang gibt es jedoch keine Studien, die den Zusam menhang zwischen GvHD und Atherosklerose aufklären. Ziel dieser Studie war es daher, die Beteiligung der GvHD am Fortschreiten der Atherosklerose zu untersuchen und zu klären, ob zytotoxische CD8+ T-Zellen, die einerseits eine bedeutende Rolle bei der En dothelschädigung im Verlauf der Haut-GvHD spielen und andererseits die Bildung insta biler Plaques induzieren, an diesem Zusammenhang beteiligt sind. Zu diesem Zweck haben wir ein neuartiges miHAg-allo-HCT Atherosklerose-Mausmodell etabliert. Wir konnten zeigen, dass GvHD einen signifikanten Einfluss auf die Entwicklung von Atherosklerose in B6.Ldlr−/−-Empfängermäusen hat, selbst wenn keine klinische Krankheitsaktivität vor 3 Chapter 1. Summary liegt. Es scheint, dass dieser Einfluss zumindest teilweise durch CD8+ T-Zellen induziert wird, die bei Mäusen mit subklinischer GvHD eine signifikant erhöhte Infiltration von Aortenläsionen zeigten. Dies wurde auch in Studien in regulären Atherosklerose-Modellen sowie beim Menschen gezeigt. Diese CD8+-T-Zellen wiesen nicht nur eine erhöhte Expression von Genen auf, die an der Aktivierung, dem Überleben und der Differenzierung zum zytotoxischen Phänotyp beteiligt sind, sondern auch einige Gene, die auf zelluläre Erschöpfung hinweisen, die im CD4+-T-Zell-Cluster fehlten. Wurde ein Anti-CD8β-Antikörper einmal wöchentlich zusammen mit der Fütterung von WD acht Wochen lang verabreicht, so wurde die Plaquebildung in der Aorta und der Aortenwurzel signifikant reduziert, was auf die Bedeutung dieser Zellen bei der durch Alloreaktivität induzierten Läsionsbildung hinweist. Darüber hinaus führte eine Anti-CD8β-Behandlung zu einer signifikant verringerten Bildung eines nekrotischen Kerns, gefolgt von einer allge meinen Zunahme der Plaquestabilität. Auffallend ist, dass BMT-Empfänger, die mit WD gefüttert wurden, im Vergleich zu BM (einer Gruppe ohne alloreaktive T-Zellen, die GvHD induzieren) signifikant erhöhte Serumcholesterinwerte aufwiesen. Dieser Effekt kehrte sich um, wenn eine Anti-CD8β-Behandlung durchgeführt wurde, was zumindest teilweise auf einen Einfluss alloreaktiver CD8+-T-Zellen auf den Cholesterinspiegel schließen lässt. Die Expression von Genen, die für den Lipidstoffwechsel verantwortlich sind, wies auf die Tendenz der Leber hin, den erhöhten Cholesterinspiegel zu regulieren; der Mechanismus, der diesem Phänotyp zugrunde liegt, muss jedoch noch aufgeklärt werden. Andererseits hat sich gezeigt, dass die durch chronische Fütterung induzierte Fettleibigkeit ein un abhängiger Risikofaktor für gastrointestinale GvHD ist. In ähnlicher Weise haben wir in dem MHC disparaten allo-HCT-Mausmodell festgestellt, dass selbst eine kurzfristige WD-Zufuhr zu einer signifikanten Verringerung des Überlebens der Mäuse nach der HCT führte. Wenn die Konzentration der transplantierten alloreaktiven T-Zellen reduziert wurde, verbesserte sich die Überlebensrate, was auf die Beteiligung dieser Zellen an der Pathogenese hinweist. Darüber hinaus zeigte die Biolumineszenz-Bildgebung (engl.: bio luminiscence imaging; BLI) während der Initiations- und Effektorphase der aGvHD eine erhöhte Infiltration alloreaktiver T-Zellen bei Mäusen, die mit WD gefüttert wurden. Wie Studien gezeigt in einem Adipositasmodell vorgeschlagen haben, konnten wir die Beteili gung von spezifisch CD4+ T-Zellen an der WD-induzierten Wirkung bestätigen, da die relative Anzahl dieser Zellen im Dünndarm am sechsten Tag nach der HCT bei Mäusen, die mit WD gefüttert wurden, signifikant erhöht war. Dieser erhöhten Darminfiltration ging ein Anstieg der Zahl alloreaktiver T-Zellen voraus, die den Darm-Homing-Rezeptor (α4β7-Integrin) in den peripheren LNs exprimieren. Obwohl sich die Anzahl der T-Zellen in der Milz von mit WD gefütterten Mäusen nicht veränderte, war die Untergruppe der CD4+- und CD8+-T-Zellen, die in hohem Maße TNFα sezernierten, ebenso erhöht wie die Expression von Genen, die pro-inflammatorische Zytokine wie IL-6 und IFNγ reg ulieren, was auf eine signifikante WD-induzierte Entzündung hinweist. Darüber hinaus könnte die von uns beobachtete leichte Tendenz zu einer erhöhten intestinalen Perme abilität und Belastung mit translozierten luminalen Bakterien eine schwere Endotoxämie und eine dysregulierte systemische Immunantwort auslösen, die zu einer schädlichen In duktion des Zelltods führen könnte. Zur Untermauerung unserer Spekulationen stellten wir erhöhte Transaminasenwerte und einen Anstieg der LDH-Werte fest (was auf erhe bliche Gewebeschäden hinweist).Jedoch verbleibt der genaue Mechanismus, der zu den verheerenden Auswirkungen von WD führt, ungeklärt. KW - Periphere Stammzellentransplantation KW - Arteriosklerose KW - GvHD KW - HCT KW - Atherosclerosis Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-325792 ER - TY - THES A1 - Waltmann, Maria T1 - Neurocognitive mechanisms of loss of control in Binge Eating Disorder T1 - Neurokognitive Mechanismen des Kontrollverlusts im Rahmen der Binge- Eating-Störung N2 - Binge Eating Disorder (BED) is a common, early-onset mental health condition characterised by uncontrollable episodes of overeating followed by negative emotions such as guilt and shame. An improved understanding of the neurocognitive mechanisms underlying BED is central to the development of more targeted and effective treatments. This thesis comprises a systematic review and three empirical studies contributing to this endeavour. BED can be thought of as a disorder of cognitive-behavioural control. Indeed, self-report evidence points towards enhanced impulsivity and compulsivity in BED. However, retrospective self-reports do not capture the mechanisms underlying impulsive and compulsive lapses of control in the moment. The systematic review therefore focussed on the experimental literature on impulsivity and compulsivity in BED. The evidence was very mixed, although there was some indication of altered goal-directed control and behavioural flexibility in BED. We highlight poor reliability of experimental paradigms and the failure to properly account for weight status as potential reasons for inconsistencies between studies. Moreover, we propose that impulsivity and/or compulsivity may be selectively enhanced in negative mood states in BED and may therefore not be consistently detected in lab-based studies. In the empirical studies, we explored the role of behavioural flexibility in BED using experimental and neuroimaging methods in concert with computational modelling. In the first empirical study, we assessed the reliability of a common measure of behavioural flexibility, the Probabilistic Reversal Learning Task (PRLT). We demonstrate that the behavioural and computational metrics of the PRLT have sufficient reliability to justify past and future applications if calculated using hierarchical modelling. This substantially improves reliability by reducing error variance. The results support the use of the PRLT in the second and third empirical studies on development and BED. Because a majority of patients develop BED as adolescents or young adults, we speculated that it may emerge as a consequence of disrupted or deficient maturation of behavioural flexibility. Little is known about typical development in this domain. We therefore investigated normative development of reversal learning from adolescence to adulthood in the second empirical study. Typically- developing adolescents exhibited less adaptive and more erratic and explorative behaviour than adults. This behaviour was accounted for by reduced sensitivity to positive feedback in a reinforcement learning model, and partially mediated by reduced activation reflecting uncertainty in the medial prefrontal cortex, a region known to mature substantially during adolescence. In the third empirical study, we investigated reversal learning in BED, paying special attention to potential biases associated with learning from wins vs learning from losses. We speculated that negative urgency could make it more difficult for BED patients to learn and make decisions under pressure to avoid losses. To dissociate between effects of excess weight and BED, we collected data from obese individuals with and without BED as well as normal-weight controls. As hypothesised, there were subtle neurocognitive differences between obese participants with and without BED with regard to learning to obtain rewards and to avoid losses. Obese individuals showed relatively impaired learning to obtain rewards, while BED patients showed relatively impaired learning to avoid losses. This was reflected in differential learning signals in the brain and associated with BED symptom severity. In sum, this thesis shows that the evidence on impulsivity and compulsivity in BED is inconsistent and offers potential explanations for this inconsistency. It highlights the need for reliability in interindividual difference research and indicates ways to improve it. Further, it charts the typical development of reversal learning from adolescence to adulthood and underscores the relevance of exploration in the context of learning and decision-making in adolescence. Finally, it demonstrates qualitative differences between BED and obesity, hinting at a pivotal role of aversive states in loss of control in BED. N2 - Binge-Eating-Störung (BES) ist eine weit verbreitete psychische Erkrankung, die häufig im Jugend- oder jungen Erwachsenenalter beginnt und von Episoden unkontrollierten Überessens gefolgt von negativen Emotionen wie Schuld und Scham gekennzeichnet ist. Ein verbessertes Verständnis der neurokognitiven Mechanismen, die der BES zugrunde liegen, ist zentral für die Entwicklung zielgerichteterer und effektiverer Therapieansätze. Die vorliegende Dissertation umfasst eine systematische Übersichtsarbeit und drei empirische Studien, die zu diesem Vorhaben beitragen. BES kann als eine Störung der kognitiven oder Verhaltenskontrolle betrachtet werden. Selbsteinschätzungsdaten aus Fragebogenstudien deuten klar auf erhöhte Impulsivität und Zwanghaftigkeit hin. Retrospektive Selbsteinschätzungsdaten können jedoch wenig Aufschluss über die Mechanismen geben, die impulsiven und zwanghaften Kontrollverlusten zugrunde liegen. Als Ausgangspunkt dieser Arbeit haben wir daher eine systematische Übersicht der experimentellen Literatur zu Impulsivität und Zwanghaftigkeit bei BES erstellt, die in dieser Hinsicht mehr Einblick verspricht. Die Studienlage war sehr heterogen, aber es gab vorläufige Hinweise auf veränderte zielgerichtete Kontrolle und Verhaltensflexibilität bei BES. Wir zeigen auf, dass unzureichende Reliabilität experimenteller Paradigmen und mangelnde Berücksichtigung wichtiger Störvariablen wie Körpergewicht mögliche Gründe für die großen Inkonsistenzen zwischen Studien sein könnten. Weiterhin vermuten wir, dass Impulsivität und/oder Zwanghaftigkeit im Rahmen der BES selektiv erhöht sein könnten, wenn Patient*innen sich in negativen Gemütszuständen befinden, und daher in Laborstudien nicht konsistent nachgewiesen werden können. Die empirischen Studien untersuchten die Rolle von Verhaltensflexibilität bei BES anhand experimenteller und bildgebender Verfahren sowie mathematischer Modellierung. In der ersten empirischen Studie untersuchten wir die Reliabilität der Probabilistic Reversal Learning Task (PRLT), eines gängigen Maßes der Verhaltensflexibilität. Wir konnten zeigen, dass die Verhaltensmaße und Metriken der mathematischen Modelle der PRLT adäquate Reliabilität aufweisen – allerdings nur, wenn sie anhand von hierarchischen Modellen errechnet werden. Letzteres reduziert die Fehlervarianz und verbessert die Reliabilität damit erheblich. Die Ergebnisse stützen die Verwendung der PRLT in unseren Studien zu Verhaltensflexibilität in der Entwicklung und bei BES. Da BES seine Erstmanifestation oft im Jugend- oder frühen Erwachsenenalter hat, liegt die Vermutung nahe, dass sie sich als Folge einer gestörten oder defizitären Reifung der Verhaltensflexibilität entwickeln könnte. Da jedoch wenig über die typische Entwicklung in diesem Bereich bekannt ist, haben wir in der zweiten empirischen Studie zunächst die normative Entwicklung von Reversal- Learning vom Jugend- zum Erwachsenenalter untersucht. Gesunde Jugendliche zeigten weniger adaptives, erratischeres und explorativeres Verhalten als Erwachsene. Unser mathematisches Modell des Verstärkungslernens erklärt dieses Muster durch eine verringerte Empfindlichkeit gegenüber positivem Feedback. Zudem konnten wir zeigen, dass dieses Verhalten teilweise durch reduzierte Aktivierung des medialen prefrontalen Kortex vermittelt war, einer Region, die im Jugendalter eine substanzielle Reifung durchmacht. In der dritten empirischen Studie haben wir schließlich Reversal-Learning bei BES untersucht und dabei spezielles Augenmerk auf potenzielle Verzerrungen im Lernen zum Erlangen von Belohnungen im Gegensatz zum Lernen zur Verlustvermeidung gelegt. Um Effekte von BES und Adipositas zu unterscheiden, haben wir Daten von adipösen Personen mit und ohne BES, sowie gesunden Normalgewichtigen erhoben. Wie erwartet gab es subtile neurokognitive Unterschiede zwischen adipösen Proband*innen mit und ohne BES im Hinblick auf Lernen zum Erlangen von Belohnungen und Vermeiden von Verlusten. So war Adipositas durch relativ beeinträchtigtes Lernen zum Erlangen von Belohnungen gekennzeichnet, während BES durch relativ beeinträchtigtes Lernen zur Vermeidung von Verlusten gekennzeichnet war. Dieser Unterschied spiegelte sich in der neuronalen Kodierung von Lernsignalen wieder und korrelierte mit der Symptomschwere der BES. Zusammenfassend zeigt diese Dissertation, dass die Literatur zu Impulsivität und Zwanghaftigkeit in BES inkonsistent ist und legt Gründe für diese Inkonsistenzen nahe. Sie hebt die kritische Rolle der Reliabilität von Instrumenten in der Forschung in differentieller und klinischer Psychologie sowie Psychiatrie hervor und zeigt Möglichkeiten auf, diese zu verbessern. Weiterhin zeichnet sie ein Bild der Entwicklung von Reversal Learning vom Jugend- zum Erwachsenenalter und unterstreicht die Relevanz von Explorationsverhalten im Kontext von Lernen und Entscheiden im Jugendalter. Schließlich zeigt sie qualitative Unterschiede zwischen BES und Adipositas auf und legt weitere Forschung in Hinblick auf eine möglicherweise zentrale Rolle negativer Emotionen für Kontrollverlust bei BES nahe. KW - Binge-eating Disorder KW - Kognitive Entwicklung KW - Reliabilität KW - Impulsivität KW - Computational Psychiatry KW - fMRI / Neuroimaging KW - Binge-Eating-Störung Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-364300 ER - TY - THES A1 - Steinmüller, Sophie Anna Maria T1 - Benzimidazole-Based Photoswitches and Photoswitchable Cannabinoid 2 Receptor Ligands T1 - Benzimidazol-Basierte Photoschalter und Photoschaltbare Liganden für den Cannabinoid 2 Rezeptor N2 - The field of photopharmacology has attracted considerable attention due to applying the spatial and temporal precision of light to pharmacological systems. Photoswitchable biologically active compounds have proven useful in the field of G protein-coupled receptors (GPCRs), which are of tremendous therapeutic relevance. Generally, the pharmacology of GPCRs is complex, perhaps even more complex than originally thought. Suitable tools are required to dissect the different signalling pathways and mechanisms and to unravel how they are connected in a holistic image. This is reflected in the enormous scientific interest in CB2R, as the neuroprotective and immunomodulatory effects attributed to CB2R agonists have not yet translated into effective therapeutics. This work focused on the development of a novel photoswitchable scaffold based on the privileged structure of benzimidazole and its application in photoswitchable CB2R ligands as photopharmacological tools for studying the CB2R. The visible-light photoswitchable ligand 10d enables the investigation of CB2R activation with regard to βarr2 bias, exhibiting a unique pharmacological profile as a “cis-on” affinity switch at receptor level and as a “trans-on” efficacy-switch in βarr2-mediated receptor internalization. The novel photoswitchable scaffold developed in this work further serves as a guide for the development of novel photoswitchable GPCR ligands based