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Rafts: Rafts sind spezialisierte Domänen biologischer Membranen, die sich durch ihre spezifische Lipid- und Proteinzusammensetzung auszeichnen (zur Übersicht siehe Simons und Toomre, 2000). Die am besten beschriebenen Rafts sind die Caveolae, doch es gibt noch weitere weniger gut charakterisierte Rafttypen. Rafts werden verschiedene zelluläre Funktionen zugeschrieben wie z.B. gerichteter Transport von Membranproteinen, Endozytose und Signaltransduktion. Diese Funktionen erfüllen sie vornehmlich, indem sie verschiedene Proteine und Lipide bedingt durch ihre biophysikalischen Eigenschaften selektiv aufnehmen oder ausschließen. Viele Raftproteine sind über gesättigte Acylketten, wie Myristat oder Palmitat, oder einen GPIAnker mit der Membran assoziiert. Transmembranproteine, wie z.B. der EGFRezeptor, können jedoch auch in Rafts angereichert sein. Besonders an der Plasmamembran dienen Rafts als Signaltransduktionszentren, indem sie beteiligte Rezeptoren und Signalmoleküle konzentrieren.
Reggie-Proteine: Bei der Suche nach Proteinen, die bei der Regeneration von verletzten Sehnerven von Fischen hochreguliert werden, wurden Reggie-1 und Reggie-2 entdeckt (Schulte et al., 1997). Gleichzeitig wurden diese Proteine bei der Suche nach neuen Raftproteinen gefunden und als Flotillin-1 (=Reggie-2) und Flotillin-2 (=Reggie-1) bezeichnet (Bickel et al., 1997). Reggie-1 und -2 haben ein Molekulargewicht von 47 kDa und sind auf Aminosäuren-Basis zu 44% identisch. Homologe zu Reggie-1 wurden bislang in Mensch, Maus, Ratte und Fisch, wie auch in D. melanogaster gefunden. Die evolutionäre Konservierung der Reggies ist, mit beispielsweise 80% zwischen Ratte und Goldfisch, sehr hoch und weist auf eine wichtige Funktion hin, die Sequenzkonservierung verlangt. Reggie-1 wird ubiquitär exprimiert, wogegen Reggie-2 ein weniger verbreitetes Expressionsmuster aufweist. Reggie-1 ist vornehmlich an der Plasmamembran und an Endosomen lokalisiert. Die subzelluläre Lokalisation von Reggie-2 hängt vom Zelltyp ab...
Das CD-44-Molekül ist ein membranständiger Oberflächenrezeptor, der als Adhäsionselement von Tumorzellen im Rahmen der Metastasierung genutzt wird. Berichte verweisen auf eine direkte Korrelation zwischen CD-44-Expression eines Tumors und der klinischen Prognose. Darüber hinaus kann der CD-44-Rezeptor auch intrazelluläre Signalwege aktivieren, und als solches Signalelement in die Regulation des Zellzyklus eingreifen.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde postuliert, dass der CD-44-Rezeptor zellzyklusabhängige Veränderungen erfährt und sich daraus Modifikationen des Adhäsionsverhaltens von Tumorzellen ergeben.
Repräsentativ wurde an der Magenkarzinom-Zell-Linie MKN-45 die CD-44-Expression bzw. dessen Splice-Varianten während des Zellzyklus fluorometrisch untersucht (FACS-Analyse, konfokale Laserscan-Mikroskopie). Parallel wurde das Adhäsionsverhalten an isolierten und kultivierten humanen Endothelzellen evaluiert. Die Tumorzellen wurden zuvor mittels Aphidicolin synchronisiert. Als Kontrolle dienten nicht-synchronisierte Zellen.
