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Organismic aging is known to be controlled by genetic and environmental traits. Pathways involved in the control of cellular metabolism play a crucial role. Previously, we identified a role of PaCLPP, a mitochondrial matrix protease, in the control of the mitochondrial energy metabolism, aging, and lifespan of the fungal aging model Podospora anserina. Most surprisingly, we made the counterintuitive observation that the ablation of this component of the mitochondrial quality control network leads to lifespan extension. In the current study, we investigated the role of energy metabolism of P. anserina. An age-dependent metabolome analysis of the wild type and a PaClpP deletion strain verified differences and changes of various metabolites in cultures of the PaClpP mutant and the wild type. Based on these data, we generated and analyzed a PaSnf1 deletion mutant and a ΔPaSnf1/ΔPaClpP double mutant. In both mutants PaSNF1, the catalytic α-subunit of AMP-activated protein kinase (AMPK) is ablated. PaSNF1 was found to be required for the development of fruiting bodies and ascospores and the progeny of sexual reproduction of this ascomycete and impact mitochondrial dynamics and autophagy. Most interestingly, while the single PaSnf1 deletion mutant is characterized by a slight lifespan increase, simultaneous deletion of PaSnf1 and PaClpP leads to a pronounced lifespan extension. This synergistic effect is strongly reinforced in the presence of the mating-type “minus”-linked allele of the rmp1 gene. Compared to the wild type, culture temperature of 35°C instead of the standard laboratory temperature of 27°C leads to a short-lived phenotype of the ΔPaSnf1/ΔPaClpP double mutant. Overall, our study provides novel evidence for complex interactions of different molecular pathways involved in mitochondrial quality control, gene expression, and energy metabolism in the control of organismic aging.
Ziel dieser Arbeit war es, einen genaueren Einblick in die Rolle von PaCLPXP für den Energiemetabolismus von P. anserina zu erhalten und mögliche Komponenten zu identifizieren, welche wichtig für die Langlebigkeit der PaClpP-Deletionsmutante sind. Folgende neue Erkenntnisse konnten hierbei gewonnen werden:
1. Die Substrat-Analyse durch eine Cycloheximid-Behandlung und anschließender Proteom-Analyse legte erfolgreich eine Reihe potentieller bisher nicht bekannter Substrate von PaCLPP offen. Interessanterweise waren unter den identifizierten Proteinen viele ribosomale Untereinheiten und Komponenten verschiedener Stoffwechselwege des Energiemetabolismus zu finden. Am auffälligsten unter diesen Substraten war die extreme Anreicherung eines Retikulon-ähnlichen Proteins, das einen neuen Aspekt der möglichen molekularbiologischen Rolle von PaCLPP in P. anserina andeutet.
2. Durch die Zugabe von Butyrat zum Medium, konnte erfolgreich die Autophagie sowohl im P. anserina Wildtyp als auch in der PaClpP-Deletionsmutante reduziert werden. Diese Verminderung der Autophagie sorgt bei ΔPaClpP für eine Verkürzung der Lebensspanne. Dieser Effekt ist spezifisch für die PaClpP-Deletionsmutante, während die Auswirkung von Butyrat auf den Wildtyp nur marginal ist. Dieses Ergebnis untermauert frühere Analysen dieser Deletionsmutante, welche besagen, dass die Langlebigkeit von ΔPaClpP Autophagie abhängig ist (Knuppertz und Osiewacz, 2017).
3. Die Metabolom-Analyse von ΔPaClpP im Vergleich zum Wildtyp zeigt, dass das Fehlen der PaCLPP zu Veränderungen in der Menge der Metaboliten der Glykolyse und des Citratzyklus kommt. Außerdem sind die Mengen der meisten Aminosäuren und der Nukleotide betroffen. Diese Analyse beweist, dass das Fehlen dieser mitochondrialen Protease weitreichende Folgen für die ganze Zelle hat. Durch die signifikante Verringerung von ATP und die Anreicherung von AMP in jungen ΔPaClpP-Stämmen und durch den Umstand der gesteigerten Autophagie in dieser Mutante, fiel das Augenmerk auf die AMPK. Dieses veränderte AMP/ATP-Verhältnis ist ein Indiz für eine gesteigerte AMPK-Aktivität und könnte auch den Umstand der gesteigerten Autophagie in ΔPaClpP erklären.