on the privileged structure of benzimidazole. To obtain a different tool compound for studying CB2R activation and signalling mechanisms, a previously reported putatively dualsteric CB2R ligand was rendered photoswitchable, by linking the orthosteric agonist to a CB2R-selective PAM via photoswitchable azobenzene. Compound 27-para exhibits a desirable “cis-on” behaviour across all investigated assays with >10-fold higher potency compared to its trans-isomer and can be used as an efficacy-switch employing specific concentrations. N2 - Das Forschungsfeld der Photopharmakologie hat stark an Beachtung gewonnen, da es die Anwendung der räumlichen und zeitlichen Präzision von Licht auf pharmakologische Systeme ermöglicht. Photoschaltbare biologisch aktive Verbindungen haben sich besonders für die Erforschung von G-Protein-gekoppelten Rezeptoren (GPCRs) als nützlich erwiesen, welche sich durch ihr enormes therapeutisches Potenzial auszeichnen. Die Pharmakologie der GPCRs ist komplex, vielleicht sogar komplexer als ursprünglich angenommen. Um die verschiedenen Signalwege und Mechanismen zu verstehen und zu entschlüsseln, wie sie in einem ganzheitlichen Bild zusammenhängen, werden geeignete Instrumente benötigt. Dies zeigt sich auch in dem enormen wissenschaftlichen Interesse am CB2R, da die den CB2R-Agonisten zugeschriebenen neuroprotektiven und immunmodulatorischen Effekte noch nicht in wirksame Therapeutika umgesetzt werden konnten. Die vorliegende Arbeit konzentrierte sich auf die Entwicklung eines neuartigen photoschaltbaren Gerüsts, das auf der privilegierten Struktur von Benzimidazol basiert, und dessen Anwendung in photoschaltbaren CB2R-Liganden als photopharmakologische Werkzeuge zur Untersuchung des CB2R. Der mit sichtbarem Licht schaltbare Ligand 10d ermöglicht die Untersuchung der CB2R-Aktivierung in Hinblick auf bevorzugte βarr2-Rekrutierung gegenüber G-Proteinen, mit einem einzigartigen pharmakologischen Profil als „cis-on"-Affinitätsschalter auf Rezeptorebene und als „trans-on"-Wirksamkeitsschalter bei der βarr2-vermittelten Rezeptorinternalisierung. Das in dieser Arbeit entwickelte neuartige photoschaltbare Gerüst dient als Leitfaden für die Entwicklung neuartiger photoschaltbarer GPCR-Liganden basierend auf der privilegierten Struktur von Benzimidazol. Um ein anderes Werkzeug für die Untersuchung der CB2R-vermittelten Signalmechanismen zu erhalten, wurde ein zuvor beschriebener, vermeintlich dualsterischer CB2R-Ligand photoschaltbar gemacht. Hierfür wurde ein orthosterischer Agonist mit einem CB2R-selektiven PAM über ein photoschaltbares Azobenzol verknüpft. Die Verbindung 27-para zeigt in allen untersuchten Assays das bevorzugte „cis on"-Verhalten mit einer >10-fach höheren Potenz im Vergleich zu ihrem trans-Isomer. KW - Cannabinoide KW - Photoswitchable KW - Cannabinoids Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-348943 ER - TY - THES A1 - Kreisz, Philipp T1 - Group S1 bZIP transcription factors regulate sink tissue development by controlling carbon and nitrogen resource allocation in \(Arabidopsis\) \(thaliana\) T1 - Gruppe S1 bZIP Transkriptionsfaktoren regulieren die Entwicklung von sink-Geweben durch Kontrolle der Verteilung von Kohlen- und Stickstoff Ressourcen in \(Arabidopsis\) \(thaliana\) N2 - The evolutionary success of higher plants is largely attributed to their tremendous developmental plasticity, which allows them to cope with adverse conditions. However, because these adaptations require investments of resources, they must be tightly regulated to avoid unfavourable trade-offs. Most of the resources required are macronutrients based on carbon and nitrogen. Limitations in the availability of these nutrients have major effects on gene expression, metabolism, and overall plant morphology. These changes are largely mediated by the highly conserved master kinase SNF1-RELATED PROTEIN KINASE1 (SnRK1), which represses growth and induces catabolic processes. Downstream of SnRK1, a hub of heterodimerising group C and S1 BASIC LEUCINE ZIPPER (bZIP) transcription factors has been identified. These bZIPs act as regulators of nutrient homeostasis and are highly expressed in strong sink tissues, such as flowers or the meristems that initiate lateral growth of both shoots and roots. However, their potential involvement in controlling developmental responses through their impact on resource allocation and usage has been largely neglected so far. Therefore, the objective of this work was to elucidate the impact of particularly S1 bZIPs on gene expression, metabolism, and plant development. Due to the high homology and suspected partial redundancy of S1 bZIPs, higher order loss-of-function mutants were generated using CRISPR-Cas9. The triple mutant bzip2/11/44 showed a variety of robust morphological changes but maintained an overall growth comparable to wildtype plants. In detail however, seedlings exhibited a strong reduction in primary root length. In addition, floral transition was delayed, and siliques and seeds were smaller, indicating a reduced supply of resources to the shoot and root apices. However, lateral root density and axillary shoot branching were increased, suggesting an increased ratio of lateral to apical growth in the mutant. The full group S1 knockout bzip1/2/11/44/53 showed similar phenotypes, albeit far more pronounced and accompanied by growth retardation. Metabolomic approaches revealed that these architectural changes were accompanied by reduced sugar levels in distal sink tissues such as flowers and roots. Sugar levels were also diminished in leaf apoplasts, indicating that long distance transport of sugars by apoplastic phloem loading was impaired in the mutants. In contrast, an increased sugar supply to the proximal axillary buds and elevated starch levels in the leaves were measured. In addition, free amino acid levels were increased in bzip2/11/44 and bzip1/2/11/44/53, especially for the important transport forms asparagine and glutamine. The increased C and N availability in the proximal tissues could be the cause of the increased axillary branching in the mutants. To identify bZIP target genes that might cause the observed shifts in metabolic status, RNAseq experiments were performed. Strikingly, clade III SUGARS WILL EVENTUALLY BE EXPORTED (SWEET) 8 genes were abundant among the differentially expressed genes. As SWEETs are crucial for sugar export to the apoplast and long-distance transport through the phloem, their reduced expression is likely to be the cause of the observed changes in sugar allocation. Similarly, the reduced expression of GLUTAMINE AMIDOTRANSFERASE 1_2.1 (GAT1_2.1), which exhibits glutaminase activity, could be an explanation for the abundance of glutamine in the mutants. Additional experiments (ATAC-seq, DAP� seq, PTA, q-RT-PCR) supported the direct induction of SWEETs and GAT1_2.1 by S1 bZIPs. To confirm the involvement of these target genes in the observed S1 bZIP mutant phenotypes, loss-of-function mutants were obtained, which showed moderately increased axillary branching. At the same time, the induced overexpression of bZIP11 in axillary meristems had the opposite effect. Collectively, a model is proposed for the function of S1 bZIPs in regulating sink tissue development. For efficient long-distance sugar transport, bZIPs may be required to induce the expression of clade III SWEETs. Thus, reduced SWEET expression in the S1 bZIP mutants would lead to a decrease in apoplastic sugar loading and a reduced supply to distal sinks such as shoot or root apices. The reduction in long� distance transport could lead to sugar accumulation in the leaves, which would then increasingly be transported via symplastic routes towards proximal sinks such as axillary branches and lateral roots or sequestered as starch. The reduced GAT1_2.1 levels lead to an abundance of glutamine, a major nitrogen transport form. The combined effect on C and N allocation results in increased nutrient availability in proximal tissues, promoting the formation of lateral plant organs. Alongside emerging evidence highlighting the power of bZIPs to steer nutrient allocation in other species, a novel but evolutionary conserved role for S1 bZIPs as regulators of developmental plasticity is proposed, while the generation of valuable data sets and novel genetic resources will help to gain a deeper understanding of the molecular mechanisms involved N2 - Der evolutionäre Erfolg höherer Pflanzen wird weitgehend auf ihre enorme Entwicklungsplastizität zurückgeführt, die es ihnen ermöglicht, widrigen Bedingungen zu trotzen. Da diese Anpassungen jedoch einen immensen Ressourceneinsatz erfordern, müssen sie streng reguliert werden, um unvorteilhafte Reaktionen zu vermeiden. Den Großteil der benötigten Ressourcen machen Makronährstoffe auf der Basis von Kohlenstoff und Stickstoff aus. Eine eingeschränkte Verfügbarkeit dieser Nährstoffe hat erhebliche Auswirkungen auf die Genexpression, den Stoffwechsel und die Morphologie der Pflanzen. Diese Veränderungen werden größtenteils durch die hochkonservierte Kinase SNF1-RELATED PROTEIN KINASE1 (SnRK1) vermittelt, die das Wachstum unterdrückt und katabole Prozesse einleitet. Downstream von SnRK1 wurde ein Netzwerk von heterodimerisierenden Transkriptionsfaktoren der Gruppe C und S1 BASIC LEUCINE ZIPPER (bZIP) identifiziert. Diese bZIPs wirken als Regulatoren der Nährstoffhomöostase und werden vor allem in starken sink-Geweben wie Blüten oder den Meristemen, die das Seitenwachstum von Sprossen und Wurzeln ermöglichen, exprimiert. Ihre potenzielle Beteiligung an der Steuerung von Entwicklungsreaktionen durch ihren Einfluss auf die Ressourcenzuteilung und -nutzung wurde bisher jedoch weitgehend vernachlässigt. Ziel dieser Arbeit war es daher, die Auswirkungen insbesondere von S1 bZIPs auf die Genexpression, den Stoffwechsel und die Pflanzenentwicklung zu erforschen. Aufgrund der hohen Homologie und der vermuteten teilweisen Redundanz der S1 bZIPs wurden mithilfe von CRISPR-Cas9 loss-of-function Mutanten höherer Ordnung erzeugt. Die Dreifachmutante bzip2/11/44 zeigte eine Vielzahl robuster morphologischer Veränderungen, behielt aber insgesamt ein mit Wildtyp-Pflanzen vergleichbares Wachstum bei. Im Detail jedoch wiesen die Keimlinge eine starke Verringerung der Primärwurzellänge auf. Darüber hinaus verzögerte sich der Blühzeitpunkt, und die Schoten und Samen waren kleiner, was auf eine geringere Versorgung der Spross- und Wurzelspitzen mit Ressourcen hinweist. Die Dichte der Seitenwurzeln und die axilläre Verzweigung des Sprosses waren jedoch erhöht, was auf ein erhöhtes Verhältnis von lateralem zu apikalem Wachstum in der Mutante hindeutet. Die Knockout-Mutante bzip1/2/11/44/53 zeigte ähnliche Phänotypen, wenn auch weitaus ausgeprägter und begleitet von Wachstumsverzögerungen. Metabolische Untersuchungen ergaben, dass diese Veränderungen in der Architektur mit reduzierten Zuckerspiegeln in distalen sink� Geweben wie Blüten und Wurzeln einhergingen. Die Zuckerspiegel waren auch in den Apoplasten der Blätter vermindert, was darauf hindeutet, dass der Ferntransport von Zucker durch apoplastische Phloembeladung in den Mutanten beeinträchtigt war. Im Gegensatz dazu wurden eine erhöhte Zuckerzufuhr zu den proximalen Achselknospen und erhöhte Stärkekonzentrationen in den Blättern gemessen. Zusätzlich war die Konzentration freier Aminosäuren in bzip2/11/44 und bzip1/2/11/44/53 10 erhöht, insbesondere für die wichtigen Transportformen Asparagin und Glutamin. Die erhöhte C- und N-Verfügbarkeit in den proximalen Geweben könnte die Ursache für die verstärkte axilläre Verzweigung in den Mutanten sein. Um bZIP-Zielgene zu identifizieren, die die beobachteten Verschiebungen im Stoffwechselstatus verursachen könnten, wurden RNAseq-Experimente durchgeführt. Auffallend ist, dass die Gene der Gruppe III SUGARS WILL EVENTUALLY BE EXPORTED (SWEET) unter den unterschiedlich exprimierten Genen sehr häufig vorkamen. Da SWEETs für den Zuckerexport in den Apoplasten und den Langstreckentransport durch das Phloem von entscheidender Bedeutung sind, ist ihre verringerte Expression wahrscheinlich die Ursache für die beobachteten Veränderungen in der Zuckerallokation. Ebenso könnte die verringerte Expression von GLUTAMIN AMIDOTRANSFERASE 1_2.1 (GAT1_2.1), die Glutaminase-Aktivität aufweist, eine Erklärung für die Häufigkeit von Glutamin in den Mutanten sein. Zusätzliche Experimente (ATAC-seq, DAP-seq, PTA, q-RT-PCR) bestätigten die direkte Induktion von SWEETs und GAT1_2.1 durch S1 bZIPs. Um die Beteiligung dieser Zielgene an den in den S1 bZIP� Mutanten beobachteten Phänotypen zu bestätigen, wurden loss-of-function-Mutanten untersucht, die eine mäßig erhöhte axilläre Verzweigung aufwiesen. Gleichzeitig hatte die induzierte Überexpression von bZIP11 in axillären Meristemen den gegenteiligen Effekt. Auf Basis dieser Ergebnisse wird ein Modell für die Funktion von S1 bZIPs bei der Regulierung der Entwicklung von sink-Geweben vorgeschlagen. Für einen effizienten Zuckertransport über große Entfernungen könnten bZIPs erforderlich sein, um die Expression von SWEETs der Gruppe III zu induzieren. Eine verringerte SWEET-Expression in den S1 bZIP-Mutanten würde zu einem Rückgang der apoplastischen Zuckerbeladung und einer verringerten Versorgung von distalen sink-Geweben wie den Spross- oder Wurzelspitzen führen. Die Verringerung des Ferntransports könnte zu einer Anhäufung von Zucker in den Blättern führen, der dann verstärkt über symplastische Wege zu proximalen sink� Geweben wie den axillären Meristem und Seitenwurzeln transportiert oder als Stärke gespeichert wird. Die verringerte GAT1_2.1 Expression führt zu einem Überfluss an Glutamin, einer wichtigen Stickstofftransportform. Die kombinierte Wirkung auf die C- und N-Allokation führt zu einer erhöhten Nährstoffverfügbarkeit in den proximalen Geweben und fördert die Bildung von seitlichen Pflanzenorganen. Neben neuen Erkenntnissen, die die Wirksamkeit von bZIPs bei der Steuerung der Nährstoffallokation in anderen Arten unterstreichen, wird eine neuartige, jedoch evolutionär konservierte Rolle für S1 bZIPs als Regulatoren der Entwicklungsplastizität vorgeschlagen, während die Generierung wertvoller Datensätze und neuer genetischer Ressourcen dazu beitragen wird, ein tieferes Verständnis der beteiligten molekularen Mechanismen zu gewinnen. KW - Molekularbiologie KW - Sugar allocation KW - Nitrogen allocation KW - Basic leucine zipper KW - Developmental plasticity KW - CRISPR Cas9 KW - Ackerschmalwand KW - CRISPR/Cas-Methode KW - Arabidopsis thaliana Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-321925 ER - TY - THES A1 - Papay, Marion T1 - Notwendigkeit der präoperativen Reposition von distalen, nach dorsal dislozierten Radiusfrakturen bei bestehender Operationsindikation im Hinblick auf das Schmerzniveau sowie postoperative Ergebnisse T1 - Necessity of preoperative closed reduction of dorsally displaced distal radius fractures with existing surgical indication with regard to the pain level and postoperative results N2 - Die distale Radiusfraktur gehört zu den häufigsten Frakturen in Deutschland mit einem Inzidenzanstieg im Alter unter Betonung des weiblichen Geschlechts. Dabei zeigt sich ein zunehmender Trend in Richtung operative Versorgung, allen voran die Versorgung mittels winkelstabiler Plattensysteme. Instabile, distale Radiusfrakturen werden dabei vor geplanter operativer Versorgung im Rahmen der Initialbehandlung üblicherweise geschlossen reponiert und im Gipsverband retiniert. Ziel der vorliegenden monozentrischen, prospektiv randomisierten Studie mit zwei Studiengruppen war es herauszufinden, ob sich das Unterlassen der Reposition vor geplanter Operation nachteilig auf das Schmerzniveau in der präoperativen Phase auswirkt und ob sich durch die Dislokation Nachteile in Bezug auf den Nervus medianus im Sinne eines Traktionsschadens sowie bezüglich des klinisch-radiologischen Ausheilungsergebnisses zeigen. Die Studie zeigte, dass das Schmerzempfinden während der präoperativen Gipsbehandlung unabhängig von einer vorherigen Reposition war. Für den primären Endpunkt an Tag 1 nach der Akutbehandlung konnte statistisch signifikante Nichtunterlegenheit der Gruppe ohne Reposition gegenüber der Gruppe mit Reposition nachgewiesen