Die Untersuchungen verdeutlichten eine spezifische Expression der CD-44-Varianten CD44v4, CD44v5, CD44v7. Die Inkubation der Tumorzellen mit Aphidicolin bewirkte eine ausgeprägte Akkumulation von MKN-45-Zellen in der S-Phase. Nach Absetzen des Aphidicolins und Freisetzung in den Zellzyklus kam es zur signifikanten zyklusabhängigen Modulation der Rezeptorexpression. CD44v4, CD44v5 und CD44v7 waren in der G2/MPhase gegenüber der G0/G1- und S-Phase deutlich vermehrt auf der Membran detektierbar. In der G2/M-Phase erhöhte sich zudem signifikant die Adhäsionskapazität der MKN-45-Zellen. Blockadestudien mit gegen die CD-44-Varianten gerichteten monoklonalen Antikörpern belegten die CD-44-abhängige Tumorzell-Endothelzell-Interaktion.
Die Studien belegen zumindest am in vitro Zellkulturmodell die zellzyklus-gesteuerte CD-44-Expression und CD-44-abhängige Invasionseigenschaften von Tumorzellen. Es lässt sich daraus ableiten, dass eine anti-tumorale Therapie an zuvor synchronisierten Tumorzellen womöglich besonders effektiv sein kann. Auch die pharmakologische Blockade des CD-44-Rezeptors könnte einen anti-tumoralen Effekt besitzen.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit werden zum ersten Mal die Ökologie, Morphologie und Systematik von Pilzen untersucht, die assoziiert mit Haut- und Nagelläsionen von ambulanten Patienten sowie von Patienten dermatologischer Praxen in der Provinz Chiriquí im Westen Panamas nachgewiesen wurden. Die Pilze werden klassifiziert nach dem klinischen D-H-SSystem von Rieth und entsprechend ihrer Position im phylogenetischen System der Pilze. Die Morphologie der verschiedenen Arten wird dokumentiert auf der Grundlage von Kulturen und lichtmikroskopischer Untersuchungen durch Beschreibungen sowie Zeichnungen und Fotographien charakteristischer Strukturen. Die Pathogenität der einzelnen Pilzstämme wurde nicht nachgewiesen, sondern auf der Grundlage von Angaben aus der Literatur diskutiert. Außerdem lieferte die Literatur Daten zum Vorkommen der Pilze an Pflanzen und anderen Substraten in der Natur.
In Panama wurden zahlreiche klinische Proben untersucht, von denen ca. 100 Pilzstämme nach Deutschland geschickt wurden. Dort konnten 80 Stämme weiter kultiviert und detailliert untersucht werden. Mehr als 22 verschiedene Arten wurden beobachtet, die 17 verschiedenen Gattungen angehören. Sie entsprechen drei verschiedenen Arten von Dermatophyten, mindestens drei Arten von Hefen und 16 verschiedenen Schimmel- oder sonstigen Pilzarten.
Mit Ausnahme von Hormographiella verticillata wurden ausschließlich imperfekte Stadien beobachtet, und zwar überwiegend von verschiedenen Vertretern der Ascomycota: Dothideales: Scytalidium dimidiatum (6 Stämme), Eurotiales: Aspergillus spp. (4), Paecilomyces lilacinus (2), Penicillium sp. (2), Hypocreales: Fusarium lichenicola (3), F. solani (4), F. subglutinans (1), Microascales: Scopulariopsis brevicaulis (2), Onygenales: Trichophyton mentagrophytes (2), T. rubrum (9), T. tonsurans (7), Ophiostomatales: Sporothrix schenckii (1), Pleosporales: Curvularia geniculata (1), Polystigmatales: Colletotrichum gloeosporioides (1), Sordariales: Nigrospora sphaerica (1), Saccharomycetales: Candida spp. (12), Geotrichum candidum (8), incerte sedis: Pestalotiopsis cf. tecomicola (1), Tritirachium oryzae (1). Vertreter der Basidiomycota sind: Agaricales: Hormographiella verticillata bzw. Coprinellus domesticus (3), Polyporales: Unbekannter Basidiomycet (1), Trichosporonales: Trichosporon cutaneum (6).
