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Acute myeloid leukemia (AML) is a clonal malignancy of hematopoietic stem cells (HSCs) characterized by expansion of myeloid blasts in the bone marrow. It has been shown that autophagy is a degradative process, which delivers cytoplasmic components to lysosomes to prevent malignant transformation by maintaining HSC integrity. Besides its function as a bulk degradation machinery to recycle cytoplasmic components during limited energy supply, autophagy also serves as an intracellular quality control mechanism. Selective autophagy requires autophagy receptors such as p62 to specifically bridge the targeted cargos into autophagosomes. p62 is known as a central signaling hub involved in pro-oncogenic signaling pathways and autophagic degradation pathways. However, little is known about the role of p62 as a selective autophagy receptor in AML. This study aims to elucidate the precise function of p62 as an autophagy receptor in leukemia development and maintenance.
In silico analysis revealed that high p62 expression was significantly associated with poor overall survival of adult patients with de novo AML, suggesting that p62 may promote leukemia maintenance. To address the functional role of p62 in leukemia, genome editing by CRISPR/Cas9 was used to knockout p62 in four human AML cell lines. Importantly, p62 loss reduced cell proliferation in all four cell lines. This observation could be transferred to a murine leukemia cell model in which leukemic transformation of lineage-depleted bone marrow (ldMBM) cells was induced by overexpression of the human transcriptional coactivator MN1. Knockdown of p62 by shRNA in MN1-driven leukemia cells impaired proliferation and decreased colony forming ability without altering apoptosis. This indicates that p62 is crucial for leukemia proliferation in vitro. To further characterize the role of p62 in leukemia development and maintenance a murine AML transplantation model was established. Therefore, ldMBM cells isolated from WT and p62-/- mice were transduced with MN1 and transplanted into lethally irradiated mice. As expected, all mice developed fatal myeloid proliferation. Notably, p62 loss in MN1-driven leukemia significantly prolonged survival in mice and caused a more immature phenotype. Consistent with the in vitro results, ex vivo analysis of p62-/- leukemic cells displayed decreased colony-forming ability, although p62 loss did not affect composition and function of HSCs. Moreover, re-transplantation of primary MN1-driven leukemia cells attenuated leukemia progression upon p62 loss. These findings support a decisive role of p62 in leukemia development and maintenance.
To gain molecular insight into the function of p62 during myeloid transformation an interactome analysis of murine MN1-driven leukemia cells was performed. This revealed first that p62 predominantly interacts with mitochondrial proteins and second that inhibition of autophagic degradation causes accumulation of p62-bound mitochondria. This leads to the first assumption that loss of p62 may provoke mitochondrial accumulation with increasing mitochondrial damage and second that p62 may mediate degradation of mitochondria by mitophagy. Indeed, in the absence of p62, accumulation of dysfunctional mitochondria was detected by morphological changes of the mitochondria, increased mitochondrial ROS and impaired mitochondrial respiration capacity. Furthermore, induction of PINK1/Parkin-independent mitophagy revealed that loss of p62 caused impaired degradation of mitochondrial proteins and reduced translocation of damaged mitochondria into autophagosomes. Taken together, p62 is required for effective degradation of dysfunctional mitochondria by mitophagy in AML.
Due to the fact that p62 is a multifunctional protein, rescue experiments with different mutants of p62 were performed to clarify if p62-mediated mitophagy contributes to leukemia proliferation. Notably, the autophagy-deficient mutant (disabled to bind autophagosomes) reduced cell growth and colony-forming ability to the same extent as knockdown of p62, as the clustering-deficient mutant (disabled to form aggregates) displayed an intermediate phenotype. Strikingly, only the autophagy-deficient mutant failed to rescue mitophagy.
In conclusion, this study demonstrates the prominent role of p62 as a selective autophagy receptor for mitochondrial quality control which contributes to leukemia development and maintenance. Therefore, targeting selective autophagy opens new venues in the treatment of AML.
The pyrrolobenzodiazepine tilivalline (1) was originally identified in the human gut pathobiont Klebsiella oxytoca, the causative agent of antibiotic-associated hemorrhagic colitis. Here we show the identification of tilivalline and analogs thereof in the entomopathogenic bacterium Xenorhabdus eapokensis as well as the identification of its biosynthesis gene cluster encoding a bimodular non-ribosomal peptide synthetase. Heterologous expression of both genes in E. coli resulted in the production of 1 and from mutasynthesis and precursor directed biosynthesis 11 new tilivalline analogs were identified in X. eapokensis. These results allowed the prediction of the tilivalline biosynthesis being similar to that in K. oxytoca.