werden. Gleiches galt für Tag 2, sowohl für die absoluten Schmerzniveaus als auch für die Schmerzlinderung. Das Unterlassen der Reposition hatte zudem keine nachteiligen Effekte auf den Nervus medianus. Gleiches zeigte sich für das klinische und radiologische Ausheilungsergebnis. Für die funktionellen DASH- und Krimmer-Scores konnte ein Jahr postoperativ ebenfalls statistisch signifikante Nichtunterlegenheit der Gruppe ohne Reposition nachgewiesen werden. Diese Erkenntnisse bestätigen die in der Literatur vorhandenen Ergebnisse verschiedener Studien dahingehend, dass das Unterlassen der Reposition keine nachteiligen Effekte auf das postoperative Outcome hat. Einige Studien verdeutlichen zudem, dass es nach Reposition, insbesondere bei Vorliegen gewisser Risiko- und Instabilitätsfaktoren, ohnehin zur sekundären Dislokation kommt, sodass die generelle Notwendigkeit der Reposition vor Gipsanlage sowohl vor einer operativen als auch vor einer konservativen Weiterbehandlung angezweifelt werden muss. N2 - The distal radius fracture is one of the most common fractures in Germany, with an increase in incidence with age and an emphasis on the female sex. There is an increasing trend towards surgical treatment, above all treatments using locking plate systems. Prior to planned surgical treatment, unstable, distal radius fractures are usually reduced in a closed manner as part of the initial treatment and are retained in a plaster cast. The aim of the present monocentric, prospective randomized study with two study groups was to find out whether omitting reduction before planned surgery has a negative effect on the pain level in the preoperative phase and whether the dislocation has disadvantages with regard to the median nerve in terms of traction damage and with regard to the clinical and radiological healing result. The study showed that the sensation of pain during preoperative plaster treatment was independent of previous reduction. For the primary endpoint on day 1 after acute treatment, statistically significant non-inferiority of the group without reduction compared to the group with reduction was demonstrated. The same was true for day 2, both for absolute pain levels and pain relief. The omission of the reduction also had no adverse effects on the median nerve. The same was shown for the clinical and radiological healing results. For the functional DASH and Krimmer scores, statistically significant non-inferiority of the group without reduction was also demonstrated one year postoperatively. These findings confirm the results of various studies in the literature to the effect that omitting reduction has no detrimental effects on the postoperative outcome. Some studies also make it clear that secondary dislocation occurs anyway after reduction, especially in the presence of certain risk and instability factors, so that the general necessity of reduction prior to plaster application must be questioned both before surgical and conservative further treatment. KW - distale Radiusfraktur KW - Reposition KW - geschlossene präoperative Reposition KW - präoperatives Schmerzniveau KW - distale instabile Radiusfraktur KW - preoperative closed reduction KW - preoperative pain level KW - unstable distal radius fracture Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-363882 N1 - Erstellung der Disseration an folgendem Institut: Abteilung für Orthopädie und Unfallchirurgie Caritas Krankenhaus Bad Mergentheim Lehrkrankenhaus der Universität Würzburg ER - TY - JOUR T1 - Measurement of prompt photon production in √ s(NN) = 8.16 TeV \(p\) Pb collisions with ATLAS JF - Physics letters B N2 - The inclusive production rates of isolated, prompt photons in p Pb collisions at root s(NN) = 8.16 TeV are studied with the ATLAS detector at the Large Hadron Collider using a dataset with an integrated luminosity of 165 nb(-1) recorded in 2016. The cross-section and nuclear modification factor R-p pb are measured as a function of photon transverse energy from 20 GeV to 550 GeV and in three nucleon-nucleon centre-of-mass pseudorapidity regions, (-2.83, -2.02), (-1.84, 0.91), and (1.09, 1.90). The cross-section and R-p pb values are compared with the results of a next-to-leading-order perturbative QCD calculation, with and without nuclear parton distribution function modifications, and with expectations based on a model of the energy loss of partons prior to the hard scattering. The data disfavour a large amount of energy loss and provide new constraints on the parton densities in nuclei. (C) 2019 The Author. Published by Elsevier B.V. KW - Boson Production KW - PPB Collisions Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-312697 VL - 796 ER - TY - THES A1 - von der Heide, Julia Magdalena T1 - Ist eine Berechnung der Geometrie der Halswirbelkörper anhand ihrer Morphologie im Kindesalter und somit eine Individualisierung der CVM-Methode möglich? T1 - Is it possible to calculate the geometry of the cervical vertebral bodies based on their morphology in childhood and thus individualize the CVM method? N2 - Ziel der vorliegenden Studie war es zu untersuchen, ob anhand geometrischer Merkmale der HWK im Kindesalter eine sichere individuelle Vorhersage der Morphologie der HWK zum Ende der Entwicklung möglich ist. Hierdurch könnte eine Individualisierung der CVM-Methode und somit eine Einschätzung des bereits verstrichenen Wachstums erfolgen. Zu diesem Zweck wurden insgesamt 1377 FRS-Aufnahmen von 267 Patienten – 110 weibliche und 157 männliche – aus dem Archiv der Poliklinik für Kieferorthopädie des Universitätsklinikums Würzburg digitalisiert und untersucht. Die HWK wurden im Programm OnyxCeph (Herst.: Image Instruments GmbH) quantifiziert und die berechneten Werte mit der Software SPSS statistisch ausgewertet. Mittels linearer Regressionen wurde versucht, anhand der Morphologie der Wirbelkörper vor dem puberalen Wachstumsschub auf die Geometrie der HWK im Erwachsenenalter zu schließen. Zur Illustrierung wurden Streudiagramm und die dazugehörigen Abfolgen von Röntgenbildern dargestellt. Eine Schätzung der Geometrie der HWK im Erwachsenenalter würde bei den separat betrachteten Parametern und bei einer gemeinsamen Betrachtung der Parameter kaum zu korrekten Einschätzungen führen. Die Streudiagramme mit den Bilderabfolgen stützen diese These ebenfalls und illustrieren die mögliche Fehleinschätzung der Geometrie. Die Ergebnisse der Studie zeigen erneut, dass die Geometrie der HWK im Erwachsenenalter sehr variabel ist, wie komplex die Entwicklung der HWK ist und dass anhand ihrer Geometrie im Kindesalter keine sichere Einschätzung der skelettalen Reife möglich ist. Eine Individualisierung der CVM-Methode ist anhand der in dieser Studie untersuchten Parameter nicht möglich. Somit lässt sich schlussfolgern, dass die CVM-Methode nicht als alleinige Methode zur präzisen skelettalen Alterseinschätzung verlässlich genutzt werden kann, sondern für eine sichere Beurteilung weitere Reifeindikatoren hinzugezogen werden sollten. Allerdings sollten hierzu zusätzliche radiologische Untersuchungen, wie beispielsweise die Handröntgenaufnahme, nur dann durchgeführt werden, wenn diese dem ALARA-Prinzip entsprechen. N2 - The aim of the present study was to investigate whether a reliable individual prediction of the morphology of the cervical vertebral bodies at the end of development is possible based on their geometric features in childhood. This could allow the CVM method to be individualized and thus an assessment of the growth that has already occurred. For this purpose, a total of 1377 FRS images of 267 patients - 110 female and 157 male - from the archive of the Department of Orthodontics at the University Hospital of Würzburg were digitized and examined. The cervical vertebrae were quantified using the OnyxCeph program and the calculated values were statistically evaluated using the SPSS software. Through linear regressions an attempt was made to use the morphology of the cervical vertebral bodies before the pubertal growth spurt to draw conclusions about the geometry of the cervical vertebrae in adulthood. A scatter diagram and the associated sequences of X-ray images were displayed to illustrate this. An estimate of the geometry of the cervical vertebral bodies in adulthood would hardly lead to correct assessments wheter the parameters were considered separately or together. The scatter diagrams with the image sequences also support this thesis and illustrate the possible misjudgement of the geometry. The results of the study show once again the geometrical variability and the complexity of the development of the cervical vertebral bodies, which makes it impossible to give a reliable assessment of skeletal maturity based on its geometry in childhood. It is not possible to individualize the CVM method based on the parameters examined in this study. It can therefore be concluded that the CVM method cannot be used reliably as the sole method for precise skeletal age assessment, but that further maturity indicators should be involved for a reliable assessment. However, additional radiological examinations, such as hand X-rays, should only be carried out if they comply with the ALARA principle. KW - Skelett KW - CVM-Methode KW - Altersbestimmung Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-360753 ER - TY - THES A1 - Roger, Chantal T1 - Photophysics and Spin Chemistry of Triptycene Bridge Donor-Acceptor-Triads T1 - Photophysik und Spinchemie von Triptycen Brücken Donor-Akzeptor Triaden N2 - The goal of this thesis was to investigate the influence of rotational restriction between individual parts and of the varying electron density in the bridging unit of D B A systems on the exchange interaction 2J, and thus the electronic coupling between a donor state and an acceptor state. A better understanding of how to influence the underlaying spin dynamics in such donor acceptor systems can open up the door to new technologies, such as modern molecular electronics or optoelectronic devices. Therefore, three series of molecules consisting of a TAA electron donor, a TTC or ATC bridging unit and a PDI electron acceptor were studied. To investigate the influence of rotational restriction on 2J and the electronic coupling, a series of four rotationally hindered triads (chapter 6) was synthesised. The dihedral angle between the TAA and the TTC as well as between the TTC and the PDI was restricted by ortho methyl groups at the phenylene linkers of the connecting ends to the TTC bridge, producing a twist around the linking single bond which minimises the π overlap. The triads exhibit varying numbers of ortho methyl groups and therefore different degrees of rotational restriction. In order to shine light on the influence of varying electron density on 2J and the electronic coupling, a series of four substituted triptycene triads (chapter 7) was synthesised. The electron density in the TTC bridging unit was varied by electron donating and electron withdrawing groups in 12,13 position of the TTC bridging unit and thus varying its HOMO/LUMO energy. The last series of two anthracene bridge triads (chapter 8) connected both approaches by restricting the rotation with ortho methyl groups and simultaneously by varying the bridge energies. In order to obtain the electronic properties, steady state absorption and emission spectra of all triads were investigated (chapter 4). Here, all triads show spectral features associated with the separate absorption bands of TAA and the PDI moiety. The reduced QYs, compared to the unsubstituted PDI acceptor, indicate a non radiative quenching mechanism in all triads. The CV data (chapter 5) were used to calculate the energies of possible CSSs and those results were used to assign the CR dynamics into the different Marcus regions. fs TA measurements reveal that all triads form a CSS upon excitation of the PDI moiety. The lifetimes of the involved states and the rate constants were determined by global exponential fits and global target analysis. The CR dynamics upon depopulation of the CSSs were investigated using external magnetic field dependent ns TA spectroscopy. The ns TA maps show that all triads recombine via CRT pathway populating the local 3PDI state in toluene and provided the respective lifetimes. The approximate QYs of triplet formation were determined using actinometry. The magnetic field dependent ns TA data reveal the exchange interaction 2J between singlet and triplet CSS for each triad. Those magnetic field dependent ns TA data in toluene were furthermore treated using a quantum mechanical simulation (done by U.E. Steiner) to extract the rate constants kT and kS for CRT and CRS, respectively. However, the error margins of kS were rather wide. Finally, the electronic couplings between the donor and the acceptor states were obtained by combining the aforementioned experimental results of the rate constants and applying the Bixon Jortner theoretical description of diabatic ET and Andersons perturbative theory of the exchange coupling. Therefore, the experimentally determined values of 2J and the calculated values of kCS and kT were used. The rate constant kS was calculated based on the electronic coupling V1CSS 1S0. The rotationally hindered triads (chapter 6) show a strong influence of the degree of rotational restriction on the lifetimes and rate constants of the CS processes. The rate constants of CS are increasing with increasing rotational freedom. The magnetic field dependent decay data show that the exchange interactions increase with increasing rotational freedom. Based on the CR dynamics, the calculated electronic couplings of the ET processes reflect the same trend along the series. Here, only singlet couplings turned out to be strongly influenced while the triplet couplings are not. Therefore, this series shows that the ET dynamics of donor acceptor systems can strongly be influenced by restricting the rotational freedom. In the substituted triptycene triads (chapter 7), decreasing electron density in the bridging unit causes a decrease of the CS rate constants. The magnetic field dependent decay data show that with decreasing electron density in the bridge the exchange interaction decreases. The CR dynamics-based rate constants and the electronic couplings follow the same trend as the exchange interaction. This series shows that varying the HOMO/LUMO levels of the connecting bridge between donor and acceptor strongly influences the ET processes. In the anthracene bridge triads (chapter 8), the CS process is slow in both triads. The CR was fast in the anthracene triad and is slowed down in the methoxy substituted anthracene bridge triad. The increase of the exchange interaction with increasing electron density in the bridge was more pronounced than in the substituted triptycene triads. Thus, the variation of electron density in the bridge strongly influences the ET processes even though the rotation is restricted. In this thesis, it was shown that the influence of the rotational hindrance as well as the electron density in a connecting bridge have strong influence on all ET processes and the electronic coupling in donor acceptor systems. These approaches can therefore be used to modify magnetic properties of new materials. N2 - Das Ziel dieser Arbeit war es, den Einfluss von Rotationshinderung zwischen einzelnen Bausteinen und Variation der Elektronendichte in der Brückeneinheit eines Donor Brücke Akzeptor Systems auf die Austauschwechselwirkung 2J und somit die elektronische Kopplung zwischen dem Donor- und dem Akzeptor-Zustand zu untersuchen. Ein besseres Verständnis der zugrundeliegenden Spindynamiken in solchen Donor Akzeptor Systemen - und wie diese beeinflusst werden können - kann einen Zugang zu neuen Technologien wie molekularer Elektronik oder optoelektronischen Geräten ermöglichen. Im Zuge dessen wurden drei Molekülreihen, bestehend aus einem TAA Elektronendonor, einer TTC oder ATC Brücke und einem PDI Elektronenakzeptor, untersucht. Der Einfluss von eingeschränkter Rotation zwischen den einzelnen Bausteinen auf die Austauschwechselwirkung und die elektronische Kopplung wurde anhand einer Reihe von rotationsgehinderten Triaden (Kapitel 6) untersucht. Der Winkel zwischen der TAA und der TTC Einheit