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- Wilhelm-Conrad-Röntgen-Forschungszentrum für komplexe Materialsysteme (5)
- Bernhard-Heine-Centrum für Bewegungsforschung (4)
- Johns Hopkins University School of Medicine (4)
- Zentraleinheit Klinische Massenspektrometrie (4)
- Center for Interdisciplinary Clinical Research, Würzburg University, Würzburg, Germany (2)
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- Interdisziplinäres Zentrum für Klinische Forschung (IZKF) (2)
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- D-1221-2009 (1)
Mit der Entdeckung altersabhängiger epigenetischer Veränderungen, der DNA-Methylierung (DNAm), hat sich eine neue Möglichkeit aufgezeigt, das Alter eines Individuums zu schätzen. Die Methode wurde intensiv erforscht und ihre Anwendung in der forensischen Fallarbeit durch die Aktualisierung des § 81e der Strafprozessordnung (StPO) in Deutschland reguliert. Zur Untersuchung des DNAm-Grades müssen neue Techniken etabliert und validiert werden. Dies macht die Prüfung der Vergleichbarkeit von Messergebnissen aus verschiedenen forensischen Laboren erforderlich.
Hierzu führte die Arbeitsgruppe „Molekulare Altersschätzung“ der Deutschen Gesellschaft für Rechtsmedizin (DGRM) im Winter 2019/2020 den 2. Ringversuch (RV) zur quantitativen DNAm-Analyse mithilfe der Mini- und der Pyrosequenzierung durch. Dieser basierte auf den Erfahrungen des 1. RV 2018/2019, dessen Ergebnisse in dieser Ausgabe ebenfalls vorgestellt werden. Die aktuelle Studie umfasst Analyseergebnisse aus 12 Laboren (ingesamt 14 teilnehmende Labore), von denen einige beide Methoden angewandt haben. Zusätzlich führten 4 Labore eine Altersschätzung an den RV-Proben mit eigenen Markerkombinationen und Modellen durch. Da diese auf unterschiedlichen Referenzdaten und Markerkombinationen beruhen, erfolgte kein qualitativer Vergleich der Modelle, sondern das grundsätzliche Potenzial der Methodik wurde verdeutlicht. Ziele des RV waren die Evaluierung der Vergleichbarkeit der DNAm-Messungen und die Bewertung möglicher Einflussfaktoren, wie Extraktionsmethode und verwendetes Gerät.
Die Ergebnisse zeigen, dass sich die gemessenen DNAm-Werte der untersuchten Marker sowohl zwischen Mini- und Pyrosequenzierung als auch innerhalb der jeweiligen Methode zwischen den Laboren unterscheiden können, sodass mit Schwankungen gerechnet werden muss.
Die quantitative Analyse der relativen DNA-Methylierung gilt als eine der vielversprechendsten Methoden der molekularen Altersschätzung. Viele Studien der letzten Jahre identifizierten geeignete Positionen im Genom, deren DNA-Methylierung sich altersabhängig verändert. Für den Einsatz dieser Methode in der Routine- bzw. Fallarbeit ist es von großer Bedeutung, angewandte Analysetechniken zu validieren. Als ein Teilaspekt dieser Validierung sollte die Vergleichbarkeit der Analyseergebnisse zur DNA-Methylierung mithilfe der Mini- und Pyrosequenzierung zwischen verschiedenen Laboren evaluiert werden. Die Arbeitsgruppe „Molekulare Altersschätzung“ der Deutschen Gesellschaft für Rechtsmedizin (DGRM) führte hierzu den ersten, technischen Ringversuch durch, der 4 Positionen in den Genen PDE4C, EDARADD, SST und KLF14 umfasste. Diese Marker waren in vorangegangenen Studien als altersabhängige Biomarker charakterisiert worden. Am Ringversuch nahmen 12 Labore teil, wobei jedes die Wahl zwischen der Minisequenzierung und/oder der Pyrosequenzierung für die quantitative Methylierungsanalyse hatte. Jedem teilnehmenden Labor wurden Blut- und Speichelproben von 3 Personen unterschiedlichen Alters übersandt. Die Wahl der Reagenzien für die Probenbearbeitung wurde den Teilnehmern freigestellt.