Im Kindes- und Jugendalter gehoert das Rhabdomyosarkom zu den haeufigsten Weichteilsarkomen. Bisher belaeuft sich das Therapieverfahren auf chirurgische Entfernung, gefolgt von Chemotherapie, bzw. bei nicht-operablen Faellen auf Radiotherapie und Chemotherapie, jedoch haben sich die Ueberlebenschancen fuer Patienten mit einer Erkrankung in metastasiertem oder rezidiviertem Stadium trotz intensiver Forschung ueber mehrere Jahrzehnte hinweg kaum gebessert und bleiben bei unter 30%. Neue therapeutische Strategien versuchen das Immunsystem des Patienten zu modulieren und dieses gezielter oder aggressiver gegen Tumorzellen zu machen. Nebst direkter Injektion von Zytokinen oder Antikoerpern bietet die adoptive Immunzelltherapie einen vielversprechenden Ansatz. In der vorliegenden Arbeit lag der Fokus auf Natuerlichen Killer- (NK) Zellen, da diese ein hohes zytotoxisches Potential gegenueber Tumorzellen aufweisen. Eine der groessten Herausforderungen der NK-Zellforschung ist die Breitstellung ausreichender Mengen an NK-Zellen mit optimaler antitumoraler Funktion fuer den klinischen Einsatz. Viele aktuell erprobte NK-Zellexpansionsstrategien basieren auf der Verwendung von Hilfs- oder Feeder-Zellen (Versorgerzellen), die jedoch vor der Applikation in Patienten aus dem finalen Produkt entfernt werden muessen. In der vorliegenden Arbeit sollten Feeder-zellfreie NK-Zellexpansionsprotokolle unter Verwendung von Gammakettenzytokinen getestet werden.
Interleukin (IL-) 15 erwies sich dabei vor allem fuer die Vermehrung der NK-Zellen als besonders foerderlich. Im Vergleich dazu fielen die Expansionsraten mit IL-2 oder IL-21 geringer aus. Interessanterweise wurde der expansionsfoerdernde Effekt von IL-15 durch dauerhafte Anwesenheit von IL-21 im Kulturmedium gehemmt. Ein kurzer, dreitaegiger IL-21-Boost am Ende der Expansionsphase wirkte sich wiederum positiv auf die NK-Zellexpansionsraten aus. Zudem zeigte sich durch IL-21 ein vermehrtes Auftreten von NK-Zellen des reiferen CD16posCD56dim Phaenotyps, der die zytotoxische Funktion vermittelt. Bei Degranulationsuntersuchungen wurden eine IL-21-induzierte Exozytoseaktivitaet und die vermehrte Ausschuettung von Perforin und Granzym B, welche Apoptose in den Zielzellen ausloesen, beobachtet. Vor allem der dreitaegige Boost mit IL-21 bewirkte eine gesteigerte Zytotoxizitaet gegenueber Tumorzellen, insbesondere gegenueber Rhabdomyosarkomzellen.
Auf dieser Grundlage bot es sich an fuer die NK-Zellexpansion ein Zwei-Phasen-Protokoll anzuwenden, bestehend aus einer initialen Proliferationsphase mit IL-15 und einem anschliessendem IL-21-Boost, durch den die antitumorale Funktionalitaet der NK-Zellen gesteigert wurde. Dieses IL-15+21boost-Protokoll wurde mit anderen Kombinationen aus den Gammakettenzytokinen IL-2, IL-15 und IL-21 verglichen und stellte sich hinsichtlich der NK-Zellexpansionsraten, der Degranulationskapazitaet und der damit verbundenen Zytotoxizitaet als den anderen Protokollen ueberlegen heraus.
Zytokinexpandierte NK-Zellen zeigten eine hoehere Rezeptorexpression an ihren Oberflaechen als unstimulierte Zellen. Die Expansion mit dem IL-15+21boost-Protokoll bewirkte die hoechste Dichte des Todesrezeptors TRAIL, jedoch auch der inhibitorischen KIR2D-Rezeptorfamilie. Fuer andere Oberflaechenmarker ergab sich jeweils eine mittlere Expressionsdichte verglichen mit dem IL-15- bzw. dem IL-15+21-Expansionsprotokoll. Die Sekretion von proinflammatorischen Zytokinen wie Interferon-gamma (IFN-g) und Tumor-Nekrose-Faktor-alpha (TNF-a) wurde zudem verstaerkt durch IL-21 angeregt, aber ebenso die Sekretion des immunsupprimierenden IL-10.
Weiter wurden die zytoinexpandierten NK-Zellen zur UEberpruefung ihrer in vivo Funktionalitaet anhand eines praeklinischen Xenograftmodells unter Verwendung von NOD SCID IL-2-Rgamma-/- (NSG) Maeusen und der Technologie der in-vivo-Biolumineszenzbildgebung getestet. Dabei konnte beobachtet werden, dass die NK-Zellen das Wachstum luciferaseexprimierender humaner Rhabdomyosarkome verlangsamten. Die Wirksamkeit der IL-15+21boost-expandierten NK-Zellen zeigte sich vor allem in einem kombinierten Ansatz, bei dem die Tumore zunaechst mit ionisierender Strahlung behandelt wurden und residuale Rhabdomyosarkomzellen anschliessend durch den adoptiven Transfer von humanen NK-Zellen in ihrem Wachstum gehemmt waren, solange die NK-Zelltherapie andauerte. Somit stellte sich die Kombination aus Bestrahlung und NK-Zelltransfer als wirksamer im Einsatz gegen Rhabdomyosarkome heraus als die alleinige Behandlung der Tumore durch Radiotherapie.