sowie zwischen der TTC und der PDI Einheit wurde durch ortho ständige Methylgruppen eingeschränkt. Dies führt zu einer Verdrillung um die verbrückende Einfachbindung. Um unterschiedliche Grade der Rotationshinderung zu erzielen, wurden die Triaden mit einer unterschiedlichen Anzahl von ortho Methylgruppen substituiert. Des Weiteren wurde eine Reihe, bestehend aus vier Triptycen substituierten Triaden (Kapitel 7), synthetisiert, um den Einfluss variierender Elektronendichte auf 2J und die elektronische Kopplung zu untersuchen. Die Elektronendichte in der TTC-Brückeneinheit wurde durch elektronenschiebende und elektronenziehende Gruppen in 12,13-Position an der TTC-Brückeneinheit variiert, was eine Änderung der HOMO/LUMO-Energien der Brücke zur Folge hat. Die letzte Reihe besteht aus zwei Anthracen verbrückten Triaden (Kapitel 8) und stellt die Kombination beider Ansätze dar. Um dies zu erzielen wurde die Rotation durch ortho-Methylgruppen vollständig unterdrückt und gleichzeitig die Brückenenergie verändert. Um die elektronischen Eigenschaften der Triaden zu untersuchen, wurden zunächst die stationären Absorptions und Emissionseigenschaften betrachtet (Kapitel 4). Die Absorptionsbanden können in allen Triaden der TAA sowie der PDI Einheit zugeordnet werden. Die Fluoreszenz Quantenausbeuten weisen, verglichen mit dem reinen PDI Akzeptor, deutlich geringere Werte auf. Dies deutet auf einen alternativen, nicht strahlenden Desaktivierungspfad hin. Mit Hilfe der CV Daten (Kapitel 5) wurde die Energie des ladungsgetrennten Zustandes für jede Triade berechnet und die Ladungsrekombinationspfade in die jeweiligen Marcus Regionen eingeordnet. fs transiente Absorptionsmessungen zeigen, dass alle Triaden einen ladungsgetrennten Zustand ausbilden. Die Lebenszeiten der beteiligten Zustände wurden mit Hilfe eines globalen exponentiellen Fits und die Ratenkonstanten mit Hilfe einer globalen Targetanalyse bestimmt. Die Ladungsrekombinationsdynamiken wurden mit Hilfe magnetfeldabhängiger ns transienter Absorptionsmessungen betrachtet. Die ns transienten Karten zeigen, dass alle Triaden in Toluol über den Triplett Rekombinationspfad in den lokalen Triplettzustand des PDI rekombinieren. Des Weiteren lieferten diese Messungen die Lebenszeiten des ladungsgetrennten Zustandes. Die Quantenausbeuten der Bildung des Triplettzustandes wurden mittels Actinometrie abgeschätzt. Mit Hilfe der magnetfeldabhängigen ns transienten Messungen konnte die Austauschwechselwirkung zwischen dem singulett und dem triplett ladungsgetrennten Zustand für jede Triade bestimmt werden. Um die Ratenkonstanten kT and kS der Triplett und Singulett Rekombination zu erhalten, wurden die Daten der magnetfeldabhängigen ns transienten Messungen mittels einer quantendynamischen Simulation untersucht (durchgeführt von U. E. Steiner, Universität Konstanz). Hierbei waren die Fehlergrenzen für kS jedoch sehr groß. Die elektronischen Kopplungen wurden mit Hilfe der Bixon Jortner Theorie des diabatischen elektronen Transfers und Andersons störungstheoritischem Ansatz zur Beschreibung der Austauschwechselwirkung aus den experimentellen Daten sowie den Ratenkonstanten berechnet. Hierfür wurden die die experimentell bestimmten 2J Werte sowie die berechneten Werte von kCS und kT verwendet. Um ein umfassendes Bild zu erhalten wurden die Ratenkonstanten kS aus den elektronischen Kopplungen V1CSS 1S0 berechnet. Die rotationsgehinderten Triaden (Kapitel 6) weisen eine starke Abhängigkeit der Ratenkonstanten des Ladungstrennungsprozesses vom Grad der Rotationseinschränkung auf. Hierbei steigen die Werte der Ratenkonstanten mit zunehmender Rotationsfreiheit. Der selbe Trend kann in der Austauschwechselwirkung bei Betrachtung der magnetfeldabhängigen Abklingkurven beobachtet werden. Des Weiteren zeigen die berechneten elektronischen Kopplungen ebenfalls eine Zunahme bei gesteigerter Rotationsfreiheit. Hierbei war zu beobachten, dass nur die Singulett Kopplungen von der Rotation beeinflusst wurden, Triplett Kopplungen jedoch nahezu unverändert blieben. Mit Hilfe dieser Reihe wurde gezeigt, dass Elektrontransferdynamiken durch Rotationseinschränkung beeinflusst werden können. In der Reihe der substituierten Triptycen Triaden (Kapitel 7) führt eine Abnahme der Elektronendichte in der Brücke zu einer Verringerung der Ratenkonstanten des Ladungstrennungsprozesses. Die Daten der magnetfeldabhängigen Abklingkurven zeigen, dass die Austauschwechselwirkung ebenfalls mit verringerter Elektronendichte in der Brücke abnimmt. Die berechneten elektronischen Kopplungen folgen dem Trend der Austauschwechselwirkung. Anhand dieser Reihe konnte gezeigt werden, dass Elektronentransferprozesse durch Veränderung der Brückenenergien beeinflusst werden können. In den Anthracen Brücken Triaden (Kapitel 8) ist die Ladungstrennung für beide Triaden langsam. Die Ladungsrekombination wird durch den elektronenschiebenden Effekt der Methoxygruppen, verlangsamt. Die Austauschwechselwirkung nimmt mit steigender Elektronendichte in der Brücke zu, wobei dieser Effekt stärker ausgeprägt ist als in den Triptycen substituierten Triaden. Die Variation der Elektronendichte hat somit, trotz vollständig gehinderter Rotation, einen starken Einfluss auf die Elektronentransferdynamiken. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass gehinderte Rotation und variierende Elektronendichte in einer Brückeneinheit einen starken Einfluss auf die Elektronentransferdynamiken und die elektronischen Kopplungen in Donor Akzeptor-Systemen haben. Diese Ansätze können somit dazu verwendet werden die magnetischen Eigenschaften von neuen Materialien zu verändern. KW - spin chemistry KW - Spinchemie KW - donor-acceptor triads KW - Donor-Akzeptor Triaden KW - Rotation KW - photophysics KW - electron transfer KW - rotation KW - electron density Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-363031 ER - TY - THES A1 - Krings, Moritz T1 - Universitäre Psychiatrie um 1900 : Die Anfangsjahre der psychiatrischen Klinik in Würzburg T1 - University psychiatry around 1900 : The early years of the psychiatric clinic in Würzburg N2 - Ende des 19. Jahrhunderts standen sich in Deutschland zwei verschiedene Arten psychiatrischer Institutionen gegenüber, die Anstaltspsychiatrien auf der einen, die universitären psychiatrischen Kliniken auf der anderen Seite. Die psychiatriehistorische Forschung widmete sich überwiegend psychiatrischen Anstalten während Kliniken hier unterrepräsentiert sind. Die vorliegende Arbeit möchte zur historischen Kenntnis universitärer psychiatrischer Einrichtungen beitragen. Hierzu werden die Charakteristika einer psychiatrischen Klinik um 1900 anhand des Beispiels der psychiatrischen Klinik der Universität Würzburg betrachtet. Der Fokus liegt hierbei neben Lage und Aufbau der Klinik sowie deren Personal auf den drei Bereichen Patient*innen, Forschung und Lehre. N2 - At the end of the 19th century, there were two different types of psychiatric institutions in Germany: asylums on the one hand and university psychiatric clinics on the other. Research into the history of psychiatry has mainly focused on asylums, while clinics are underrepresented. This study aims to contribute to the historical knowledge of university psychiatric institutions. To this end, the characteristics of a psychiatric clinic around 1900 are examined using the example of the psychiatric clinic at the University of Würzburg. In addition to the location and structure of the clinic and its staff, the focus is on the three main topics of patients, research and teaching. KW - Julius-Maximilians-Universität Würzburg KW - Psychiatrie KW - Rieger, Konrad KW - Psychiatriegeschichte KW - Universitäre Psychiatrie KW - History of Psychiatry KW - Wuerzburg KW - Clinical psychiatry KW - University of Wuerzburg KW - Würzburg Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-361407 ER - TY - THES A1 - Kappes, Alexander T1 - High-Redshift Blazars Observed by the International LOFAR Telescope T1 - Mit dem internationalen LOFAR-Teleskop beobachtete Blazare mit hoher Rotverschiebung N2 - This work presents the first ILT observations of high redshift blazars and their study in terms of jet evolution, morphology, and interaction with the surrounding medium. Each of these represents a highly topical area of astronomywith a large number of open questions. To better understand Active Galactic Nuclei (AGN) and their fundamental inner workings, new techniques are needed to exploit the full potential of the next generation of radio interferometers. Some of these tools are presented here and applied to one of the latest generation of software radio telescopes. A major focus of the studies presented is on the unification model, where the observed blazars are discussed for their properties to be rotated counterparts of Fanaroff-Riley Class II (FR-II) radio galaxies, when classified as Flat Spectrum Radio Quasars (FSRQs). In addition, multiwavelength information has been included in the analysis. Both studies are feasibility studies that will serve as a basis for future similar studies. The characteristics discussed and their interpretation do not allow conclusions to be drawn for their respective populations. However, by applying them to a larger number of targets, population studies will be possible. The first chapters introduce the necessary topics, AGN, principles of radio observations and ILT, in the necessary depth to provide the reader with a solid knowledge base. They are particularly important for understanding the current limits and influences of uncertainties in the observation, calibration and imaging process. But they also shed light on realistic future improvements. A particular focus is on the development and evolution of the LOw-Frequency ARray (LOFAR)-Very Long Baseline Interferometry (VLBI) pipeline. With the tools at hand, the first study addresses the high redshift blazar S5 0836+710 $(z=2.218)$, which has been observed at various wavelengths and resolutions. It has a disrupted one-sided jet with an associated extended region further out. Despite the excellent wavelength coverage, only the additional ILT observations provided a complete picture of the source. With the data, the extended region could be classified as a hotspot moving at slightly relativistic speeds.. With the ILT data it was also possible to extract the flux of the core region of the AGN, and in projection to reveal the mixed counter-hotspot behind it. This also allowed constraints on jet parameters and environmental properties to be modelled, which were previously inconclusive. Technically, this study shows that the ILT can be used as an effective VLBI array for compact sources with small angular scales. However, the detection of faint components beyond redshifts of $z=2$ may require the capabilities of the Square Kilometre Array (SKA) to provide a significant number of detections to enable statistical conclusions. The second study uses a much improved calibration pipeline to analyse the high redshift blazar GB1508+5714 $(z=4.30)$. The ILT data revealed a previously unseen component in the eastern direction. A spectral index map was generated from the Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) data, showing spectral index values of $-1.2_{-0.2}^{+0.4}$ for the western component, steeper than $-1.1$ for the eastern region, and $0.023 \pm 0.007$ for the core. Using the information provided by the ILT observation, as well as multi-wavelength information from other observations ranging from the long radio wavelengths to the $\gamma$ regime, four models were developed to interpret the observed flux with different emission origins. This also allowed to test a proposed interaction channel of the electrons provided by the jet, to cool off via inverse compton scattering with the Cosmic Microwave Background (CMB) photons, rather than by the usual synchrotron emission. This is referred to as cmb quenching in the literature, which could be shown in the study, to be necessary in any case. Finally, one of the four models was considered in which the hotspots in the detected components are unresolved and mixed by the lobe emission, with the X-ray emission coming from the lobes and partially mixed by the bright core region. The results of this preferred model are consistent with hotspots in a state of equipartition and lobes almost so. The study shows that high redshift blazars can be studied with the ILT, and expanding the sample of high redshift blazars resolved at multiple frequencies will allow a statistical study of the population. Finally, this work successfully demonstrates the powerful capabilities of the ILT to address questions that were previously inaccessible. The current state of the LOFAR-VLBI pipeline, when properly executed, allows work on the most challenging objects and will only improve in the future. In particular, this gives a glimpse of the possibilities that SKA will bring to astronomy. N2 - In dieser Arbeit werden die ersten Beobachtungen von Blazaren mit hoher Rotverschiebung, sowie ihre Untersuchung im Hinblick auf die Jet-Entwicklung, die Morphologie und die Wechselwirkung mit dem umgebenden Medium vorgestellt. Jeder dieser Bereiche stellt ein hochaktuelles Gebiet der Astronomie, mit einer großen Anzahl offener Fragen, dar. Um Active Galactic Nuclei (AGN) und ihr fundamentales Innenleben besser zu verstehen, sind neue Techniken erforderlich, um das volle Potenzial der nächsten Generation von Radiointerferometern auszuschöpfen. Einige dieser Werkzeuge werden hier vorgestellt und auf ein Teleskop der neuesten Generation von Software-Radioteleskopen angewandt. Ein Hauptaugenmerk der vorgestellten Studien liegt auf dem "Unification Model", bei dem die beobachteten Blazare auf ihre Eigenschaften als rotierte Gegenstücke von Fanaroff-Riley Class II (FR-II)-Radiogalaxien untersucht werden, wenn sie als Flat Spectrum Radio Quasars (FSRQs) klassifiziert werden. Darüber hinaus wurden Informationen über mehrere Wellenlängen in die Analyse einbezogen. Bei beiden Studien handelt es sich um Machbarkeitsstudien, die als Grundlage für künftige ähnliche Studien dienen werden. Die erörterten Merkmale und ihre Interpretation lassen keine Schlussfolgerungen für die jeweiligen Populationen zu. Erst durch die Anwendung auf eine größere Anzahl von Objekten werden Populationsstudien möglich sein. Die ersten Kapitel führen in die notwendigen Themen, AGN, Prinzipien der Radiobeobachtung und das International LOFAR Telescope (ILT), in der notwendigen Tiefe ein, um dem Leser eine solide Wissensbasis zu vermitteln. Sie sind besonders wichtig, um die aktuellen Grenzen und Einflüsse von Unsicherheiten im Beobachtungs-, Kalibrierungs- und Abbildungsprozess zu verstehen. Sie geben aber auch Aufschluss über realistische zukünftige Verbesserungen. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung und Weiterentwicklung der LOw-Frequency ARray (LOFAR)-Very Long Baseline Interferometry (VLBI)-Pipeline. Mit den zur Verfügung stehenden Werkzeugen befasst sich die erste Studie mit dem hochrotverschobenen Blazar S5 0836+710 (z=2.218), der bei verschiedenen Wellenlängen und Auflösungen beobachtet wurde. Er hat einen unterbrochenen einseitigen Jet mit einer damit verbundenen ausgedehnten Region weiter außen. Trotz der hervorragenden Wellenlängenabdeckung ermöglichten erst die zusätzlichen Beobachtungen durch das ILT ein vollständiges Bild der Quelle. Mit den Daten konnte die ausgedehnte Region als Hotspot klassifiziert werden, der sich mit leicht relativistischen Geschwindigkeiten bewegt. Mit den ILT-Daten war es auch möglich, den Fluss der Kernregion des AGN zu extrahieren und in der Projektion den Hotspot des gegenläufigen Jets dahinter aufzudecken. Dies ermöglichte auch die Modellierung von Jet-Parametern und Umgebungseigenschaften, die zuvor nicht zugänglich waren. Technisch gesehen zeigt diese Studie insbesondere, dass das ILT als VLBI-Array für kompakte Quellen mit kleinen Winkelskalen effektiv verwendet werden kann. Die Entdeckung schwacher Komponenten jenseits von Rotverschiebungen von $z=2$ könnte jedoch das SquareKilometre Array (SKA) erfordern, um eine signifikante Anzahl von Entdeckungen zu liefern, welche statistische Schlussfolgerungen zulassen. Die zweite Studie verwendet eine stark verbesserte Kalibrierungspipeline, um den hoch rotverschobenen Blazar GB 1508+5714 (z=4.30) zu analysieren. Die ILT-Daten enthüllten eine bisher nicht gesehene Komponente in östlicher Richtung. Mit den Karl G. Jansky Very Large Array (VLA)-Daten wurde eine Spektralindexkarte erstellt, die Spektralindexwerte von $-1,2^{+0,4}_{-0,2}$ für die westliche Komponente, steiler als $-1,1$ für die östliche Region und $0,023 \pm 0,007$ für den Kern zeigt. Anhand der von der ILT-Beobachtung gelieferten Informationen sowie von Multi-Wellenlängen-Informationen aus anderen Beobachtungen, die von den langen Radiowellenlängen bis zum $\gamma$-Bereich reichen, wurden vier Modelle entwickelt, um den beobachteten Fluss mit unterschiedlichen Emissionsquellen zu interpretieren. Dies ermöglichte es auch, einen vorgeschlagenen Wechselwirkungskanal der Elektronen, welche durch den Jet bereitgestellt werden, zu testen, um sich durch inverse Compton-Streuung mit den Photonen der kosmischen Hintergrundstrahlung abzukühlen, anstatt durch die übliche Synchrotronemission. Dies wird in der Literatur als "CMB-Quenching" bezeichnet, welches in der Studie, als in jedem Fall notwendig, nachgewiesen werden konnte. Schließlich wurde eines der vier Modelle in Betracht gezogen, bei dem die Hotspots in den nachgewiesenen Komponenten unaufgelöst sind und durch die Lobe-Emission vermischt werden, wobei die Röntgenemission von den Lobes stammt und teilweise durch die helle Kernregion vermischt wird. Die Ergebnisse dieses bevorzugten Modells zeigen, dass sich die Hot Spots und Lobes nahezu in einem Zustand der Äquipartition befinden. Die Studie zeigt somit, dass Blazare mit hoher Rotverschiebung mit dem ILT untersucht werden können, und die Hinzunahme von weiteren Blazaren mit hoher Rotverschiebung, die mit mehreren Frequenzen aufgelöst wurden, eine statistische Untersuchung der Population ermöglichen werden. Schließlich demonstriert diese Arbeit erfolgreich die leistungsstarken Fähigkeiten des ILT, um Fragen anzugehen, die zuvor unzugänglich waren. Der derzeitige Stand der LOFAR-VLBI-Pipeline ermöglicht bei ordnungsgemäßer Ausführung die Arbeit an den anspruchsvollsten Objekten und wird sich in Zukunft noch weiter verbessern. Dies gibt insbesondere einen Einblick in die Möglichkeiten, die das SKA der Astronomie bieten wird. KW - Blazar KW - Kosmologie KW - Radioastronomie KW - Astrophysik KW - Cosmology KW - Radioastronomy KW - Astrophysics KW - LOFAR KW - International LOFAR Telescope Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-361444 ER - TY - THES A1 - Göttler [geb. Lang], Anna T1 - Auswirkung der bariatrischen Operation auf die Aktivität des autonomen Nervensystems im kardialen und peripheren Kompartiment T1 - Effect of bariatric surgery on autonomic nervous system activity in the cardiac and peripheral compartment of the body N2 - Die vorliegende Arbeit thematisiert die Aktivität des autonomen Nervensystems im Vergleich vor versus nach bariatrischer Operation bei ProbandInnen mit morbider Adipositas. Wir untersuchten, ob die Operation und der damit einhergehende Gewichtsverlust drei Monate nach dem bariatrischen Eingriff zu einer Veränderung der Aktivität des autonomen Nervensystems im thorakalen und im motorischen/peripheren Kompartiment führt. Als Parameter dienen für das thorakale Kompartiment die Herzfrequenzvariabilität und für das periphere/motorische Kompartiment vaskuläre (lnRHI und AI) und sudomotorische (Schweißvolumen, Antwortlatenz) Parameter. Unsere Ergebnisse im thorakalen Kompartiment zeigen einen Anstieg der Herzfrequenzvariabilität 3 Monate nach bariatrischer Operation. Wir schließen uns daher der Hypothese an, die mit morbider Adipositas assoziierte Erhöhung der sympathischen Aktivität im thorakalen Kompartiment könne durch bariatrische Operationen reversibel sein. Im peripheren/motorischen Kompartiment können wir keine eindeutige Veränderung der Aktivität des autonomen Nervensystems vor versus nach bariatrischer Operation beobachten. Andere Studien konnten hierzu deutlichere Ergebnisse erheben, die ebenfalls eine erhöhte sympathische Aktivität im motorischen Kompartiment zeigten, welche nach bariatrischer Operation reversibel war. Insgesamt können wir die These einer autonomen Imbalance bei Adipositas sowie einer Verringerung der sympathischen Aktivität im thorakalen Kompartiment nach bariatrischer Operation unterstützen. Die Veränderungen im autonomen Nervensystem leisten möglicherweise einen Beitrag zur Verbesserung der kardiovaskulären Gesundheit und der metabolischen Situation nach der bariatrischen Operation. N2 - The present work addresses the activity of the autonomic nervous system comparing before versus after bariatric surgery in subjects with morbid obesity. We investigated whether surgery and associated weight loss led to changes in autonomic nervous system activity in the thoracic and motoric/peripheral compartment three months after bariatric surgery. Heart rate variability serves as parameter for the thoracic compartment, vascular (lnRHI and AI) and sudomotor (sweat volume, response latency) parameters for the peripheral/motoric compartment. Our results in the thoracic compartment show an increase in heart rate variability 3 months after bariatric surgery. We therefore agree with the hypothesis that the increase in sympathetic activity in the thoracic compartment associated with morbid obesity could be reversible by bariatric surgery. In the peripheral/motoric compartment, we did not observe any clear change in autonomic nervous system activity comparing before versus after bariatric surgery. Other studies were able to obtain clearer results showing increased sympathetic activity in the motoric compartment in subjects with morbid obesity that was reversible after bariatric surgery. Overall, we can support the hypothesis of an autonomic imbalance in obesity and a reduction in sympathetic activity in the thoracic compartment after bariatric surgery. The changes in the autonomic nervous system may contribute to improving cardiovascular health and metabolic status after bariatric surgery. KW - Vegetatives Nervensystem KW - Gefäßwiderstand KW - Herzfrequenzvariabilität KW - quantitativer sudomotorischer Axonreflextest KW - endotheliale Funktion KW - Adipositas KW - autonomes Nervensystem KW - Frequenzbereich KW - Zeitbereich KW - bariatrische KW - Fettsucht Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-369328 ER - TY - THES A1 - Gaballa, Abdallah Hatem Hassan Hosny Ahmed T1 - PAF1c drives MYC-mediated immune evasion in pancreatic ductal adenocarcinoma T1 - PAF1c treibt die MYC-vermittelte Immunevasion im duktalen Adenokarzinom der Bauchspeicheldrüse an N2 - The expression of the MYC proto-oncogene is elevated in a large proportion of patients with pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC). Previous findings in PDAC have shown that this increased MYC expression mediates immune evasion and promotes S-phase progression. How these functions are mediated and whether a downstream factor of MYC mediates these functions has remained elusive. Recent studies identifying the MYC interactome revealed a complex network of interaction partners, highlighting the need to identify the oncogenic pathway of MYC in an unbiased manner. In this work, we have shown that MYC ensures genomic stability during S-phase and prevents transcription-replication conflicts. Depletion of MYC and inhibition of ATR kinase showed a synergistic effect to induce DNA damage. A targeted siRNA screen targeting downstream factors of MYC revealed that PAF1c is required for DNA repair and S-phase progression. Recruitment of PAF1c to RNAPII was shown to be MYC dependent. PAF1c was shown to be largely dispensable for cell proliferation and regulation of MYC target genes. Depletion of CTR9, a subunit of PAF1c, caused strong tumor regression in a pancreatic ductal adenocarcinoma model, with long-term survival in a subset of mice. This effect was not due to induction of DNA damage, but to restoration of tumor immune surveillance. Depletion of PAF1c resulted in the release of RNAPII with transcription elongation factors, including SPT6, from the bodies of long genes, promoting full-length transcription of short genes. This resulted in the downregulation of long DNA repair genes and the concomitant upregulation of short genes, including MHC class I genes. These data demonstrate that a balance between long and short gene transcription is essential for tumor progression and that interference with PAF1c levels shifts this balance toward a tumor-suppressive transcriptional program. It also directly links MYC-mediated S-phase progression to immune evasion. Unlike MYC, PAF1c has a stable, known folded structure; therefore, the development of a small molecule targeting PAF1c may disrupt the immune evasive function of MYC while sparing its physiological functions in cellular growth. N2 - Die Expression des MYC-Proto-Onkogens ist bei einem großen Teil der Patienten mit duktalem Adenokarzinom der Bauchspeicheldrüse (PDAC) erhöht. Bisherige Erkenntnisse in der Erforschung des ankreaskarzinoms zeigen, dass die erhöhte MYCExpression die Umgehung des Immunsystems bewirkt und die Progression der S-Phase fördert. Wie diese Funktionen vermittelt werden und ob ein nachgeschalteter Faktor von MYC für diese Funktion verantwortlich ist, blieb jedoch bisher ungeklärt. Jüngste Studien zur Identifizierung des MYC-Interaktoms haben ein sehr komplexes Netzwerk an Interaktionspartnern von MYC aufgedeckt, was die Notwendigkeit unterstreicht, die onkogenen Eigenschaften von MYC und seinen Interaktionspartnern unvoreingenommen und genau zu untersuchen. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass MYC die genomische Stabilität während der S-Phase herstellt und Konflikte zwischen Transkription und Replikation verhindert. Die Depletion von MYC und die Hemmung der ATR-Kinase zeigten bei der Induktion von DNA Schäden eine synergistische Wirkung. Ein siRNA-Screen, der Gene beinhaltete, die MYC nachgeschaltet sind, ergab, dass PAF1c für die DNA-Reparatur und die S-PhasenProgression erforderlich ist. Es zeigte sich außerdem, dass die Rekrutierung von PAF1c an RNAPII von MYC abhängig ist. Für die Zellproliferation und die Regulierung von MYCZielgenen ist PAF1c jedoch weitgehend entbehrlich. Es konnte gezeigt werden, dass die Depletion von CTR9, einer Untereinheit von PAF1c, in einem murinen Modell des duktalen Adenokarzinoms der Bauchspeicheldrüse zu einer starken Tumorregression mit langfristigem Überleben einiger Mäuse führte. Diese Wirkung war nicht auf die Induktion von DNA-Schäden zurückzuführen, sondern auf die Wiederherstellung der Immunüberwachung des Tumors. Die Deletion von PAF1c führte zu einer Umverteilung von RNAPII und Trankriptionselongationsfaktoren wie SPT6, von langen Genen hin zu kurzen Genen. Dadurch wurden lange Gene wie zum Beispiel DNA Reparaturgene nicht vollständig transkribiert, kurze Gene wie MHC-Klasse-I-Gene hingegen schon. Diese Daten zeigen, dass ein Gleichgewicht zwischen der Transkription langer und kurzer Gene für die Tumorprogression wichtig ist und dass eine Verminderung der PAF1c-Konzentration dieses Gleichgewicht in Richtung eines tumorsuppressiven Transkriptionsprogramms verschiebt. Außerdem besteht ein direkter Zusammenhang zwischen der MYCvermittelten S-Phasen-Progression und der Umgehung des Immunsystems. Im Gegensatz zu MYC verfügt PAF1c über eine stabile und gut bekannte gefaltete Struktur. Daher könnte die Entwicklung eines kleinen Moleküls, das PAF1c hemmt, die Funktion von MYC zur Umgehung des Immunsystems stören und gleichzeitig seine physiologischen Funktionen für das Zellwachstum nicht beeinträchtigen. KW - Myc KW - Transkription KW - PAF1c KW - Transcription elongation KW - Immune evasion KW - Immunevasion Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-360459 ER - TY - THES A1 - Döhler, Ida T1 - Reduktion von Blutungskomplikationen bei Patientinnen und Patienten mit oraler Antikoagulation in der elektiven Allgemein- und Viszeralchirurgie durch individuelles Risiko-adjustiertes Bridging T1 - Reduction of bleeding complications in patients on oral anticoagulation in elective general and visceral surgery by individual risk-adjusted bridging N2 - Zahlreiche Studien zeigten, dass perioperatives Bridging der oralen Antikoagulation zu einem erhöhten Blutungsrisiko führt. Ursache hierfür könnte eine zu aggressive Herangehensweise bezüglich der Dosierung des Bridgings sein. Daher war das Ziel dieser Arbeit herauszufinden, ob ein Risiko-adjustiertes Bridging-Schema in der elektiven Allgemein- und Viszeralchirurgie zu einem geringeren Auftreten von postoperativen Blutungsereignissen führt und ob trotzdem ein adäquater Schutz vor thromboembolischen Ereignissen gegeben ist. Hierfür wurde retrospektiv und monozentrisch das Auftreten der genannten postoperativen Ereignisse in zwei Zeiträumen untersucht. Das erste Studienintervall erstreckte sich von Januar 2011 bis Dezember 2014 und spiegelt die Ereignisraten vor der internen Leitlinienänderung wider. Es wurden 263 Personen eingeschlossen. Das zweite Intervall begann im Januar 2017 und endete im Dezember 2019, in diesem wurden 271 Personen untersucht. Zwischen diesen beiden Zeiträumen wurde eine überarbeitete klinikinterne Bridging-Leitlinie etabliert, welche an das individuelle thromboembolische Risiko, Alter, Gewicht und die Nierenfunktion der Patientinnen und Patienten angepasst war. Postoperative Major- (8.4% vs. 4.1%, p=0.039) und Minor-Blutungen (13.7% vs. 6.3%, p=0.004) nahmen im zweiten Intervall signifikant ab, während das thromboembolische Risiko weiterhin niedrig blieb (0.8% vs. 1.1%, p=1). Außerdem zeigte sich, dass es zu keiner signifikanten Zunahme der Mortalität, der Reoperationen, der Länge des postoperativen stationären Aufenthalts oder der Erythrozytenkonzentrat-Transfusionen kam. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass die differenzierte Bridging-Leitlinie für die Allgemein- und Viszeralchirurgie mit einer signifikant erniedrigten Blutungsrate assoziiert ist und eine Anpassung des Bridgings an die patientenspezifischen Risikofaktoren wichtig ist. N2 - Multiple studies have shown that perioperative bridging of oral anticoagulation leads to an increased risk of bleeding. This could be due to an overly aggressive approach to bridging dosing. Therefore, the aim of this study was to find out whether a risk-adjusted bridging regimen in elective general and visceral surgery leads to a lower incidence of postoperative bleeding events and whether adequate protection against thromboembolic events is still provided. For this purpose, the occurrence of the aforementioned postoperative events was examined retrospectively and monocentrically in two time periods. The first study interval extended from January 2011 to December 2014 and reflects the event rates before the internal guideline change. 