Die Ergebnisse der Minisequenzierung zeigten systematische Abweichungen zwischen den Laboren, die am ehesten auf die Verwendung unterschiedlicher Reagenzien und Analyseplattformen zurückzuführen sein können. Die Resultate der Pyrosequenzierung hingegen wiesen nicht auf systematische Abweichungen zwischen den Laboren hin, hier zeigte sich jedoch die Tendenz einer markerabhängigen Abweichung. Darüber hinaus konnten Unterschiede hinsichtlich technischer Probleme zwischen Laboren mit mehr Erfahrung in der jeweiligen Sequenzierungsmethode und Laboren mit weniger Erfahrung festgestellt werden. Sowohl die Beobachtung von systematischen als auch die von markerabhängigen Abweichungen lässt den Schluss zu, dass eine Übertragung von Analysemethoden zwischen Laboren grundsätzlich möglich ist, eine Anpassung des jeweiligen Modells zur Altersschätzung jedoch notwendig sein kann.
Genome-wide association studies (GWAS) have identified more than 170 breast cancer susceptibility loci. Here we hypothesize that some risk-associated variants might act in non-breast tissues, specifically adipose tissue and immune cells from blood and spleen. Using expression quantitative trait loci (eQTL) reported in these tissues, we identify 26 previously unreported, likely target genes of overall breast cancer risk variants, and 17 for estrogen receptor (ER)-negative breast cancer, several with a known immune function. We determine the directional effect of gene expression on disease risk measured based on single and multiple eQTL. In addition, using a gene-based test of association that considers eQTL from multiple tissues, we identify seven (and four) regions with variants associated with overall (and ER-negative) breast cancer risk, which were not reported in previous GWAS. Further investigation of the function of the implicated genes in breast and immune cells may provide insights into the etiology of breast cancer.
The mechanisms behind carbon dioxide (CO2) dependency in non-autotrophic bacterial isolates are unclear. Here we show that the Staphylococcus aureus mpsAB operon, known to play a role in membrane potential generation, is crucial for growth at atmospheric CO2 levels. The genes mpsAB can complement an Escherichia coli carbonic anhydrase (CA) mutant, and CA from E. coli can complement the S. aureus delta-mpsABC mutant. In comparison with the wild type, S. aureus mps mutants produce less hemolytic toxin and are less virulent in animal models of infection. Homologs of mpsA and mpsB are widespread among bacteria and are often found adjacent to each other on the genome. We propose that MpsAB represents a dissolved inorganic carbon transporter, or bicarbonate concentrating system, possibly acting as a sodium bicarbonate cotransporter.
Traumatic spinal cord injuries result in impairment or even complete loss of motor, sensory and autonomic functions. Recovery after complete spinal cord injury is very limited even in animal models receiving elaborate combinatorial treatments. Recently, we described an implantable microsystem (microconnector) for low-pressure re-adaption of severed spinal stumps in rat. Here we investigate the long-term structural and functional outcome following microconnector implantation after complete spinal cord transection. Re-adaptation of spinal stumps supports formation of a tissue bridge, glial and vascular cell invasion, motor axon regeneration and myelination, resulting in partial recovery of motor-evoked potentials and a thus far unmet improvement of locomotor behaviour. The recovery lasts for at least 5 months. Despite a late partial decline, motor recovery remains significantly superior to controls. Our findings demonstrate that microsystem technology can foster long-lasting functional improvement after complete spinal injury, providing a new and effective tool for combinatorial therapies.
The NEDD8-activating enzyme (NAE) inhibitor MLN4924 inhibits cullin-RING ubiquitin ligase complexes including the SKP1-cullin-F-box E3 ligase βTrCP. MLN4924 therefore inhibits also the βTrCP-dependent activation of the classical and the alternative NFĸB pathway. In this work, we found that a subgroup of multiple myeloma cell lines (e.g., RPMI-8226, MM.1S, KMS-12BM) and about half of the primary myeloma samples tested are sensitized to TNF-induced cell death by MLN4924. This correlated with MLN4924-mediated inhibition of TNF-induced activation of the classical NFκB pathway and reduced the efficacy of TNF-induced TNFR1 signaling complex formation. Interestingly, binding studies revealed a straightforward correlation between cell surface TNFR1 expression in multiple myeloma cell lines and their sensitivity for MLN4924/TNF-induced cell death. The cell surface expression levels of TNFR1 in the investigated MM cell lines largely correlated with TNFR1 mRNA expression. This suggests that the variable levels of cell surface expression of TNFR1 in myeloma cell lines are decisive for TNF/MLN4924 sensitivity. Indeed, introduction of TNFR1 into TNFR1-negative TNF/MLN4924-resistant KMS-11BM cells, was sufficient to sensitize this cell line for TNF/MLN4924-induced cell death. Thus, MLN4924 might be especially effective in myeloma patients with TNFR1+ myeloma cells and a TNFhigh tumor microenvironment.
