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However far we are from either in practice, basic global and intergenerational justice, including climate change mitigation, are taken to be theoretically compatible. If population grows as predicted, this could cease to be the case. This paper asks whether that tragic legacy can now be averted without hard or even tragic choices on population policy. Current generations must navigate between: a high-stakes gamble on undeveloped technology; violating human rights; demanding unbearable sacrifices of the already badly off; institutional unfairness across adults; institutional unfairness across children; failing to protect children’s basic interests; and threatening the autonomy of the family. We are not yet forced to choose between bequeathing a tragic choice and making one, by adopting basically unjust measures. However, even the remaining options present a morally hard choice. The fact we face it is yet another damning indictment on the combined actions and collective failures of the global elite.
Climate justice
(2015)
Perioperative Blutungskomplikationen stellen, insbesondere für neurochirurgisch behandelte Patienten, eine schwerwiegende Komplikation dar und sind mit einer signifikant erhöhten Morbidität und Mortalität assoziiert [1]. Der perioperative Blutverlust ist einer der Hauptgründe für die Transfusion allogener Blutprodukte [2, 3]. Transfusionen von Erythrozytenkonzentraten (EK), Gefrorenem Frischplasma (GFP) und Thrombozytenkonzentraten (TK) sind dabei unabhängige Risikofaktoren für die Entwicklung thromboembolischer, pulmonaler, hämodynamischer oder septischer Komplikationen und selbst mit einer erhöhten perioperativen Morbidität und Mortalität assoziiert [3-10]. In der Literatur wird die Prävalenz von Blutungskomplikationen im Rahmen von intrakraniellen Eingriffen (Raten zwischen 0,8% bis 50%) sehr unterschiedlich beschrieben [1, 11-13]. Gleichwertige Voraussetzungen für die Bildung und Aufrechterhaltung eines stabilen Blutgerinnsels sind, neben einer effizienten primären Hämostase (Thrombozytenzahl und –funktion, Von-Willebrand-Faktor), auch die plasmatische Gerinnung (extrinsische und intrinsische Gerinnungsfaktoren) und der Schutz vor (Hyper)fibrinolyse [14].
Tectonin β-propeller containing protein 2 (TECPR2) was first identified in a mass- spectrometric approach as an interactor of GABARAP, an ATG8-family protein playing a role in autophagy. The mammalian ATG8 protein family consists of seven members, namely MAP1LC3A (LC3A), MAP1LC3B (LC3B), MAP1LC3C (LC3C), GABARAP, GABARAPL1 and GABARAPL2. All share an ubiquitin-like core and possess two additional N-terminal α-helices, which are important for the distinct functions of the proteins. First determined in various organelles the ATG8 proteins are shown to be involved in autophagy, supporting the formation and cargo recruitment of autophagosomes, the vesicles transporting cargo for autophagic degradation.
Autophagy is the process of recycling cytoplasmic contents by degradation of misfolded proteins or damaged organelles in order to supply nutrients. Also clearance of pathogens can be achieved via autophagy. Importantly, LC3B is incorporated into the autophagosomal membrane and is therefore used as the main marker for autophagosomes. Previous studies exhibited that depletion of TECPR2 leads to a loss of LC3B-positive structures in cells, which suggests TECPR2 to positively regulate autophagic processes.
A frame shift deletion in the gene encoding for TECPR2 causes the generation of a premature stop codon and subsequent an unstable version of the protein, which is then degraded. Mutation in the TECPR2 gene triggers a neurodegenerative disorder termed hereditary spastic paraparesis (HSP). HSPs are a diverse group of neurodegenerative diseases that are characterized by spasticity in prevalent lower extremities and were mediated by a loss of axonal integrity of the corticospinal motor neurons. In the context of HSP more than 50 gene loci were identified by now. While TECPR2 is a human ATG8 binding protein and positive regulator of autophagy causing a form of HSP, the exact function of TECPR2 is unknown.
This study primarily focused on the determination of TECPR2’s binding mode to ATG8 proteins in vitro and in cells. The association of TECPR2 to all ATG8-family proteins was confirmed in in vitro pulldown experiments. Following fragment-based binding and peptide array experiments, the LC3-interacting region (LIR) of TECPR2 could be verified with mutants of TECPR2 lacking the LIR motif. Nuclear magnetic resonance (NMR) and isothermal titration calorimetry (ITC) were conducted to gain deeper insights into the binding preference to the different ATG8-family members. Moreover, the crystal structure of TECPR2-LIR was solved. In cells colocalization studies with overexpressed ATG8 proteins unraveled a preferential binding to the LC3-subfamily.