263 people were included. The second interval began in January 2017 and ended in December 2019, in which 271 people were examined. Between these two periods, a revised internal clinical bridging guideline was established, which was adapted to the individual thromboembolic risk, age, weight and renal function of the patients. Postoperative major (8.4% vs. 4.1%, p=0.039) and minor bleeding complications (13.7% vs. 6.3%, p=0.004) decreased significantly in the second interval, while the thromboembolic risk remained low (0.8% vs. 1.1%, p=1). In addition, there was no significant increase in mortality, reoperations, length of postoperative hospital stay or red blood cell transfusions. The results of this study show that the differentiated bridging guideline for general and visceral surgery is associated with a significantly lower bleeding rate and that it is important to adapt bridging to patient-specific risk factors. KW - Heparin KW - Blutung KW - Chirurgie KW - Perioperatives Bridging KW - Risikoadjustiertes Bridging KW - Blutungskomplikationen KW - Allgemein-/Viszeralchirurgie Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-370639 ER - TY - THES A1 - Polzin, Charlotte T1 - Entwicklung eines Screeningverfahrens für Linezolid-resistente Enterokokken und Aufnahme der Prävalenz T1 - Development of a screening method for linezolid-resistant enterococci and determination of prevalence N2 - Enterokokken gehören zu den bedeutendsten nosokomialen Keimen. Die Verbreitung von Multiresistenzen bei diesen Keimen stellt das deutsche Gesundheitssystem aufgrund von wenigen verbleibenden Therapieoptionen von Infektionen vor große Probleme. Die KRINKO des Robert-Koch-Instituts empfiehlt als mögliche Präventionsmaßnahme ein regelmäßiges Screening auf Enterokokken mit Vancomycin- bzw. Linezolid-Resistenzen. Ziel dieser Arbeit war es, ein kulturelles Screeningverfahren für Linezolid-resistente Enterokokken (LRE) zu entwickeln und dieses anschließend im Routinescreening des Universitätsklinikums Würzburg zu etablieren. Es wurde ein Verfahren entwickelt, welches sich aus einem Anreicherungsschritt mit 3 mg/l Linezolid versetzter selektiver Enterococcosel-Bouillon und einer anschließenden Subkultivierung auf Linezolid-Enterococcosel-Agar mit 4 mg/l Linezolid zusammensetzt. In einer Simulation von klinischen Bedingungen zeigte sich eine gute Sensitivität und Spezifität. Das entwickelte Screeningverfahren wurde mit einem geringen Sensitivitätsverlust und ohne zusätzliche Belastung für die Patienten in das bestehende Routinescreening für Vancomycin-resistente Enterokokken des Universitätsklinikums Würzburg eingegliedert. Die nachgewiesen LRE zeigten unterschiedliche Resistenzmechanismen, wobei bei dem Großteil der Isolate Resistenzgene nachgewiesen werden konnten. Des Weiteren zeigte sich ein breit gestreuter genetischer Hintergrund. Viele der Isolate gehörten genetischen Gruppen an, welche bisher kaum in hospitalisierten Patienten nachgewiesen wurden. Durch die labortechnische Weiterentwicklung von Screeningverfahren für LRE können diese möglicherweise bald routinemäßig in vielen Kliniken etabliert werden. N2 - Enterococci are one of the most important nosocomial pathogens. The spread of multiresistance in these pathogens poses a major problem for the German healthcare system due to the few remaining treatment options for infections. The Robert Koch Institute's KRINKO recommends regular screening for enterococci with vancomycin or linezolid resistance as a possible preventive measure. The aim of this work was to develop a cultural screening method for linezolid-resistant enterococci (LRE) and to establish it in routine screening at the University Hospital of Würzburg. A procedure was developed consisting of an enrichment step with 3 mg/l linezolid-added selective enterococcosel broth and a subsequent subcultivation on linezolid-enterococcosel agar with 4 mg/l linezolid. A simulation of clinical conditions showed good sensitivity and specificity. The developed screening method was integrated into the existing routine screening for vancomycin-resistant enterococci at the University Hospital of Würzburg with little loss of sensitivity and no additional burden for patients. The detected LRE showed different resistance mechanisms, with resistance genes being detected in the majority of isolates. In addition, a broad genetic background was found. Many of the isolates belonged to genetic groups that have rarely been detected in hospitalized patients. With further development of laboratory screening methods for LRE, it may soon be possible to establish them routinely in many hospitals. KW - Enterococcus KW - Linezolid KW - Multidrug-Resistenz KW - Linezolid-resistente Enterokokken KW - linezolid-resistant enterococci KW - Screeningverfahren KW - screening method KW - Screening Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-370665 ER - TY - JOUR A1 - Elliot, Perry M. A1 - Germain, Dominique P. A1 - Hilz, Max J. A1 - Spada, Marco A1 - Wanner, Christoph A1 - Falissard, Bruno T1 - Why systematic literature reviews in Fabry disease should include all published evidence JF - European Journal of Medical Genetics N2 - Fabry disease is an X-linked inherited, progressive disorder of lipid metabolism resulting from the deficient activity of the enzyme α-galactosidase. Enzyme replacement therapy (ERT) with recombinant agalsidase, with intravenous infusions of either agalsidase beta or agalsidase alfa, is available and clinical experience now exceeds 15 years. There are very few randomised, placebo-controlled clinical trials evaluating the outcomes of ERT. Data are often derived from observational, registry-based studies and case reports. Pooled analysis of data from different sources may be limited by the heterogeneity of the patient populations, outcomes and treatment. Therefore, comprehensive systematic literature reviews of unpooled data are needed to determine the effects of ERT on disease outcomes. A systematic literature search was conducted in the Embase and PubMed (MEDLINE) databases to retrieve original articles that evaluated outcomes of ERT in patients with Fabry disease; the outcome data were analysed unpooled. The literature analysis included the full range of published literature including observational studies and case series/case reports. Considerable heterogeneity was found among the studies, with differences in sample size, statistical methods, ERT regimens and patient demographic and clinical characteristics. We have demonstrated the value of performing an unpooled systematic literature review of all published evidence of ERT outcomes in Fabry disease, highlighting that in a rare genetic disorder like Fabry disease, which is phenotypically diverse, different patient populations can require different disease management and therapeutic goals depending on age, genotype, and disease severity/level of organ involvement. In addition, these findings are valuable to guide the design and reporting of new clinical studies. KW - Fabry disease KW - enzyme replacement therapy KW - systematic literature review Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-226654 VL - 62 ER - TY - JOUR A1 - Sondermann, Wiebke A1 - Utikal, Jochen Sven A1 - Enk, Alexander H. A1 - Schadendorf, Dirk A1 - Klode, Joachim A1 - Hauschild, Axel A1 - Weichenthal, Michael A1 - French, Lars E. A1 - Berking, Carola A1 - Schilling, Bastian A1 - Haferkamp, Sebastian A1 - Fröhling, Stefan A1 - von Kalle, Christof A1 - Brinker, Titus J. T1 - Prediction of melanoma evolution in melanocytic nevi via artificial intelligence: A call for prospective data JF - European Journal of Cancer N2 - Recent research revealed the superiority of artificial intelligence over dermatologists to diagnose melanoma from images. However, 30–50% of all melanomas and more than half of those in young patients evolve from initially benign lesions. Despite its high relevance for melanoma screening, neither clinicians nor computers are yet able to reliably predict a nevus’ oncologic transformation. The cause of this lies in the static nature of lesion presentation in the current standard of care, both for clinicians and algorithms. The status quo makes it difficult to train algorithms (and clinicians) to precisely assess the likelihood of a benign skin lesion to transform into melanoma. In addition, it inhibits the precision of current algorithms since ‘evolution’ image features may not be part of their decision. The current literature reveals certain types of melanocytic nevi (i.e. ‘spitzoid’ or ‘dysplastic’ nevi) and criteria (i.e. visible vasculature) that, in general, appear to have a higher chance to transform into melanoma. However, owing to the cumulative nature of oncogenic mutations in melanoma, a more fine-grained early morphologic footprint is likely to be detectable by an algorithm. In this perspective article, the concept of melanoma prediction is further explored by the discussion of the evolution of melanoma, the concept for training of such a nevi classifier and the implications of early melanoma prediction for clinical practice. In conclusion, the authors believe that artificial intelligence trained on prospective image data could be transformative for skin cancer diagnostics by (a) predicting melanoma before it occurs (i.e. pre-in situ) and (b) further enhancing the accuracy of current melanoma classifiers. Necessary prospective images for this research are obtained via free mole-monitoring mobile apps. KW - melanoma KW - skin cancer KW - artificial Intelligence KW - deep learning KW - prediction Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-239263 VL - 119 ER - TY - THES A1 - Danner, Elisabeth T1 - Systolische Ejektionszeit - Referenzwerte und Einfluss kardiovaskulärer Risikofaktoren in einer populationsbasierten Kohortenstudie T1 - Systolic ejection time - Reference values and impact of cardiovascular risk factors in a population-based cohort study N2 - Die systolische Ejektionszeit (SET) und die prä-Ejektionszeit (pET) sind Zeitintervalle, die sich zuverlässig mittels transthorakaler Echokardiographie erheben lassen und wichtige Aspekte in der kardialen Leistungsdiagnostik abbilden. Gleichwohl gibt es bislang für diese systolischen Zeitintervalle keine Normwerte. Die vorliegende Arbeit analysierte echokardiographische Daten von 4965 ProbandInnen der STAAB-Studie, einer umfänglich phänotypisierten populationsbasierten Kohortenstudie mit dem Ziel der Erstellung von Normwerten für die systolischen Zeitintervalle sowie der Identifizierung und Quantifizierung ihrer Determinanten mittels multivariable Regressionsanalysen. Aufgrund der starken Abhängigkeit der SET von der Herzfrequenz wurde die herzfrequenzkorrigierte SETc eingeführt, die in Anlehnung an die QTc-Zeit nach Fridericia berechnet wurde ("SET" /∛("RR-Intervall" )). Die Normwerte wurden anhand der gesunden Untergruppe (definiert durch Abwesenheit von kardiovaskulären Risikofaktoren oder Erkrankungen; N=966) aus STAAB generiert. Dem starken Einfluss von Geschlecht und Alter wurde dabei Rechnung getragen, indem für SET, SETc und pET alters- und geschlechtsspezifische Referenzwerte berechnet wurden. SETc war stark korreliert mit linksventrikulärer Ejektionsfraktion sowie enddiastolischem Volumen und Schlagvolumen. Zudem zeigte sich ein deutlicher Zusammenhang von SETc mit spezifischen Markern der Nachlast (Ea und Ees). Aus der großen Liste der klinischen Marker, die in STAAB erhoben wurden, ergab sich eine größere Anzahl von Einflussfaktoren. Bedeutsame Determinanten der systolischen Zeitintervalle waren insbesondere das metabolische Syndrom (sowie dessen Komponenten), das Rauchverhalten und die Einnahme von β Blockern. Die Ergebnisse zeigen, dass die systolischen Zeitintervalle, insbesondere SETc, reliable Informationen über das kardiale Kontraktionsverhalten liefern können. Derzeit werden neue Substanzklassen untersucht, die unter anderem über die Modifizierung von SET wirken sollen. Hier zu nennen sind insbesondere Myosin-Aktivatoren bei Herzinsuffizienz mit reduzierter Pumpfunktion wie zum Beispiel Omecamtiv Mecarbil oder Myosin-Inhibitoren bei Hypertropher Obstruktiver Kardiomyopathie. Die hierzu laufenden Studien betrachten auch die Effekte dieser Medikamente auf die systolischen Zeitintervalle als bedeutsame Surrogate der klinischen Effekte und letztlich der Prognose. Die nun vorliegenden Normwerte dieser Zeitintervalle erlauben es, die pathologisch veränderten Werte bei diesen spezifischen Krankheitsbildern und klinischen Studien besser einzuordnen und zu verstehen. N2 - The systolic ejection time (SET) and the pre-ejection time (pET) are time intervals that can be reliably recorded using transthoracic echocardiography and represent important aspects in cardiac performance diagnostics. However, there are currently no standard values for these systolic time intervals. The present research paper analyzed echocardiographic data from 4965 subjects from the STAAB study, a comprehensively characterized population-based cohort study with the aim of establishing standard values for the systolic time intervals and identifying and quantifying their determinants using multivariable regression analyses. Due to the strong dependency of SET on heart rate, the heart rate-corrected SETc was introduced which was calculated based on the QTc-time according to Fridericia ("SET" /∛("RR-Intervall" )). The standard values were generated from the STAAB study based on the healthy subgroup (defined by the absence of cardiovascular risk factors or diseases; N=966). Regarding the strong influence of gender and age, specific reference values for SET, SETc and pET implying gender and age affection were calculated. SETc was strongly correlated with left ventricular ejection fraction as well as end-diastolic volume and stroke volume. In addition, there was a notable correlation between SETc and specific markers of afterload (Ea and Ees). The large list of clinical markers collected in STAAB resulted in a number of affecting factors. Significant determinants of the systolic time intervals were in particular the metabolic syndrome (and its components), smoking behavior and the use of β-blockers. The results show that the systolic time intervals, especially SETc, can provide reliable information about cardiac contraction. New classes of substances are currently being investigated, which are supposed to work, among other things, by modifying SET. In particular, myosin activators in heart failure with reduced ejection fraction such as Omecamtiv Mecarbil or myosin inhibitors in hypertrophic obstructive cardiomyopathy should be mentioned here. The current studies also consider the effects of these drugs on the systolic time intervals as important surrogates of the clinical effects and the prognosis. The standard values for these time intervals enable better classifiying and unterstanding pathologically changed values in these specific disease pattern and clinical studies. KW - Referenzwert KW - Herzinsuffizienz KW - Risikofaktor KW - Systolische Ejektionszeit KW - kardiovaskuläre Risikofaktoren Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-370480 ER - TY - THES A1 - Engelbrecht, Elisabeth T1 - Retrospektive Auswertung des Therapieerfolges einer PTCD-Anlage bei Insuffizienz der Pankreatojejunostomie nach Pankreaskopfresektionen T1 - Retrospective evaluation of effective treatment of biliopancreatic fistulas due to leakage of the pancreatojejunostomy after pancreatic head resection by transhepatic biliary drainage N2 - Trotz stetiger Weiterentwicklung und Verbesserungen in chirurgischen Anastomosetechniken treten postoperative Pankreasfisteln (POPF) in 20 - 25 % der Patienten und Patientinnen als Komplikation nach partieller Pankreatikoduodenektomie (PPD) auf. Kommt es zu einer kombinierten Leckage aus Gallen- und Pankreassekret, wurde in dieser Arbeit die Definition einer komplizierten POPF (CPPF) eingeführt, welche eine seltene, aber schwerwiegende und gefährliche postoperative Komplikation darstellt. Neben einer Relaparotomie kann eine Restpankreatektomie als ultima ratio zur Beherrschung dieser schweren Komplikation notwendig werden, welche mit einer Mortalität von 50 % verbunden ist. Die Internationale Studiengruppe der Pankreaschirurgie (ISGPS) entwickelte ein Klassifikationssystem für POPF, welches auf Abweichungen der üblichen postoperativen Behandlungsstrategie beruht. Jedoch wurden keine spezifischen Behandlungsalgorithmen bzw. Therapiekonzepte, insbesondere im Falle einer CPPF, vorgeschlagen. In dieser Arbeit soll die therapeutische Effektivität einer perkutanen transhepatischen Cholangiodrainage (PTCD) bei Patienten und Patientinnen mit einer CPPF evaluiert werden. Dazu wurde eine retrospektive Analyse an Patienten und Patientinnen durchgeführt, welche eine CPPF nach PPD entwickelten. Die Patienten und Patientinnen wurden hinsichtlich der gewählten Behandlungsstrategie, des Outcomes, postoperativer Komplikationen nach Clavien-Dindo-Klassifikation, des CCI (Comprehensive Complication Index), der 30- und 90-Tage-Mortalität sowie Restpankreatektomie, postoperativer Arrosionsblutungen und der Hospitalisierungsdauer nach Behandlung einer CPPF analysiert. Zwischen 2007 und 2018 entwickelten 56 (19,1 %) von insgesamt 293 Patienten und Patientinnen eine relevante POPF (ISGPS Grad B/C) nach einer Pankreaskopfresektion. Darunter wurden 17 Patienten und Patientinnen mit einer komplizierten POPF (CPPF) identifiziert. 