4. Das Gen codierend für die katalytische α-Untereinheit der AMPK (PaSnf1) konnte erfolgreich in P. anserina deletiert werden. Das Fehlen von PaSNF1 führt zu einer reduzierten Wuchsrate, eine beeinträchtige weibliche Fertilität und eine verzögerte Sporenreifung. Es konnte gezeigt werden, dass die Autophagie infolge einer PaSnf1-Deletion nicht gänzlich unterdrückt wird, PaSNF1 allerdings für die Stress-induzierte Autophagie notwendig ist. Überraschenderweise führt die Abwesenheit von PaSNF1 zu einer verlängerten Lebensspanne im Vergleich zum Wildtyp. Die meisten Effekte infolge einer PaSnf1-Deletion konnten durch die Einbringung eines FLAG::PaSNF1-Konstrukts komplementiert werden.
5. Eine gleichzeitige PaSnf1 und PaClpP-Deletion führt zu eine unerwarteten, extremen Lebenspannenverlängerung, die die Verlängerung der Lebensspanne bei der PaClpP-Deletionsmutante noch übertrifft. Interessanterweise geht dieser Phänotyp nicht mit einer erhöhten Autophagie einher. Des Weiteren konnte beobachtet werden, dass das Fehlen von PaSNF1 sowohl in ΔPaSnf1 als auch in ΔPaSnf1/ΔPaClpP zu einer veränderten Mitochondrien-Morphologie im Alter führt. Die Abwesenheit von PaSNF1 verursacht, dass die Stämme auch im Alter (20d) noch überwiegend filamentöse Mitochondrien aufweisen. Zudem zeigen die drei analysierten Deletionsstämme (ΔPaSnf1, ΔPaClpP und ΔPaSnf1/ΔPaClpP) massive Einschränkungen wenn sie auf die mitochondriale Funktion angewiesen sind.
6. Auffallend war, dass bei ΔPaSnf1, ΔPaClpP und bei ΔPaSnf1/ΔPaClpP die Stämme mit dem Paarungstyp „mat-“ langlebiger sind als die Stämme mit dem Paarungstyp „mat+“. Dieser Effekt ist bei der ΔPaSnf1/ΔPaClpP-Doppelmutante am stärksten ausgeprägt. Weitere Untersuchungen dazu ergaben, dass die Paarungstypen immer dann eine Rolle spielen, wenn die Stämme mitochondrialem Stress ausgesetzt, oder aber auf die mitochondriale Funktion angewiesen sind. Verantwortlich für diese Unterschiede sind zwei rmp1-Allele, die mit den unterschiedlichen Paarungstyp-Loci gekoppelt sind und mit dem jeweiligen Paarungstyp-Locus vererbt werden (rmp1-1 mit „mat-“; rmp1-2 mit „mat+“).
The first measurement of two-pion Bose–Einstein correlations in central Pb–Pb collisions at √sNN=2.76 TeV at the Large Hadron Collider is presented. We observe a growing trend with energy now not only for the longitudinal and the outward but also for the sideward pion source radius. The pion homogeneity volume and the decoupling time are significantly larger than those measured at RHIC.
Inclusive transverse momentum spectra of primary charged particles in Pb–Pb collisions at √sNN=2.76 TeV have been measured by the ALICE Collaboration at the LHC. The data are presented for central and peripheral collisions, corresponding to 0–5% and 70–80% of the hadronic Pb–Pb cross section. The measured charged particle spectra in |η|<0.8 and 0.3<pT<20 GeV/c are compared to the expectation in pp collisions at the same sNN, scaled by the number of underlying nucleon–nucleon collisions. The comparison is expressed in terms of the nuclear modification factor RAA. The result indicates only weak medium effects (RAA≈0.7) in peripheral collisions. In central collisions, RAA reaches a minimum of about 0.14 at pT=6–7 GeV/c and increases significantly at larger pT. The measured suppression of high-pT particles is stronger than that observed at lower collision energies, indicating that a very dense medium is formed in central Pb–Pb collisions at the LHC.
The inclusive charged particle transverse momentum distribution is measured in proton–proton collisions at s=900 GeV at the LHC using the ALICE detector. The measurement is performed in the central pseudorapidity region (|η|<0.8) over the transverse momentum range 0.15<pT<10 GeV/c. The correlation between transverse momentum and particle multiplicity is also studied. Results are presented for inelastic (INEL) and non-single-diffractive (NSD) events. The average transverse momentum for |η|<0.8 is 〈pT〉INEL=0.483±0.001 (stat.)±0.007 (syst.) GeV/c and 〈pT〉NSD=0.489±0.001 (stat.)±0.007 (syst.) GeV/c, respectively. The data exhibit a slightly larger 〈pT〉 than measurements in wider pseudorapidity intervals. The results are compared to simulations with the Monte Carlo event generators PYTHIA and PHOJET.