Further, mass spectrometric analysis revealed novel association partners of TECPR2: SEC24D, HOPS and BLOC-1, all of those participating in different endomembrane trafficking pathways. Interaction and colocalization of TECPR2 with these components was validated with several immunoprecipitation experiments and the N-terminal part of the protein comprising the WD40-domain could be defined as the binding site for all three of the association partners. In further approaches, the requirement of the LIR-motif and the necessity of the availability of LC3 protein for the particular interactions were determined. Interestingly, in the absence of LC3C the binding of TECPR2 to SEC24D was completely disrupted whereas a loss of LC3B only resulted in a decreased association. Notably, the binding proteins were not subjected to autophagosomal degradation, indicating that TECPR2 may operate as a multifunctional scaffold protein. While depletion of TECPR2 destabilized HOPS and BLOC-1, the autophagy defect observed in TECRP2-deficient cells could not be attributed to functional impairment of these two complexes.
Moreover, loss of TECPR2 led to a decline in protein levels of SEC24D and of its heterodimer partner SEC23A. Thus, TECPR2 is required to regulate the protein levels of SEC23A and SEC24D and subsequently the formation of the heterodimers. Together, SEC24D and SEC23A form the inner coat of COPII vesicles. These vesicles are responsible for the anterograde transport of cargo from the ER toward the Golgi compartment. COPII-coated vesicles are secreted form ER at distinct sites, termed ER exit sites (ERES). The small GTPase SAR1A maintains the vesicle budding, coating and secretion at the ERES. Together with SEC13, SEC31 forms the outer coat of the COPII vesicles and therefore serves as a general ERES marker.
Consistent with a defect in COPII coat assembly, the number of ERES diminished in the absence of TECPR2. These phenotypes could be rescued by the wildtype TECPR2 protein but not by the LIR-mutant. Intriguingly, these results were mimicked by depletion of LC3C, which localized to ERES. By monitoring the release of various cargos from ER in dependency of TECPR2 or LC3C, a role of both proteins in ER export was determined. These facts indicated that TECPR2 cooperates with LC3C to facilitate COPII assembly, ERES maintenance and ER export. Notably, fibroblast derived from a HSP patient carrying mutated TECPR2 showed diminished SEC24D protein levels and delayed ER export.
Concurrent with emerging evidence for a role of ERES in autophagosome formation, depletion of TECPR2 or LC3C or overexpression of a constitutive inactive SAR1 mutant reduced puncta formation of the early autophagosomal protein WIPI2.
In summary, this study uncovered a role for TECPR2 in ER export at ERES through interaction and stabilization of SEC24D, a COPII coat protein. This process also depended on ATG8-family protein LC3C, which is localized at ERES. Both proteins are required for correct COPII-mediated secretion. Moreover, the presence of TECPR2 and LC3C on ER allows development of omegasomes, membranous structures budding ER to form autophagosomes, by stabilization of WIPI2 and therefore contribute to autophagosome formation.
This report was written by the organizers of the workshop "Accounting for Combat-Related Killings," which took place at the Goethe University Frankfurt in July 2014. Scholars from Israel, the United Kingdom, the United States,, Canada, and Germany came together to present and discuss case studies on the discourse practices involved in accounting for combat-related killings in different national and transnational contexts. Intending to reflect on the methodological skills needed to analyze newly available process data, the workshop brought together scholars using different methodological approaches (here mainly ethnomethodology and critical discourse analysis). In regard to the global trend towards increasing numbers of so called permanent, asymmetric, small, and permanent wars, the report turns to concepts, methods, and empirical findings that foster understandings of the difficulties war generates at social, cultural and political levels as well as the manner in which these predicaments are negotiated, denied, or deflected. The report summarizes the workshop by presenting the papers in a specific order, beginning with accounting in combat, followed by tribunals of accounting, and finally the sedimentation of accounting in cultural representations.