11 Patienten und Patientinnen erhielten als Behandlung eine PTCD und sechs Patienten und Patientinnen erhielten eine chirurgisch eingebrachte transhepatische Cholangiodrainage (CTCD) im Rahmen eines Revisionseingriffes. Es wurde keine Restpankreatektomie oder Reoperation nach einer initialen PTCD Therapie notwendig. In 4 von 17 Fällen kam es zu postoperativen Blutungen nach Einbringen einer transhepatischen Cholangiodrainage, der mediane CCI lag bei 44 ± 17,3, die mediane Hospitalisierungsdauer betrug 36 ± 19,2 Tage, die 30-Tage-Mortalität war 0 % und die 90-Tage-Mortalität 17,7 %. Es wurde kein Sterbefall in Verbindung mit einer PTCD beobachtet. Mit Hilfe dieser Studie kann gezeigt werden, dass eine PTCD eine praktikable, sichere und effektive Behandlungsoption für Patienten und Patientinnen mit einer CPPF bietet. Die Separierung von Galle und Pankreassaft stellt eine neuartige Behandlungsoption in ausgewählten Patienten und Patientinnen mit ausreichend drainierter CPPF nach PPD dar. N2 - Despite continuous advancements and improvements in surgical anastomosis techniques, postoperative pancreatic fistulas (POPF) occur as complications in 20-25 % of patients after partial pancreaticoduodenectomy (PPD). In cases of combined leakage of bile and pancreatic secretions, this work introduces the definition of a complicated POPF (CPPF), which is a rare but severe and dangerous postoperative complication. Besides a relaparotomy, a remaining pancreatectomy may be necessary as a last resort to control this severe complication, which is associated with a mortality rate of 50 %. The International Study Group of Pancreatic Surgery (ISGPS) developed a classification system for POPF based on deviations from the usual postoperative treatment strategy. However, no specific treatment algorithms or therapeutic concepts, especially in the case of a CPPF, have been proposed. This study aims to evaluate the therapeutic effectiveness of percutaneous transhepatic biliary drainage (PTCD) in patients with a CPPF. For this purpose, a retrospective analysis was conducted on patients who developed a CPPF after PPD. The patients were analyzed regarding the chosen treatment strategy, outcome, postoperative complications according to the Clavien-Dindo classification, the Comprehensive Complication Index (CCI), the 30- and 90-day mortality rates, as well as remaining pancreatectomy, postoperative erosive bleeding and hospitalization duration after treatment of a CPPF. Between 2007 and 2018, 56 (19.1%) out of a total of 293 patients developed a relevant POPF (ISGPS Grade B/C) after pancreatic head resection. Among them, 17 patients with a complicated POPF (CPPF) were identified. Eleven patients received PTCD as treatment, and six patients received surgically placed transhepatic biliary drainage (CTCD) as part of a revision procedure. No remaining pancreatectomy or reoperation was necessary after initial PTCD therapy. In 4 out of 17 cases, postoperative bleeding occurred after the introduction of a transhepatic biliary drainage; the median CCI was 44 ± 17.3, the median hospitalization duration was 36 ± 19.2 days, the 30-day mortality was 0%, and the 90-day mortality was 17.7%. No deaths associated with PTCD were observed. This study demonstrates that PTCD offers a feasible, safe and effective treatment option for patients with a CPPF. The separation of bile and pancreatic juice presents an innovative treatment option in selected patients with adequately drained CPPF after PPD. KW - Bauchspeicheldrüsenkrebs KW - Postoperative Komplikation KW - Pankreasfistel KW - PTCD KW - postoperative Pankreasfistel KW - Anastomoseninsuffizienz Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-370395 ER - TY - JOUR A1 - Chen, Wei-Hua A1 - Lu, Guanting A1 - Chen, Xiao A1 - Zhao, Xing-Ming A1 - Bork, Peer T1 - OGEE v2: an update of the online gene essentiality database with special focus on differentially essential genes in human cancer cell lines JF - Nucleic Acids Research N2 - OGEE is an Online GEne Essentiality database. To enhance our understanding of the essentiality of genes, in OGEE we collected experimentally tested essential and non-essential genes, as well as associated gene properties known to contribute to gene essentiality. We focus on large-scale experiments, and complement our data with text-mining results. We organized tested genes into data sets according to their sources, and tagged those with variable essentiality statuses across data sets as conditionally essential genes, intending to highlight the complex interplay between gene functions and environments/experimental perturbations. Developments since the last public release include increased number of species and gene essentiality data sets, inclusion of non-coding essential sequences and genes with intermediate essentiality statuses. In addition, we included 16 essentiality data sets from cancer cell lines, corresponding to 9 human cancers; with OGEE, users can easily explore the shared and differentially essential genes within and between cancer types. These genes, especially those derived from cell lines that are similar to tumor samples, could reveal the oncogenic drivers, paralogous gene expression pattern and chromosomal structure of the corresponding cancer types, and can be further screened to identify targets for cancer therapy and/or new drug development. OGEE is freely available at http://ogee.medgenius.info. KW - human cancer cell lines KW - gene essentiality database KW - OGEE v2 Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-181334 VL - 45 IS - D1 ER - TY - THES A1 - Zhu, Yan T1 - Small RNA-associated RNA-binding proteins in \(Fusobacterium\) \(nucleatum\) T1 - Kleine RNA-assoziierte RNA-bindende Proteine in \(Fusobacterium\) \(nucleatum\) N2 - Fusobacterium nucleatum is an emerging cancer-associated bacterium belonging to the Fusobacteriota phylum, which is evolutionary distant from all model bacteria. Recent analysis generated global fusobacterial RNA maps, which enabled the discovery of 24 small noncoding RNAs (sRNAs) in F. nucleatum. Notably, the σE-dependent sRNA FoxI and FoxJ act as a posttranscriptional regulator of several cell envelope proteins. The σE-dependent sRNAs in Escherichia coli and Salmonella require the RNA chaperone Hfq for their functions. Intriguingly, F. nucleatum seems to have no homologs of the three common RNA-binding proteins (RBPs) CsrA, Hfq and ProQ. However, it remains unclear if other families of RBPs act in concert with FoxI, FoxJ and other fusobacterial sRNAs. This work has successfully established a 14-mer capture tagged-sRNA affinity purification procedure initially using 6S RNA as a proof-of-concept. Applying this method to 19 different F. nucleatum sRNAs led to a comprehensive mapping of sRNA-binding proteins in this bacterium. This screen identified a total of 75 proteins significantly enriched across all sRNAs and prominent in ribosomal proteins, uncharacterized proteins and enzymes associated with metabolism. This work further focused on the homologs of two KH domain proteins KhpA and KhpB, which were recently recognized as global RBPs in various Gram-positive bacteria such as Streptococcus pneumoniae, Clostridioides difficile, and Enterococcus faecalis. Comparative analyses revealed conserved domain composition and gene synteny of KhpA and KhpB across F. nucleatum, S. pneumoniae, C. difficle and E. faecalis, indicating conserved roles of these proteins in bacteria. Further protein-protein interaction assays and global RNA targets profiling demonstrated that KhpA and KhpB form dimers and act together as broad RBPs, binding to sRNAs, mRNAs and tRNAs in F. nucleatum. Further functional characterizations unveiled that KhpA/B are required for the growth of F. nucleatum under nutrient limitation conditions and impact cell morphology. Additionally, the two RBPs also influence global gene expression in F. nucleatum affecting various bacterial physiological processes, including ethanolamine utilization. In summary, this work established a sRNA-centric approach for screening sRNA-binding proteins in F. nucleatum. Further, the assay could be applied in other non-model organisms and is feasible to screen multiple sRNA baits in parallel for sRNA-interactors. By applying this procedure to nearly all known fusobacterial sRNAs, this work generated an extensive map of sRNA-interacting proteins in F. nucleatum. Molecular and genetic studies identified that KhpA/B act as major RBPs and gene regulators in F. nucleatum, representing important first steps in elucidating key players of post-transcriptional control at the root of the bacterial phylogenetic tree. N2 - Fusobacterium nucleatum ist ein relevantes krebsassoziiertes Bakterium des Phylums Fusobacteriota, welches sich evolutionär von allen anderen Modellbakterien abgrenzt. In einer kürzlich durchgeführten Analyse wurden fusobakterielle RNAs global kartiert, was die Entdeckung von 24 kleinen nichtkodierenden RNAs (sRNAs) in F. nucleatum ermöglichte. Besonders hervorzuheben ist die σE-abhängige sRNAs FoxI und FoxJ, die als posttranskriptioneller Regulator von mehreren Proteine der Zellhülle fungiert. Die σE-abhängigen sRNAs in Escherichia coli und Salmonella benötigen das RNA-Chaperonprotein Hfq für ihre Funktionen. Interessanterweise scheint F. nucleatum aber keine Homologe der drei verbreiteten RNA-Bindeproteine (RBPs) CsrA, Hfq und ProQ zu besitzen. Es bleibt jedoch unklar, ob andere RBP-Familien mit FoxI, FoxJ und sonstigen fusobakteriellen sRNAs interagieren. Diese Arbeit hat erfolgreich ein 14-mer Capture-Markierung basierendes sRNA Affinitätsreinigungsverfahren etabliert, das zunächst unter Verwendung von 6S RNA erprobt wurde. Die Anwendung dieser Methode auf 19 verschiedene sRNAs in F. nucleatum führte zu einer umfassenden Übersicht von sRNA-bindenden Proteinen in diesem Bakterium. Unter allen sRNAs konnten mit Hilfe dieses Screenings insgesamt 75 signifikant angereicherte Proteine identifiziert werden, so vor allem ribosomale Proteine, uncharakterisierte Proteine und Metabolismus-assoziierte Enzyme. Diese Arbeit konzentrierte sich weiterführend auf die Homologe der zwei KH-Domänenproteine KhpA und KhpB, die kürzlich als globale RBPs in verschiedenen Gram-positiven Bakterien, wie Streptococcus pneumoniae, Clostridioides difficile und Enterococcus faecalis beschrieben wurden. Vergleichende Analysen bewiesen eine konservierte Domänenzusammensetzung und Gensyntenie von KhpA und KhpB in F. nucleatum, S. pneumoniae, C. difficile und E. faecalis, was wiederum auf konservierte Funktionen dieser Proteine in Bakterien hinweist. Weitere Protein-Protein-Interaktionsassays und globale Assays zur Identifizierung der Ziel-RNAs zeigten, dass KhpA und KhpB Dimere bilden und gemeinsam als umfangreiche RBPs wirken, die an sRNAs, mRNAs und tRNAs in F. nucleatum binden. Funktionelle Charakterisierungen der Proteine ergaben, dass KhpA/B für das Wachstum von F. nucleatum unter Nährstoffmangel erforderlich sind und die Zellmorphologie beeinflussen. Zusätzlich spielen die beiden RBPs auch eine Rolle in der globalen Genexpression in F. nucleatum und wirken sich auf verschiedene physiologische Prozesse aus, einschließlich der Ethanolamin-Nutzung. Zusammenfassend etablierte diese Arbeit einen sRNA-orientierten Ansatz zur Untersuchung von sRNA-Bindeproteinen in F. nucleatum. Darüber hinaus kann dieser Ansatz potenziell in anderen Nicht-Modellorganismen angewendet werden und eignet sich um mehrere sRNA-Baits parallel auf deren sRNA-Interaktionspartner zu untersuchen. Durch die Anwendung dieses Verfahrens auf nahezu allen bekannten fusobakteriellen sRNAs wurde eine umfangreiche Kartierung der sRNA-Interaktoren in F. nucleatum generiert. Die hier beschriebenen molekularen und genetischen Studien, in welchen KhpA/B als wichtige RBPs und Genregulatoren von F. nucleatum identifiziert wurden, stellen wichtige erste Schritte bei der Aufklärung der Schlüsselakteure der posttranskriptionellen Kontrolle am Ursprung des bakteriellen Stammbaums dar. KW - Fusobacterium nucleatum KW - RNA-binding proteins KW - Small non-coding RNAs KW - Proteine Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-370731 ER - TY - JOUR A1 - Franke, Barbara A1 - Michelini, Giorgia A1 - Asherson, Philip A1 - Banaschewski, Tobias A1 - Bilbow, Andrea A1 - Buitelaar, Jan K. A1 - Cormand, Bru A1 - Faraone, Stephen V. A1 - Ginsberg, Ylva A1 - Haavik, Jan A1 - Kuntsi, Jonna A1 - Larsson, Henrik A1 - Lesch, Klaus-Peter A1 - Ramos-Quiroga, J. Antoni A1 - Réthelyi, János M. A1 - Ribases, Marta A1 - Reif, Andreas T1 - Live fast, die young? A review on the developmental trajectories of ADHD across the lifespan JF - European Neuropsychopharmacology N2 - Attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD) is highly heritable and the most common neurodevelopmental disorder in childhood. In recent decades, it has been appreciated that in a substantial number of cases the disorder does not remit in puberty, but persists into adulthood. Both in childhood and adulthood, ADHD is characterised by substantial comorbidity including substance use, depression, anxiety, and accidents. However, course and symptoms of the disorder and the comorbidities may fluctuate and change over time, and even age of onset in childhood has recently been questioned. Available evidence to date is poor and largely inconsistent with regard to the predictors of persistence versus remittance. Likewise, the development of comorbid disorders cannot be foreseen early on, hampering preventive measures. These facts call for a lifespan perspective on ADHD from childhood to old age. In this selective review, we summarise current knowledge of the long-term course of ADHD, with an emphasis on clinical symptom and cognitive trajectories, treatment effects over the lifespan, and the development of comorbidities. Also, we summarise current knowledge and important unresolved issues on biological factors underlying different ADHD trajectories. We conclude that a severe lack of knowledge on lifespan aspects in ADHD still exists for nearly every aspect reviewed. We encourage large-scale research efforts to overcome those knowledge gaps through appropriately granular longitudinal studies. KW - developmental trajectory KW - treatment KW - comorbidity KW - cognitive impairment KW - genetics KW - adult-onset ADHD Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-228407 VL - 28 ER - TY - JOUR A1 - Estes, Chris A1 - Anstee, Quentin M. A1 - Arias-Loste, Maria Teresa A1 - Bantel, Heike A1 - Bellentani, Stefano A1 - Caballeria, Joan A1 - Colombo, Massimo A1 - Craxi, Antonio A1 - Crespo, Javier A1 - Day, Christopher P. A1 - Eguchi, Yuichiro A1 - Geier, Andreas A1 - Kondili, Loreta A. A1 - Kroy, Daniela C. A1 - Lazarus, Jeffrey V. A1 - Loomba, Rohit A1 - Manns, Michael P. A1 - Marchesini, Giulio A1 - Nakajima, Atsushi A1 - Negro, Francesco A1 - Petta, Salvatore A1 - Ratziu, Vlad A1 - Romero-Gomez, Manuel A1 - Sanyal, Arun A1 - Schattenberg, Jörn M. A1 - Tacke, Frank A1 - Tanaka, Junko A1 - Trautwein, Christian A1 - Wei, Lai A1 - Zeuzem, Stefan A1 - Ravazi, Homie T1 - Modeling NAFLD disease burden in China, France, Germany, Italy, Japan, Spain, United Kingdom, and United States for the period 2016–2030 JF - Journal of Hepatology N2 - Background & Aims Non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) and non-alcoholic steatohepatitis (NASH) are increasingly a cause of cirrhosis and hepatocellular carcinoma globally. This burden is expected to increase as epidemics of obesity, diabetes and metabolic syndrome continue to grow. The goal of this analysis was to use a Markov model to forecast NAFLD disease burden using currently available data. Methods A model was used to estimate NAFLD and NASH disease progression in eight countries based on data for adult prevalence of obesity and type 2 diabetes mellitus (DM). Published estimates and expert consensus were used to build and validate the model projections. Results If obesity and DM level off in the future, we project a modest growth in total NAFLD cases (0–30%), between 2016–2030, with the highest growth in China as a result of urbanization and the lowest growth in Japan as a result of a shrinking population. However, at the same time, NASH prevalence will increase 15–56%, while liver mortality and advanced liver disease will more than double as a result of an aging/increasing population. Conclusions NAFLD and NASH represent a large