Rapidity and transverse momentum dependence of inclusive J/ψ production in pp collisions at √s=7 TeV
(2011)
The ALICE experiment at the LHC has studied inclusive J/ψ production at central and forward rapidities in pp collisions at √s=7 TeV. In this Letter, we report on the first results obtained detecting the J/ψ through the dilepton decay into e+e− and μ+μ− pairs in the rapidity ranges |y|<0.9 and 2.5<y<4, respectively, and with acceptance down to zero pT. In the dielectron channel the analysis was carried out on a data sample corresponding to an integrated luminosity Lint=5.6 nb−1 and the number of signal events is NJ/ψ=352±32(stat.)±28(syst.); the corresponding figures in the dimuon channel are Lint=15.6 nb−1 and NJ/ψ=1924±77(stat.)±144(syst.). The measured production cross sections are σJ/ψ(|y|<0.9)=10.7±1.0(stat.)±1.6(syst.)−2.3+1.6(syst.pol.)μb and σJ/ψ(2.5<y<4)=6.31±0.25(stat.)±0.76(syst.)−1.96+0.95(syst.pol.)μb. The differential cross sections, in transverse momentum and rapidity, of the J/ψ were also measured.
Qualitätsstandards (QS) sind messbare Konstrukte, die helfen sollen, Versorgungslücken quantitativ zu erfassen, um langfristig die Versorgungsqualität zu verbessern. Die Assessment of SpondyloArthritis International Society (ASAS) hat kürzlich erstmals internationale QS für das Management von Patient*innen mit axialer Spondyloarthritis (axSpA) konsentiert und veröffentlicht. Die Deutsche Gesellschaft für Rheumatologie (DGRh) hat daraufhin beschlossen, diese Standards durch eine Gruppe von Expert*innen aus unterschiedlichen Versorgungsbereichen zu übersetzen, zu prüfen und ggf. zu übernehmen. Vor diesem Hintergrund wurden erstmals nationale QS für das Management von Patient*innen mit axSpA für Deutschland entwickelt. Hierbei wurde v. a. auf Machbarkeit und Praxisrelevanz geachtet. Letztlich wurden 9 QS definiert, mit denen die Qualität der Versorgung in Deutschland gemessen und verbessert werden kann bzw. soll.
Metabolic adaptation and signal integration in response to hypoxic conditions is mainly regulated by hypoxia-inducible factors (HIFs). At the same time, hypoxia induces ROS formation and activates the unfolded protein response (UPR), indicative of endoplasmic reticulum (ER) stress. However, whether ER stress would affect the hypoxia response remains ill-defined. Here we report that feeding mice a high fat diet causes ER stress and attenuates the response to hypoxia. Mechanistically, ER stress promotes HIF-1α and HIF-2α degradation independent of ROS, Ca2+, and the von Hippel-Lindau (VHL) pathway, involving GSK3β and the ubiquitin ligase FBXW1A/βTrCP. Thereby, we reveal a previously unknown function of the GSK3β/HIFα/βTrCP1 axis in ER homeostasis and demonstrate that inhibition of the HIF-1 and HIF-2 response and genetic deficiency of GSK3β affects proliferation, migration, and sensitizes cells for ER stress promoted apoptosis. Vice versa, we show that hypoxia affects the ER stress response mainly through the PERK-arm of the UPR. Overall, we discovered previously unrecognized links between the HIF pathway and the ER stress response and uncovered an essential survival pathway for cells under ER stress.
The aim of this clinical trial was to evaluate the impact of all-trans retinoic acid (ATRA) in combination with chemotherapy and to assess the NPM1 status as biomarker for ATRA therapy in younger adult patients (18-60 years) with acute myeloid leukemia (AML). Patients were randomized for intensive chemotherapy with or without open-label ATRA (45 mg/m2, days 6-8; 15 mg/m2, days 9-21). Two cycles of induction therapy were followed by risk-adapted consolidation with high-dose cytarabine or allogeneic hematopoietic cell transplantation. Due to the open label character of the study, analysis was performed on an intention-to-treat (ITT) and a per-protocol (PP) basis. One thousand one hundred patients were randomized (556, STANDARD; 544, ATRA) with 38 patients treated vice versa. Median follow-up for survival was 5.2 years. ITT analyses revealed no difference between ATRA and STANDARD for the total cohort and for the subset of NPM1-mutated AML with respect to event-free (EFS; p = 0.93, p = 0.17) and overall survival (OS; p = 0.24 and p = 0.32, respectively). Pre-specified PP analyses revealed better EFS in NPM1-mutated AML (p = 0.05) and better OS in the total cohort (p = 0.03). Explorative subgroup analyses on an ITT basis revealed better OS (p = 0.05) in ATRA for genetic low-risk patients according to ELN recommendations. The clinical trial is registered at clinicaltrialsregister.eu (EudraCT Number: 2004-004321-95).