Im Rahmen dieser Studie waren Schimmelpilze die am häufigsten bei Haut- und Nagelläsionen angetroffenen Pilze. Unter diesen waren Fusarium-Arten und Scytalidium dimidiatum besonders häufig vertreten. Candida-Arten wurden ebenfalls oft isoliert. Die wichtigste Art unter den Dermatophyten war Trichophyton rubrum. Die prozentualen Anteile der verschiedenen Gruppen entsprechen gut den von anderen Autoren aus anderen Regionen publizierten Ergebnissen. Dies erklärt sich aufgrund der ökologischen Tatsache, dass die Sporen der Schimmelpilze fast überall in der Natur vorhanden sind und diese Pilze viele verschiedene Substrate nutzen können. Candida-Arten gehören zur normalen Flora des Menschen, können aber bei immunodefizienten Patienten, Diabetikern u.a. schwere Haut- und Schleimhautinfektionen, sowie Organerkrankungen verursachen. Dermatophyten sind als Krankheitserreger oberflächlicher Hautmykosen bekannt.
Zum ersten Mal wird das Vorkommen von Hormographiella verticillata in Amerika nachgewiesen. Dieses imperfekte Stadium eines Basidiomyceten hat in Kultur Fruchtkörper gebildet, die als Coprinellus domesticus bestimmt wurden. Damit wurde zum ersten Mal die Anamorph-Teleomorph-Verbindung zwischen diesen beiden Arten festgestellt, die durch eine molekular-phylogenetische Analyse von LSU rDNA (große Untereinheit der ribosomalen DNA) unterstützt wird. Für diese Analyse wurden andere Stämme und Genbank-Daten zum Vergleich herangezogen.
In den Kulturen von H. verticillata entstehen vor der Entwicklung der Fruchtkörper asexuelle sterile Hyphen, die als Ozonium-Stadium bezeichnet werden können. Zum Vergleich wurden Herbarbelege von verschiedenen Arten dieser Gattung bearbeitet. Die Arten sind morphologisch nicht unterscheidbar, weshalb vorgeschlagen wird, nur den Gattungsnamen zur Bezeichnung des entsprechenden Entwicklungsstadiums zu benutzen.
Es war nicht möglich, aufgrund morphologischer Merkmale den Stamm des Unbekannten Basidiomyceten zu bestimmen. Erst eine molekular-phylogenetischer Analyse von LSU rDNA mit Vergleichssequenzen aus der Genbank zeigte, dass der Pilz nahe verwandt ist mit Vertretern der Polyporales.
Calreticulin is a Ca2+ -binding chaperone that resides in the lumen of the endoplasmic reticulum and is involved in the regulation of intracellular Ca2+ homeostasis and in the folding of newly synthesized glycoproteins. In this study, we have used site-specific mutagenesis to map amino acid residues that are critical in calreticulin function. We have focused on two cysteine residues (Cys(88) and Cys(120)), which form a disulfide bridge in the N-terminal domain of calreticulin, on a tryptophan residue located in the carbohydrate binding site (Trp(302)), and on certain residues located at the tip of the "hairpin-like" P-domain of the protein (Glu(238), Glu(239), Asp(241), Glu(243), and Trp(244)). Calreticulin mutants were expressed in crt(-/-) fibroblasts, and bradykinin-dependent Ca2+ release was measured as a marker of calreticulin function. Bradykinin-dependent Ca2+ release from the endoplasmic reticulum was rescued by wild-type calreticulin and by the Glu(238), Glu(239), Asp(241), and Glu(243) mutants. The Cys(88) and Cys(120) mutants rescued the calreticulin-deficient phenotype only partially ( approximately 40%), and the Trp(244) and Trp(302) mutants did not rescue it at all. We identified four amino acid residues (Glu(239), Asp(241), Glu(243), and Trp(244)) at the hairpin tip of the P-domain that are critical in the formation of a complex between ERp57 and calreticulin. Although the Glu(239), Asp(241), and Glu(243) mutants did not bind ERp57 efficiently, they fully restored bradykinin-dependent Ca2+ release in crt(-/-) cells. This indicates that binding of ERp57 to calreticulin may not be critical for the chaperone function of calreticulin with respect to the bradykinin receptor.