Hygroscopicity of nanoparticles produced from homogeneous nucleation in the CLOUD experiments
(2015)
Sulfuric acid, amines and oxidized organics have been found to be important compounds in the nucleation and initial growth of atmospheric particles. Because of the challenges involved in determining the chemical composition of objects with very small mass, however, the properties of the freshly nucleated particles and the detailed pathways of their formation processes are still not clear. In this study, we focus on a challenging size range, i.e. particles that have grown to diameters of 10 and 15nm following nucleation, and measure their water uptake. Water uptake constrains their chemical composition. We use a nanometer-hygroscopicity tandem differential mobility analyzer (nano-HTDMA) at subsaturated conditions (ca. 90% relative humidity at 293 K) to measure the hygroscopicity of particles during the seventh Cosmics Leaving OUtdoor Droplets (CLOUD7) experiments performed at CERN in 2012. In CLOUD7, the hygroscopicity of nucleated nanoparticles was measured in the presence of sulfuric acid, sulfuric acid-dimethylamine, and sulfuric acid-organics derived from α-pinene oxidation. The hygroscopicity parameter Κ decreased with increasing particle size indicating decreasing acidity of particles. No clear effect of the sulfuric acid monomer concentrations on the hygroscopicities of 10nm particles produced from sulfuric acid and dimethylamine was observed, whereas the hygroscopicity of 15nm particles sharply decreased with decreasing sulfuric acid monomer concentrations. In 20 particular, when the concentrations of sulfuric acid was 5.1 x 106 molecules cm exp -3 in the gas phase, and the dimethylamine mixing ratio was 11.8 ppt, the measured Κ of 15nm particles was 0.3 ± 0.01 close to the value reported for dimethylamine sulfate (DMAS) (Κ DMAS ~ 0.28). Furthermore, the difference in Κ between sulfuric acid and sulfuric acid-dimethylamine experiments increased with increasing particle size. The Κ values of particles in the presence of sulfuric acid and organics were much smaller than those of particles in the presence of sulfuric acid and dimethylamine. This suggests that the organics produced from α-pinene ozonolysis play a significant role in particle growth already at 10nm sizes.
Background Reaching the therapeutic target of remission or low-disease activity has improved outcomes in patients with rheumatoid arthritis (RA) significantly. The treat-to-target recommendations, formulated in 2010, have provided a basis for implementation of a strategic approach towards this therapeutic goal in routine clinical practice, but these recommendations need to be re-evaluated for appropriateness and practicability in the light of new insights.
Objective To update the 2010 treat-to-target recommendations based on systematic literature reviews (SLR) and expert opinion.
Methods A task force of rheumatologists, patients and a nurse specialist assessed the SLR results and evaluated the individual items of the 2010 recommendations accordingly, reformulating many of the items. These were subsequently discussed, amended and voted upon by >40 experts, including 5 patients, from various regions of the world. Levels of evidence, strengths of recommendations and levels of agreement were derived.
Results The update resulted in 4 overarching principles and 10 recommendations. The previous recommendations were partly adapted and their order changed as deemed appropriate in terms of importance in the view of the experts. The SLR had now provided also data for the effectiveness of targeting low-disease activity or remission in established rather than only early disease. The role of comorbidities, including their potential to preclude treatment intensification, was highlighted more strongly than before. The treatment aim was again defined as remission with low-disease activity being an alternative goal especially in patients with long-standing disease. Regular follow-up (every 1–3 months during active disease) with according therapeutic adaptations to reach the desired state was recommended. Follow-up examinations ought to employ composite measures of disease activity that include joint counts. Additional items provide further details for particular aspects of the disease, especially comorbidity and shared decision-making with the patient. Levels of evidence had increased for many items compared with the 2010 recommendations, and levels of agreement were very high for most of the individual recommendations (≥9/10).
Conclusions The 4 overarching principles and 10 recommendations are based on stronger evidence than before and are supposed to inform patients, rheumatologists and other stakeholders about strategies to reach optimal outcomes of RA.
We provide elementary algorithms for two preservation theorems for first-order sentences (FO) on the class ℭd of all finite structures of degree at most d: For each FO-sentence that is preserved under extensions (homomorphisms) on ℭd, a ℭd-equivalent existential (existential-positive) FO-sentence can be constructed in 5-fold (4-fold) exponential time. This is complemented by lower bounds showing that a 3-fold exponential blow-up of the computed existential (existential-positive) sentence is unavoidable. Both algorithms can be extended (while maintaining the upper and lower bounds on their time complexity) to input first-order sentences with modulo m counting quantifiers (FO+MODm). Furthermore, we show that for an input FO-formula, a ℭd-equivalent Feferman-Vaught decomposition can be computed in 3-fold exponential time. We also provide a matching lower bound
This paper shows equivalence of several versions of applicative similarity and contextual approximation, and hence also of applicative bisimilarity and contextual equivalence, in LR, the deterministic call-by-need lambda calculus with letrec extended by data constructors, case-expressions and Haskell's seq-operator. LR models an untyped version of the core language of Haskell. The use of bisimilarities simplifies equivalence proofs in calculi and opens a way for more convenient correctness proofs for program transformations. The proof is by a fully abstract and surjective transfer into a call-by-name calculus, which is an extension of Abramsky's lazy lambda calculus. In the latter calculus equivalence of our similarities and contextual approximation can be shown by Howe's method. Similarity is transferred back to LR on the basis of an inductively defined similarity. The translation from the call-by-need letrec calculus into the extended call-by-name lambda calculus is the composition of two translations. The first translation replaces the call-by-need strategy by a call-by-name strategy and its correctness is shown by exploiting infinite trees which emerge by unfolding the letrec expressions. The second translation encodes letrec-expressions by using multi-fixpoint combinators and its correctness is shown syntactically by comparing reductions of both calculi. A further result of this paper is an isomorphism between the mentioned calculi, which is also an identity on letrec-free expressions.