Zusammengefasst konnte in dieser Arbeit ein NK-Zellexpansionsprotokoll entwickelt werden, dass durch den ausschliesslichen Einsatz von Gammakettenzytokinen zu einem funktionalen NK-Zellprodukt fuehrte, welches auch in vivo lytische Aktivitaet gegenueber Rhabdomyosarkomzellen aufwies.
Die am Wochenende beschlossene Verfassungsänderung gibt Chinas Präsident Xi Jinping die Möglichkeit auf Lebenszeit im Amt zu bleiben. Das wird als Zeichen des wachsenden Autoritarismus und Xis zunehmender Macht gewertet. Doch ein genauerer Blick lässt zweifeln: Die Entscheidung ist eher Ausdruck von Zukunftssorgen und Selbstzweifeln der Regierenden in Peking.
Die vorliegende Arbeit befasst sich damit, wie die spezifische Durchführung eines besonderen psychologischen Laborexperiments in eine allgemeine, kausale Form übersetzt wird. Anstatt dazu formale Kriterien der Validität heranzuziehen, wird ein experimenteller Forschungsprozess ethnographisch begleitet.
Forschungsgegenstand ist ein Verhaltensexperiment aus der allgemeinen Psychologie zur Trainierbarkeit des Arbeitsgedächtnisses. Im Rahmen der Ethnographie werden teilnehmende Beobachtungen, Interviews und Dokumentensammlung kombiniert eingesetzt. Die Auswertung der Materialien erfolgt mithilfe der Situationsanalyse nach Clarke (2012), einer qualitativen Auswertungsmethode im Anschluss an die Grounded Theory.
In dieser Arbeit wird das Verhalten der Versuchsperson ins Zentrum gerückt, das die Messung in Gang setzt und hält und die Entstehung von zahlenförmigen Daten ermöglicht. Dazu wird in Orientierung an neueren Science & Technology Studies eine begriffliche Systematisierung der Experimentalpraxis aus dem empirischen Material herausgearbeitet, mit dem die Konstruktion und Transformation des Verhaltens der Versuchsperson im Verlauf des Datenerhebungs- Auswertungs- und Interpretationsprozesses beschrieben werden kann.
Die Ergebnisse der Ethnographie legen nahe, dass dieses Verhalten der Versuchsperson - korrespondierend zum kausal verfassten Endprodukt des Experiments - von der komplexen Erhebungssituation abhängig und paradoxerweise gleichzeitig unabhängig ist. Damit wird in Anlehnung an Latour (2002) zwischen konstruktivistischen und objektivistischen Positionen vermittelt. Zudem weisen die erforschten Praktiken die epistemische Stellung der Versuchsperson aus. Diese wird im Anschluss an die Terminologie von Rheinberger (2001/ 2006) als Mischform von epistemischem Ding (Neues) und technischem Ding (Bekanntes) bestimmt.
Due to immigration influxes, Germany’s ethnic diversity is on steady rise. Although citizens of immigrant origin make up a high percentage of the population in all Western European countries, they are descriptively underrepresented in most legislative bodies. As widely acknowledged, political parties form the key channels through which societal developments are fed into parliament. By selecting parliamentary candidates, they constitute the most crucial nexus of the population to be represented and legislative bodies. Despite the pivotal role of the intra-party candidate selection in shaping who runs for election, the question of how candidates of immigrant background fare in the candidate selection and whether the criteria political parties use for selecting candidates of immigrant background are the same as for native-born candidates remained a blind spot of the research on minority representation. Therefore, the dissertation scrutinizes the thresholds candidates of immigrant background need to overcome to run for legislative office. It thus tackles the questions of how political parties go about selecting candidates of immigrant background in comparison to native-born candidates and which contextual factors drive their choice of selection behavior. For this purpose, the dissertation develops three ideal-typical selection strategies political parties can adopt towards candidates of immigrant background, which are referred to as neutrality, opening or closure, and empirically tests which selection strategy is in use. To explore parties’ selection behavior towards candidates of immigrant background, the dissertation combines the advantages of quantitative analysis by employing candidate surveys at the state and national level, with advantages of qualitative analysis by conducting interviews with candidates of immigrant background. As the analysis reveals, neutrality is the predominant selection strategy that political parties use towards candidates of immigrant background, the reason being that neutral selection practices involve the fewest intra-party conflicts.