NAD(P)H oxidase, the main source of reactive oxygen species in vascular cells, is known to be regulated by redox processes and thiols. However, the nature of thiol-dependent regulation has not been established. Protein disulfide isomerase (PDI) is a dithiol/disulfide oxidoreductase chaperone of the thioredoxin superfamily involved in protein processing and translocation. We postulated that PDI regulates NAD(P)H oxidase activity of rabbit aortic smooth muscle cells (VSMCs). Western blotting confirmed robust PDI expression and shift to membrane fraction after incubation with angiotensin II (AII, 100 nm, 6 h). In VSMC membrane fraction, PDI antagonism with bacitracin, scrambled RNase, or neutralizing antibody led to 26-83% inhibition (p < 0.05) of oxidase activity. AII incubation led to significant increase in oxidase activity, accompanied by a 6-fold increase in PDI refolding isomerase activity. AII-induced NAD(P)H oxidase activation was inhibited by 57-71% with antisense oligonucleotide against PDI (PDIasODN). Dihydroethidium fluorescence showed decreased superoxide generation due to PDIasODN. Confocal microscopy showed co-localization between PDI and the oxidase subunits p22(phox), Nox1, and Nox4. Co-immunoprecipitation assays supported spatial association between PDI and oxidase subunits p22(phox), Nox1, and Nox4 in VSMCs. Moreover, in HEK293 cells transfected with green fluorescent protein constructs for Nox1, Nox2, and Nox4, each of these subunits co-immunoprecipitated with PDI. Akt phosphorylation, a known downstream pathway of AII-driven oxidase activation, was significantly reduced by PDIasODN. These results suggest that PDI closely associates with NAD(P)H oxidase and acts as a novel redox-sensitive regulatory protein of such enzyme complex, potentially affecting subunit traffic/assembling.
Aim of the present study was the characterization of the RORa receptor (Retinoidrelated Orphan Receptor a). RORa is a member of the nuclear receptor family and is involved into the differentiation of Purkinje cells, inflammation, arteriosclerosis, and bone mineralization. Nuclear receptors are transcription factors and mediate biological responses within target cells to outer signals such as lipophilic hormones. They are involved in development, growth, differentiation, proliferation, apoptosis, and maintenance of homeostasis. Ligand binding, posttranslational modifications, and cofactor recruitment control their activity. Nearly all nuclear receptors share a common modular structure with an Nterminal A/B region, a DNA-binding domain (DBD) that is composed of two zinc finger motifs, a hinge region, and a C-terminal ligand-binding domain (LBD). The RORs comprise the subtypes RORa, RORb, and RORg, which are encoded by different genes. All isoforms of the respective subtypes only differ in their A/B domain. This study focused mainly on the exploration of the gene structure, expression, and subcellular distribution of RORa...
STAT proteins have the function of signaling from the cell membrane into the nucleus, where they regulate gene transcription. Latent mammalian STAT proteins can form dimers in the cytoplasm even before receptor-mediated activation by specific tyrosine phosphorylation. Here we describe the 3.21-A crystal structure of an unphosphorylated STAT5a homodimer lacking the N-terminal domain as well as the C-terminal transactivation domain. The overall structure of this fragment is very similar to phosphorylated STATs. However, important differences exist in the dimerization mode. Although the interface between phosphorylated STATs is mediated by their Src-homology 2 domains, the unphosphorylated STAT5a fragment dimerizes in a completely different manner via interactions between their beta-barrel and four-helix bundle domains. The STAT4 N-terminal domain dimer can be docked onto this STAT5a core fragment dimer based on shape and charge complementarities. The separation of the dimeric arrangement, taking place upon activation and nuclear translocation of STAT5a, is demonstrated by fluorescence resonance energy transfer experiments in living cells.