The stable isotope geochemistry of pedogenic and lacustrine carbonate and fossil herbivore tooth enamel is a powerful tool to study the evolution of terrestrial paleoenvironments. This thesis aims to reconstruct Neogene ecosystems in the Karonga Basin in the southern part the East African Rift (EAR) and the Central Anatolian Plateau (CAP).
Karonga Basin: Understanding the development of East African savanna biomes is crucial for reconstructing the evolution, migration and dietary behaviors of early hominins. These rift ecosystems range from closed woodland to open grassland savanna and vary widely in fraction of woody cover. Here I present Plio-Pleistocene carbon (δ13C) and oxygen (δ18O) records from pedogenic carbonate and fossil herbivore tooth enamel collected from the Malawi Rift. This is the first southern hemisphere long-term record in the East African Rift.
The studied ca. 4.3 Ma to 0.6 Ma deposits of the Chiwondo Beds (Karonga Basin) are home to two hominin fossil finds, a maxillary fragment of Paranthropus boisei and a mandible of Homo rudolfensis, both dated to ca. 2.4 Ma. The study site is situated between the well-known hominin-bearing localities of eastern and southern Africa and hence fills an important geographical gap for early hominin research.
The δ13C values of pedogenic carbonate (n = 321) and of enamel from 14 different large-bodied herbivorous mammal taxa (suid, equid, bovid, elephant an hippopotamus; n = 122) permit assessment of the evolutionary history of C3 and C4 biomass, which is closely linked to climate patterns. The reconstruction of C4-grassland development offers insights into the retreat of tree cover and the distribution and seasonality of precipitation. δ18O values reflect hydrological patterns, and we supplement the data of fossil proxy material with analyses of modern meteoric water to evaluate influences of seasonality and evaporation.
Consistent δ13C values around -9‰ and δ18O values of ca. 24‰ of the pedogenic carbonate from 14 sections spanning the last 4.3 Ma indicate a relatively mesic and persistent climate with C3-dominated woodland savannas in the Karonga Basin. The data from tooth enamel of suid, elephant, and hippo taxa complement these findings with constantly low δ13C and δ18O values, demonstrating intake of mainly C3 biomass and water from sources which are only very limited affected by evaporation.
In contrast, Karonga Basin equid and bovid taxa reflect much more complex dietary patterns, ranging from mixed C3/C4-feeders to strongly C4-influenced diets. Intra-tooth δ18O values also show large variations, indicating water intake from resources that differ in their isotopic composition and therefore experienced different hydrological settings.
Overall, the stable isotope data reflect a mostly C3-dominated mesic paleoecosystem, which comprises patches of more open C4-grasslands within the range of migrating mammals. Supplementary analyses of δ18O values of modern meteoric water (precipitation, lake, river and groundwater; n = 111) show a similar magnitude to the fossil herbivore oxygen isotopic values. Expected 18O values of the drinking water calculated from herbivore enamel of animals with a mixed- or C3-diet indicate water intake from barely evaporated sources. Specialized feeders with a high C4-consumtion, however, reflect s|||||||||||||||||||||values of 16O-depleted reservoirs, similar in δ18O |||||||||||| to modern evaporated lakes.
The absence of long-term trends towards more positive δ13C and δ18O values in the Karonga Basin contrasts the increasing role of C4-grasslands since ca. 2.5 Ma in the Eastern Rift. Our data hence point to regional differences in climate and vegetation dynamics during the Plio-Pleistocene. Therefore, regions that are home to early hominins such as H. rudolfensis and P. boisei may have had a different environmental history when compared to the Eastern Rift. This suggests that hominin adaptation is not necessarily directly linked to the emergence of open landscapes.