Meiotic chromosomes undergo rapid prophase movements, which are thought to facilitate the formation of inter-homologue recombination intermediates that underlie synapsis, crossing over and segregation. The meiotic telomere complex (MAJIN, TERB1, TERB2) tethers telomere ends to the nuclear envelope and transmits cytoskeletal forces via the LINC complex to drive these rapid movements. Here, we report the molecular architecture of the meiotic telomere complex through the crystal structure of MAJIN-TERB2, together with light and X-ray scattering studies of wider complexes. The MAJIN-TERB2 2:2 hetero-tetramer binds strongly to DNA and is tethered through long flexible linkers to the inner nuclear membrane and two TRF1-binding 1:1 TERB2-TERB1 complexes. Our complementary structured illumination microscopy studies and biochemical findings reveal a telomere attachment mechanism in which MAJIN-TERB2-TERB1 recruits telomere-bound TRF1, which is then displaced during pachytene, allowing MAJIN-TERB2-TERB1 to bind telomeric DNA and form a mature attachment plate.
Skeletal dysplasia with multiple dislocations are severe disorders characterized by dislocations of large joints and short stature. The majority of them have been linked to pathogenic variants in genes encoding glycosyltransferases, sulfotransferases or epimerases required for glycosaminoglycan synthesis. Using exome sequencing, we identify homozygous mutations in SLC10A7 in six individuals with skeletal dysplasia with multiple dislocations and amelogenesis imperfecta. SLC10A7 encodes a 10-transmembrane-domain transporter located at the plasma membrane. Functional studies in vitro demonstrate that SLC10A7 mutations reduce SLC10A7 protein expression. We generate a Slc10a7−/− mouse model, which displays shortened long bones, growth plate disorganization and tooth enamel anomalies, recapitulating the human phenotype. Furthermore, we identify decreased heparan sulfate levels in Slc10a7−/− mouse cartilage and patient fibroblasts. Finally, we find an abnormal N-glycoprotein electrophoretic profile in patient blood samples. Together, our findings support the involvement of SLC10A7 in glycosaminoglycan synthesis and specifically in skeletal development.
Natural light harvesting as well as optoelectronic and photovoltaic devices depend on efficient transport of energy following photoexcitation. Using common spectroscopic methods, however, it is challenging to discriminate one-exciton dynamics from multi-exciton interactions that arise when more than one excitation is present in the system. Here we introduce a coherent two-dimensional spectroscopic method that provides a signal only in case that the presence of one exciton influences the behavior of another one. Exemplarily, we monitor exciton diffusion by annihilation in a perylene bisimide-based J-aggregate. We determine quantitatively the exciton diffusion constant from exciton–exciton-interaction 2D spectra and reconstruct the annihilation-free dynamics for large pump powers. The latter enables for ultrafast spectroscopy at much higher intensities than conventionally possible and thus improves signal-to-noise ratios for multichromophore systems; the former recovers spatio–temporal dynamics for a broad range of phenomena in which exciton interactions are present.
Fanconi anemia (FA) is a genetically heterogeneous disorder with 22 disease-causing genes reported to date. In some FA genes, monoallelic mutations have been found to be associated with breast cancer risk, while the risk associations of others remain unknown. The gene for FA type C, FANCC, has been proposed as a breast cancer susceptibility gene based on epidemiological and sequencing studies. We used the Oncoarray project to genotype two truncating FANCC variants (p.R185X and p.R548X) in 64,760 breast cancer cases and 49,793 controls of European descent. FANCC mutations were observed in 25 cases (14 with p.R185X, 11 with p.R548X) and 26 controls (18 with p.R185X, 8 with p.R548X). There was no evidence of an association with the risk of breast cancer, neither overall (odds ratio 0.77, 95%CI 0.44–1.33, p = 0.4) nor by histology, hormone receptor status, age or family history. We conclude that the breast cancer risk association of these two FANCC variants, if any, is much smaller than for BRCA1, BRCA2 or PALB2 mutations. If this applies to all truncating variants in FANCC it would suggest there are differences between FA genes in their roles on breast cancer risk and demonstrates the merit of large consortia for clarifying risk associations of rare variants.