Excessive accumulation of the extracellular matrix is a hallmark of many inflammatory and fibrotic diseases, including those of the kidney. This study addresses the question whether NO, in addition to inhibiting the expression of MMP-9, a prominent metalloprotease expressed by mesangial cells, additionally modulates expression of its endogenous inhibitor TIMP-1. We demonstrate that exogenous NO has no modulatory effect on the extracellular TIMP-1 content but strongly amplifies the early increase in cytokine-induced TIMP-1 mRNA and protein levels. We examined whether transforming growth factor beta (TGFbeta), a potent profibrotic cytokine, is involved in the regulation of NO-dependent TIMP-1 expression. Experiments utilizing a pan-specific neutralizing TGFbeta antibody demonstrate that the NO-induced amplification of TIMP-1 is mediated by extracellular TGFbeta. Mechanistically, NO causes a rapid increase in Smad-2 phosphorylation, which is abrogated by the addition of neutralizing TGFbeta antisera. Similarly, the NO-dependent increase in Smad-2 phosphorylation is prevented in the presence of an inhibitor of TGFbeta-RI kinase, indicating that the NO-dependent activation of Smad-2 occurs via the TGFbeta-type I receptor. Furthermore, activation of the Smad signaling cascade by NO is corroborated by the NO-dependent increase in nuclear Smad-4 level and is paralleled by increased DNA binding of Smad-2/3 containing complexes to a TIMP-1-specific Smad-binding element (SBE). Reporter gene assays revealed that NO activates a 0.6-kb TIMP-1 gene promoter fragment as well as a TGFbeta-inducible and SBE-driven control promoter. Chromatin immunoprecipitation analysis also demonstrated DNA binding activity of Smad-3 and Smad-4 proteins to the TIMP-1-specific SBE. Finally, by enzyme-linked immunosorbent assay, we demonstrated that NO causes a rapid increase in TGFbeta(1) levels in cell supernatants. Together, these experiments demonstrate that NO by induction of the Smad signaling pathway modulates TIMP-1 expression.
5-Lipoxygenase (5-LO) catalysis is positively regulated by Ca2+ ions and phospholipids that both act via the N-terminal C2-like domain of 5-LO. Previously, we have shown that 1-oleoyl-2-acetylglycerol (OAG) functions as an agonist for human polymorphonuclear leukocytes (PMNL) in stimulating 5-LO product formation. Here we have demonstrated that OAG directly stimulates 5-LO catalysis in vitro. In the absence of Ca2+ (chelated using EDTA), OAG strongly and concentration-dependently stimulated crude 5-LO in 100,000 x g supernatants as well as purified 5-LO enzyme from PMNL. Also, the monoglyceride 1-O-oleyl-rac-glycerol and 1,2-dioctanoyl-sn-glycerol were effective, whereas various phospholipids did not stimulate 5-LO. However, in the presence of Ca2+, OAG caused no stimulation of 5-LO. Also, phospholipids or cellular membranes abolished the effects of OAG. As found previously for Ca2+, OAG renders 5-LO activity resistant against inhibition by glutathione peroxidase activity, and this effect of OAG is reversed by phospholipids. Intriguingly, a 5-LO mutant lacking tryptophan residues (Trp-13, -75, and -102) important for the binding of the 5-LO C2-like domain to phospholipids was not stimulated by OAG. We conclude that OAG directly stimulates 5-LO by acting at a phospholipid binding site located within the C2-like domain.
LIN-2/7 (L27) domains are protein interaction modules that preferentially hetero-oligomerize, a property critical for their function in directing specific assembly of supramolecular signaling complexes at synapses and other polarized cell-cell junctions. We have solved the solution structure of the heterodimer composed of the L27 domains from LIN-2 and LIN-7. Comparison of this structure with other L27 domain structures has allowed us to formulate a general model for why most L27 domains form an obligate heterodimer complex. L27 domains can be divided in two types (A and B), with each heterodimer comprising an A/B pair. We have identified two keystone positions that play a central role in discrimination. The residues at these positions are energetically acceptable in the context of an A/B heterodimer, but would lead to packing defects or electrostatic repulsion in the context of A/A and B/B homodimers. As predicted by the model, mutations of keystone residues stabilize normally strongly disfavored homodimers. Thus, L27 domains are specifically optimized to avoid homodimeric interactions.