Central Anatolian Plateau: The development of relief and climate patterns in the Central Anatolian Plateau is long-standing debate in modern paleoecological studies. This thesis presents long-term δ13C and δ18O records on five lacustrine successions, which are widely distributed across the CAP. Also, new 40Ar/39Ar geochronological data from volcanic ashes are established in addition to existing biostratigraphic and paleomagnetic data.
Field relationships combined with stable isotope data of 230 lacustrine carbonates indicate a Late Oligocene environment that was characterized by large, temporally open freshwater lakes in a relatively humid subtropic climate. In the middle Aquitanian, an increase in lake δ18O values reflects more arid settings and an overall increasing dominance of closed saline lakes. This time was probably characterized by frequent climatic fluctuations, recording the influence of seasonality, topography and the waxing and waning of aridity.
Diese Dissertation befasst sich mit den Auswirkungen von nicht letalen Dosen von Neonikotinoiden auf Bienen. Neonikotinoide stellen eine Klasse von Insektiziden dar, die auf den nikotinischen Acetylcholin Rezeptor wirken. In dieser Dissertation wurden die Neonikotinoide Imidacloprid, Clothianidin und Thiacloprid benutzt. Die beiden erst genannten unterliegen zum Zeitpunkt des Verfassens dieser Arbeit einem temporären Verkaufs- und Ausbringungs-Stopp. Damit sind die Ergebnisse dieser Arbeit wichtig für die Bewertung der Gefahren von Neonikotinoiden. Neonikotinoide werden im großen Maße in der Landwirtschaft als Spritzmittel und Saatgutbeize eingesetzt. Dabei können sie in Rückständen von Bienen beim Sammeln von Nektar und Pollen aufgenommen und zum Stock gebracht werden. Um einen weiten Blick auf die Auswirkungen der Stoffe zu werfen wurden deshalb Experimente an einzelnen Sammlerinnen durchgeführt, ebenso wie an Bienenvölkern, bei denen die Substanzen verfüttert wurden. Als neuronal aktive Substanzen können sie die normale Funktion des Nervensystems von Bienen beeinflussen, was Veränderungen im Verhalten hervorrufen kann. Dies zeigt sich in Veränderungen in der Bewegung, Orientierung oder auch Interaktion mit anderen Bienen. Die Wirkung am Rezeptor variiert, trotz gleichen molekularen Ziels, stark zwischen den verwendeten Neonikotinoiden. Clothianidin wurde als Agonist beschrieben, der sogar stärkere Ströme als Acetylcholin bei gleicher Konzentration hervorrufen kann. Imidacloprid dagegen wurde bereits als partieller Agonist beschrieben, der geringere Ströme über den Rezeptor auslöst. In dieser Arbeit wurde ein erster Versuch durchgeführt um Thiacloprid ebenfalls als Agonist am nikotinischen Acetylcholin Rezeptor der Biene zu beschreiben. Hierbei wurde an einer Zelle in Kultur ein geringerer Strom ausgelöst.
Bienenvölker wurden unter kontrollierten Bedingungen gehalten, bei denen je eins der Neonikotinoide Clothianidin, Imidacloprid oder Thiacloprid in das Futter gemischt wurden. Hierfür wurden Dosen gewählt, bei denen davon ausgegangen werden konnte, dass keine akute Beeinflussung der Sammlerinnen bestand. Es konnte festgestellt werden, dass chronisches Füttern mit einer Zuckerlösung mit 8,876 mg/kg Thiacloprid zu einer verringerten Sammelleistung führte. Ebenso wurde die Entwicklung der Eier stark eingeschränkt, wobei die Königin weiterhin Eier legte. Es konnten nur vereinzelte verdeckelte Brutzellen, die ein spätes Entwicklungsstadium der Bienen darstellen, gefunden werden. Damit konnte gezeigt werden, dass geringe Dosen die Larval-Entwicklung von Bienen beeinflussen, eventuell durch Einflüsse auf die Kommunikation zwischen Ammenbienen und der Brut.