and growing public health problem and efforts to understand this epidemic and to mitigate the disease burden are needed. If obesity and DM continue to increase at current and historical rates, both NAFLD and NASH prevalence are expected to increase. Since both are reversible, public health campaigns to increase awareness and diagnosis, and to promote diet and exercise can help manage the growth in future disease burden. Lay summary Non-alcoholic fatty liver disease and non-alcoholic steatohepatitis can lead to advanced liver disease. Both conditions are becoming increasingly prevalent as the epidemics of obesity and diabetes continue to increase. A mathematical model was built to understand how the disease burden associated with non-alcoholic fatty liver disease and non-alcoholic steatohepatitis will change over time. Results suggest increasing cases of advanced liver disease and liver-related mortality in the coming years. KW - burden of disease KW - cardiovascular disease KW - health care resource utilization KW - metabolic syndrome KW - NAFLD KW - NASH KW - cirrhosis KW - HCC KW - diabetes mellitus KW - obesity Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-227286 VL - 69 ER - TY - JOUR A1 - Wurm, Michael A1 - Stark, Thomas A1 - Zhu, Xiao Xiang A1 - Weigand, Matthias A1 - Taubenböck, Hannes T1 - Semantic segmentation of slums in satellite images using transfer learning on fully convolutional neural networks JF - ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing N2 - Unprecedented urbanization in particular in countries of the global south result in informal urban development processes, especially in mega cities. With an estimated 1 billion slum dwellers globally, the United Nations have made the fight against poverty the number one sustainable development goal. To provide better infrastructure and thus a better life to slum dwellers, detailed information on the spatial location and size of slums is of crucial importance. In the past, remote sensing has proven to be an extremely valuable and effective tool for mapping slums. The nature of used mapping approaches by machine learning, however, made it necessary to invest a lot of effort in training the models. Recent advances in deep learning allow for transferring trained fully convolutional networks (FCN) from one data set to another. Thus, in our study we aim at analyzing transfer learning capabilities of FCNs to slum mapping in various satellite images. A model trained on very high resolution optical satellite imagery from QuickBird is transferred to Sentinel-2 and TerraSAR-X data. While free-of-charge Sentinel-2 data is widely available, its comparably lower resolution makes slum mapping a challenging task. TerraSAR-X data on the other hand, has a higher resolution and is considered a powerful data source for intra-urban structure analysis. Due to the different image characteristics of SAR compared to optical data, however, transferring the model could not improve the performance of semantic segmentation but we observe very high accuracies for mapped slums in the optical data: QuickBird image obtains 86–88% (positive prediction value and sensitivity) and a significant increase for Sentinel-2 applying transfer learning can be observed (from 38 to 55% and from 79 to 85% for PPV and sensitivity, respectively). Using transfer learning proofs extremely valuable in retrieving information on small-scaled urban structures such as slum patches even in satellite images of decametric resolution. KW - slums KW - FCN KW - convolutional neural networks KW - deep learning KW - transfer learning Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-233799 VL - 150 ER - TY - JOUR A1 - Seitz, Nicola A1 - vanEngelsdorp, Dennis A1 - Leonhardt, Sara D. T1 - Conserving bees in destroyed landscapes: The potentials of reclaimed sand mines JF - Global Ecology and Conservation N2 - Sand mines represent anthropogenically impacted habitats found worldwide, which bear potential for bee conservation. Although floral resources can be limited at these habitats, vegetation free patches of open sandy soils and embankments may offer good nesting possibilities for sand restricted and other bees. We compared bee communities as found in three reclaimed sand mines and at adjacent roadside meadows in Maryland, USA, over two years. Both sand mines and roadsides hosted diverse bee communities with 111 and 88 bee species, respectively. Bee abundances as well as richness and Shannon diversity of bee species were higher in sand mines than at roadsides and negatively correlated with the percentage of vegetational ground cover. Species composition also differed significantly between habitats. Sand mines hosted a higher proportion of ground nesters, more uncommon and more ‘sand loving’ bees similar to natural sandy areas of Maryland. Despite the destruction of the original pre-mining habitat, sand mines thus appear to represent a unique habitat for wild bees, particularly when natural vegetation and open sand spots are encouraged. Considering habitat loss, the lack of natural disturbance regimes, and ongoing declines of wild bees, sand mines could add promising opportunities for bee conservation which has hitherto mainly focused on agricultural and urban habitats. KW - bee conservation KW - bee decline KW - habitat restoration KW - land use KW - wild bees KW - ground nesters Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-235877 VL - 19 ER - TY - JOUR A1 - Hofrichter, Michaela A. H. A1 - Doll, Julia A1 - Habibi, Haleh A1 - Enayati, Samaneh A1 - Mehrjardi, Mohammad Yahya Vahidi A1 - Müller, Tobias A1 - Dittrich, Marcus A1 - Haaf, Thomas A1 - Vona, Barbara T1 - Exome-wide copy number variation analysis identifies a COL9A1 in frame deletion that is associated with hearing loss JF - European Journal of Medical Genetics N2 - Pathogenic variants in COL9A1 are primarily associated with autosomal recessive Stickler syndrome. Patients with COL9A1-associated Stickler syndrome (STL) present hearing loss (HL), ophthalmic manifestations and skeletal abnormalities. However, the clinical spectrum of patients with COL9A1 variants can also include multiple epiphyseal dysplasia, as well as non-syndromic HL that was observed in one previously reported proband. Exome sequencing was performed on the genomic DNA of an Iranian patient and his affected brother who both report non-syndromic HL. A 44.6 kb homozygous in-frame deletion spanning exons 6 to 33 of COL9A1 was detected via exome-based copy number variation analysis. The deleted exons were confirmed by PCR in the patient and his affected brother, who both have non-syndromic HL. Segregation analysis via qPCR confirmed the parents as heterozygous deletion carriers. Breakpoint analysis mapped the homozygous deletion spanning introns 5 to 33 (g.70,948,188_70,997,277del, NM_001851.4(COL9A1):c.697–3754_2112+769del, p.(Phe233_Ser704del), with an additional 67 bp of inserted intronic sequence that may have originated due to a fork stalling and template switching/microhomology-mediated break-induced replication (FoSTeS/MMBIR) mechanism. This mechanism has not been previously implicated in HL or STL. This is also the first reported copy number variation in COL9A1 that was identified through an exome data set in an Iranian family with apparent non-syndromic HL. The present study emphasizes the importance of exome-wide copy number variation analysis in molecular diagnosis and provides supporting evidence to associate COL9A1 with autosomal recessive non-syndromic HL. KW - COL9A1 KW - copy number variation KW - FoSTeS/MMBIR mechanism KW - non-syndromic hearing loss KW - Stickler syndrome Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-322008 VL - 62 ER - TY - JOUR A1 - van de Peppel, L. J. J. A1 - Aanen, D. K. A1 - Biedermann, P. H. W. T1 - Low intraspecific genetic diversity indicates asexuality and vertical transmission in the fungal cultivars of ambrosia beetles JF - Fungal Ecology N2 - Ambrosia beetles farm ascomycetous fungi in tunnels within wood. These ambrosia fungi are regarded asexual, although population genetic proof is missing. Here we explored the intraspecific genetic diversity of Ambrosiella grosmanniae and Ambrosiella hartigii (Ascomycota: Microascales), the mutualists of the beetles Xylosandrus germanus and Anisandrus dispar. By sequencing five markers (ITS, LSU, TEF1α, RPB2, β-tubulin) from several fungal strains, we show that X. germanus cultivates the same two clones of A. grosmanniae in the USA and in Europe, whereas A. dispar is associated with a single A. hartigii clone across Europe. This low genetic diversity is consistent with predominantly asexual vertical transmission of Ambrosiella cultivars between beetle generations. This clonal agriculture is a remarkable case of convergence with fungus-farming ants, given that both groups have a completely different ecology and evolutionary history. KW - clonal fungiculture KW - ambrosia fungus KW - Ambrosiella KW - vertical transmission KW - symbiosis KW - Xylosandrus KW - Anisandrus KW - asexuality KW - genetic diversity Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-232161 VL - 32 ER - TY - THES A1 - Bredemeyer, Cynthia Natascha T1 - Akademisierung und Professionalisierung der Zahnheilkunde, insbesondere der Zahnchirurgie, in Würzburg und Unterfranken im 19. Jahrhundert T1 - The dental surgical instrument collection of the Juliusspital in Würzburg: The professionalization of dentistry, especially the dental surgery in 19th century Würzburg and Franconia / Bavaria N2 - Die Arbeit befasst sich mit der Akademisierung und Professionalisierung der Zahnheilkunde, insbesondere der Zahnchirurgie, in Würzburg und Unterfranken im 19. Jahrhundert. Dies wurde insbesondere anhand des zahnchirurgischen Teils der Lehrchirurgischen Instrumentensammlung der Universität Würzburg bzw. des Juliusspitals erforscht. Der zahnchirurgische Teil der Instrumentensammlung war bisher noch nicht erforscht worden und besteht aktuell aus 34+1 Instrumenten, die für diese Arbeit komplett katalogisiert wurden. Für die Entwicklung der Instrumente im Verlauf des 19. Jahrhunderts wurde die Provenienz der Teilsammlung ergründet und diese in den Kontext der Akademisierungsbewegung des 19. Jahrhunderts eingeordnet. Die Forschung wurde anhand der tatsächlich in der Praxis tätigen und nach und nach akademisch ausgebildeten Personen nachvollzogen. Hierzu wurden neben den Instrumenten als Quelle die Adressbücher der Stadt Würzburg und die Matrikel-, Personal- und Vorlesungsverzeichnisse der Universität Würzburg des gesamten 19. Jahrhunderts systematisch durchgearbeitet. Außerdem wurden Lehrbücher aus dem nichtakademischen zahnchirurigischen Bereich (Bader) mit denen aus dem sich beginnenden akademischen Bereich analysiert. Anhand dieser Forschungsarbeit konnte dargelegt werden, dass die Zahnchirurgie sich analog zur Chiurgie aus dem handwerklichen Bereich abgekoppelt und nach und nach auf verschiedenen Stufen akademisiert hat. Die Zahnchirurgie hat sich "von unten nach oben" durch das Bestreben nichtakademisch ausgebildeter Menschen akademisiert. N2 - The thesis deals with the academization and professionalization of dentistry, especially dental surgery, in Würzburg and lower Franconia in the 19th century. This was researched in particular on the basis of the dental surgical part of the surgical instrument collection of the University of Würzburg and the Juliusspital. The dental surgical part of the instrument collection had not yet been researched and currently consists of 34+1 instruments, which were completely catalogued for this work. For the development of the instruments over the course of the 19th century, the provenance of the partial collection was investigated and placed in the context of the academization movement of the 19th century. The research was traced on the basis of the people who actually worked in the field and were gradually trained academically. In addition to the instruments as sources, the address books of the city of Würzburg and the matriculation, personnel and lecture directories of the University of Würzburg for the entire 19th century were systematically analyzed. In addition, textbooks from the non-academic dental surgery field (so called "Bader") were analyzed with those from the emerging academic field. On the basis of this research, it was possible to demonstrate that dental surgery, like surgery, separated itself from the craft sector and gradually became academicized at various stages. Dental surgery has developed and academized "from bottom up" due to efforts of non-academic trained people. KW - Zahnchirurgie KW - Akademisierung KW - Professionalisierung KW - Instrument KW - Lehrchirurgische Sammlung KW - Juliusspital Würzburg KW - 19. Jahrhundert Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-363878 ER - TY - THES A1 - Morabbian, Jasamin T1 - Etablierung von Stammzell-Sphäroiden mit inkorporierten Biokeramik-Partikeln zur Förderung der osteogenen Differenzierung T1 - Establishment of stem cell spheroids with incorporated bioceramic particles for the promotion of osteogenic differentiation N2 - In der vorliegenden Dissertationsarbeit wurden Sphäroide aus mesenchymalen Stammzellen aus dem Fettgewebe oder dem Knochenmark mittels der Micromold-Methode hergestellt. Den Sphäroiden wurden entweder Calciumphosphat- oder Calcium-Magnesium-Phosphat-Partikel hinzugefügt. Zum einen sollte überprüft werden, ob die Zugabe von Partikeln die osteogene Differenzierung der Sphäroide fördert und somit zur weiteren Entwicklung von körpereigenem Knochenersatzmaterial in der regenerativen Medizin beiträgt. Zum anderen sollte festgestellt werden, ob eine der beiden Biokeramiken hinsichtlich der osteogenen Differenzierung überlegen ist. N2 - In this dissertation, spheroids were produced from mesenchymal stem cells from adipose tissue or bone marrow using the micromold method. Either calcium phosphate or calcium magnesium phosphate particles were added to the spheroids. On the one hand, it was to be examined whether the addition of particles promotes the osteogenic differentiation of the spheroids and thus contributes to the further development of endogenous bone replacement material in regenerative medicine. Secondly, to determine whether one of the two bioceramics is superior in terms of osteogenic differentiation. KW - Stammzelle KW - Calciumphosphat KW - Spheroid KW - Knochenzement KW - Knochenersatzmaterial KW - Calcium-Magnesium-Phosphat Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-369256 ER - TY - JOUR A1 - Bugai, Andrii A1 - Quaresma, Alexandre J. C. A1 - Friedel, Caroline C. A1 - Lenasi, Tina A1 - Düster, Robert A1 - Sibley, Christopher R. A1 - Fujinaga, Koh A1 - Kukanja, Petra A1 - Hennig, Thomas A1 - Blasius, Melanie A1 - Geyer, Matthias A1 - Ule, Jernej A1 - Dölken, Lars A1 - Barborič, Matjaž T1 - P-TEFb Activation by RBM7 Shapes a Pro-survival Transcriptional Response to Genotoxic Stress JF - Molecular Cell N2 - DNA damage response (DDR) involves dramatic transcriptional alterations, the mechanisms of which remain ill defined. Here, we show that following genotoxic stress, the RNA-binding motif protein 7 (RBM7) stimulates RNA polymerase II (Pol II) transcription and promotes cell viability by activating the positive transcription elongation factor b (P-TEFb) via its release from the inhibitory 7SK small nuclear ribonucleoprotein (7SK snRNP). This is mediated by activation of p38MAPK, which triggers enhanced binding of RBM7 with core subunits of 7SK snRNP. In turn, P-TEFb relocates to chromatin to induce transcription of short units, including key DDR genes and multiple classes of non-coding RNAs. Critically, interfering with the axis of RBM7 and P-TEFb provokes cellular hypersensitivity to DNA-damage-inducing agents due to activation of apoptosis. Our work uncovers the importance of stress-dependent stimulation of Pol II pause release, which enables a pro-survival transcriptional response that is crucial for cell fate upon genotoxic insult. KW - Pol II elongation KW - Pol II pause release KW - P-TEFb KW - CDK9 KW - 7SK snRNP KW - RBM7 KW - genotoxic stress KW - DNA damage response KW - p38 MAP kinase KW - apoptosis Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-221726 VL - 74 ER -