Um Auswirkungen auf einzelne Tiere zu zeigen, wurden unterschiedliche Parameter im Heimflug von Bienen nach Fütterung mit je einem der Neonikotinoide analysiert. Bienen mussten sich nach der Fütterung orientieren und von einer neuen Position den Heimweg zum Stock finden. Der Heimflug wurde per Radar verfolgt und so ein Flugprofil erstellt, das aus zwei Flugphasen bestand. Diese wurden durch die Navigation nach Vektorintegration und durch Landmarken unterteilt. Aus dem Flugprofil konnte abgelesen werden, wie lange die Bienen für die Phasen des Flugs benötigten, in welchem Hauptflugwinkel sie die erste Flugphase absolvierten, in welche Richtung sie am Ende der ersten Flugphase flogen und wie gerichtet der Flug war. Auch wurde erfasst, ob die Bienen überhaupt in der Lage waren zum Stock zurückzukehren. Hier zeigte sich, dass die Fütterung mit Zuckerwasser mit 0,6 µM und 0,9 µM Imidacloprid, ebenso wie mit 0,1 mM Thiacloprid zu einer verringerten Heimkehrwahrscheinlichkeit führte. In der ersten Flugphase konnte auch gezeigt werden, dass 0,2 µM Clothianidin im Zuckerwasser zu einem schnelleren Flug führte und dass der Flugwinkel im Vergleich zur Kontrolle in Richtung der wahren Position des Stocks verschoben war. Beide Imidacloprid-Gruppen zeigten eine ähnliche, signifikante Verschiebung des Flugwinkels, ebenso konnte im Flug selbst eine häufige Änderung der Richtung festgestellt werden. In der zweiten Flugphase zeigte sich, dass Bienen, welche mit Thiacloprid behandelt wurden häufiger eine inkorrekte Heimflugrichtung wählten, was in längeren Heimflügen resultierte. Die mit Clothianidin behandelten Bienen legten eine längere Flugstrecke zurück. Bienen, welche Imidacloprid beider Konzentrationen konsumierten, zeigten einen häufigen Wechsel ihrer Flugrichtung. Damit konnten bei allen drei gewählten Neonikotinoiden Einflüsse auf spezifische Komponenten der Navigation von Bienen gefunden und Einschränkungen im Heimkehr- und Orientierungsverhalten einzelner Sammlerinnen gezeigt werden. Somit konnten die eingehenden Fragen zumindest teilweise beantwortet werden und die Datenlage zur Frage der Schädlichkeit der, auch politisch umstrittenen, Substanzen erweitert werden.
Spinocerebellar ataxia type 2 (SCA2) and amyotrophic lateral sclerosis (ALS) are neurodegenerative disorders, caused or modified by an unstable CAG-repeat expansion in the SCA2 gene, which encodes a polyglutamine (polyQ) domain expansion in ataxin-2 (ATXN2). ATXN2 is an RNA-binding protein and interacts with the poly(A)-binding protein PABPC1, localizing to ribosomes at the rough endoplasmic reticulum. Under cell stress, ATXN2, PABPC1 and small ribosomal subunits are relocated to stress granules, where mRNAs are protected from translation and from degradation. It is unknown whether ATXN2 associates preferentially with specific mRNAs or how it modulates RNA processing. Here, we investigated the RNA profile of the liver and cerebellum from Atxn2 knockout (Atxn2−/−) mice at two adult ages, employing oligonucleotide microarrays. Prominent increases were observed for Lsm12/Paip1 (>2-fold), translation modulators known as protein interactor/competitor of ATXN2 and for Plin3/Mttp (>1.3-fold), known as apolipoprotein modulators in agreement with the hepatosteatosis phenotype of the Atxn2−/− mice. Consistent modest upregulations were also observed for many factors in the ribosome and the translation/secretion apparatus. Quantitative reverse transcriptase PCR in liver tissue validated >1.2-fold upregulations for the ribosomal biogenesis modulator Nop10, the ribosomal components Rps10, Rps18, Rpl14, Rpl18, Gnb2l1, the translation initiation factors Eif2s2, Eif3s6, Eif4b, Pabpc1 and the rER translocase factors Srp14, Ssr1, Sec61b. Quantitative immunoblots substantiated the increased abundance of NOP10, RPS3, RPS6, RPS10, RPS18, GNB2L1 in SDS protein fractions, and of PABPC1. In mouse embryonal fibroblasts, ATXN2 absence also enhanced phosphorylation of the ribosomal protein S6 during growth stimulation, while impairing the rate of overall protein synthesis rates, suggesting a block between the enhanced translation drive and the impaired execution. Thus, the physiological role of ATXN2 subtly modifies the abundance of cellular translation factors as well as global translation.
Mesenchymal stem/stromal cells (MSCs) feature promising potential for cellular therapies, yet significant progress in development of MSC therapeutics and assays is hampered because of remarkable MSC heterogeneity in vivo and in vitro. This heterogeneity poses challenges for standardization of MSC characterization and potency assays as well as for MSC study comparability and manufacturing. This review discusses promising marker combinations for prospective MSC subpopulation enrichment and expansion, and reflects MSC phenotype changes due to environment and age. In order to address animal modelling in MSC biology, comparison of mouse and human MSC markers highlights current common ground of MSCs between species.
Flow hemodynamics regulates endothelial cell (EC) responses and laminar shear stress induces an atheroprotective and quiescent phenotype. The flow-responsive transcription factor KLF2 is a pivotal mediator of endothelial quiescence, but the precise mechanism is unclear. In this doctoral study, we assessed the hypothesis that laminar shear stress and KLF2 regulate endothelial quiescence by controlling endothelial metabolism.
Laminar flow exposure and KLF2 over expression in HUVECs reduced glucose uptake. Endothelial specific deletion of KLF2 (EC-KO) in mice and subsequent infusion of labeled glucose in Langendorff perfused hearts induced glucose uptake in ECs lacking KLF2. Bioenergetic measurements revealed that KLF2 reduces and glycolytic acidification in vitro.
Mechanistically, RNA sequencing analysis of shear stimulated ECs showed reduced expression of key glycolytic enzymes Hexokinase 2, PFKFB3 and PFK-1. KLF2 also reduced expression of these enzymes at protein level. KLF2 knockdown in shear stimulated ECs reversed the reduction in expression of PFKFB3 and PFK-1, indicating KLF2-dependency. Promoter analysis revealed KLF binding sites in the promoter of PFKFB3 and KLF2 over expression markedly reduced PFKFB3 promoter activity which was abolished on mutation of the KLF binding site. In addition, PFKFB3 knockdown reduced glycolysis while over expression increased glycolysis. Over expression of PFKFB3 along with KLF2 partially reversed the KLF2-mediated reduction in glycolysis. Importantly, PFKFB3 over expression reversed KLF2-mediated reduction in angiogenic sprouting and network formation in vitro. Ex-vivo aortic ring assays revealed an increase in endothelial sprouting from aortas from KLF2 EC-KO mice, which was partially reversed upon PFKFB3 inhibition by 3-PO.
In conclusion, work performed during this doctoral thesis demonstrates that laminar shear stress and KLF2 mediated repression of endothelial metabolism via regulation of PFKFB3 contributes to the anti-angiogenic and quiescent properties of the endothelium.
Ionizing radiation generates DNA double-strand breaks (DSB) which, unless faithfully repaired, can generate chromosomal rearrangements in hematopoietic stem and/or progenitor cells (HSPC), potentially priming the cells towards a leukemic phenotype. Using an enhanced green fluorescent protein (EGFP)-based reporter system, we recently identified differences in the removal of enzyme-mediated DSB in human HSPC versus mature peripheral blood lymphocytes (PBL), particularly regarding homologous DSB repair (HR). Assessment of chromosomal breaks via premature chromosome condensation or γH2AX foci indicated similar efficiency and kinetics of radiation-induced DSB formation and rejoining in PBL and HSPC. Prolonged persistence of chromosomal breaks was observed for higher LET charged particles which are known to induce more complex DNA damage compared to X-rays. Consistent with HR deficiency in HSPC observed in our previous study, we noticed here pronounced focal accumulation of 53BP1 after X-ray and carbon ion exposure (intermediate LET) in HSPC versus PBL. For higher LET, 53BP1 foci kinetics was similarly delayed in PBL and HSPC suggesting similar failure to repair complex DNA damage. Data obtained with plasmid reporter systems revealed a dose- and LET-dependent HR increase after X-ray, carbon ion and higher LET exposure, particularly in HR-proficient immortalized and primary lymphocytes, confirming preferential use of conservative HR in PBL for intermediate LET damage repair. HR measured adjacent to the leukemia-associated MLL breakpoint cluster sequence in reporter lines revealed dose dependency of potentially leukemogenic rearrangements underscoring the risk of leukemia-induction by radiation treatment.
The inhibitor of the nuclear factor-κB (IκB) kinase (IKK) complex is a key regulator of the canonical NF-κB signalling cascade and is crucial for fundamental cellular functions, including stress and immune responses. The majority of IKK complex functions are attributed to NF-κB activation; however, there is increasing evidence for NF-κB pathway-independent signalling. Here we combine quantitative mass spectrometry with random forest bioinformatics to dissect the TNF-α-IKKβ-induced phosphoproteome in MCF-7 breast cancer cells. In total, we identify over 20,000 phosphorylation sites, of which ∼1% are regulated up on TNF-α stimulation. We identify various potential novel IKKβ substrates including kinases and regulators of cellular trafficking. Moreover, we show that one of the candidates, AEG-1/MTDH/LYRIC, is directly phosphorylated by IKKβ on serine 298. We provide evidence that IKKβ-mediated AEG-1 phosphorylation is essential for IκBα degradation as well as NF-κB-dependent gene expression and cell proliferation, which correlate with cancer patient survival in vivo.
BACKGROUND: Plasminogen deficiency is a rare autosomal recessive disease, which is associated with aggressive periodontitis and gingival enlargement. Previously described treatments of plasminogen deficiency associated periodontitis have shown limited success. This is the first case report indicating a successful therapy approach consisting of a non-surgical supra- and subgingival debridement in combination with an adjunctive systemic antibiotic therapy and a strict supportive periodontal regimen over an observation period of 4 years.
CASE PRESENTATION: The intraoral examination of a 17-year-old Turkish female with severe plasminogen deficiency revealed generalized increased pocket probing depths ranging from 6 to 9 mm, bleeding on probing over 30%, generalized tooth mobility, and gingival hyperplasia. Alveolar bone loss ranged from 30% to 50%. Clinical attachment loss corresponded to pocket probing depths. Aggregatibacter actinomycetemcomitans, Porphyromonas gingivalis, Treponema denticola, Prevotella intermedia, Prevotella nigrescens and Eikenella corrodens have been detected by realtime polymerase chain reaction. Periodontal treatment consisted of full mouth disinfection and adjunctive systemic administration of amoxicillin (500 mg tid) and metronidazole (400 mg tid). A strict supportive periodontal therapy regimen every three month in terms of supra- and subgingival debridement was rendered. The reported therapy has significantly improved periodontal health and arrested disease progression. Intraoral examination at the end of the observation period 3.5 years after non-surgical periodontal therapy showed generalized decreased pocket probing depths ranging from 1 to 6 mm, bleeding on probing lower 30%, and tooth mobility class I and II. Furthermore, microbiological analysis shows the absence of Porphyromonas gingivalis, Prevotella intermedia and Treponema denticola after therapy.
CONCLUSION: Adjunctive antibiotic treatment may alter the oral microbiome and thus, the inflammatory response of periodontal disease associated to plasminogen deficiency and diminishes the risk of pseudomembrane formation and progressive attachment loss. This case report indicates that patients with plasminogen deficiency may benefit from non-surgical periodontal treatment in combination with an adjunctive antibiotic therapy and a strict supportive periodontal therapy regimen.
BACKGROUND: hysical activity exerts a variety of long-term health benefits in older adults. In particular, it is assumed to be a protective factor against cognitive decline and dementia.
METHODS/DESIGN: Randomised controlled assessor blinded 2-armed trial (n = 60) to explore the exercise- induced neuroprotective and metabolic effects on the brain in cognitively healthy older adults. Participants (age ≥ 65), recruited within the setting of assisted living facilities and newspaper advertisements are allocated to a 12-week individualised aerobic exercise programme intervention or a 12-week waiting control group. Total follow-up is 24 weeks. The main outcome is the change in cerebral metabolism as assessed with Magnetic Resonance Spectroscopic Imaging reflecting changes of cerebral N-acetyl-aspartate and of markers of neuronal energy reserve. Imaging also measures changes in cortical grey matter volume. Secondary outcomes include a broad range of psychometric (cognition) and movement-related parameters such as nutrition, history of physical activity, history of pain and functional diagnostics. Participants are allocated to either the intervention or control group using a computer-generated randomisation sequence. The exercise physiologist in charge of training opens sealed and opaque envelopes and informs participants about group allocation. For organisational reasons, he schedules the participants for upcoming assessments and exercise in groups of five. All assessors and study personal other than exercise physiologists are blinded.
DISCUSSION: Magnetic Resonance Spectroscopic Imaging gives a deeper insight into mechanisms of exercise-induced changes in brain metabolism. As follow-up lasts for 6 months, this study is able to explore the mid-term cerebral metabolic effects of physical activity assuming that an individually tailored aerobic ergometer training has the potential to counteract brain ageing.
NCT02343029 (clinicaltrials.gov; 12 January 2015).
The true revolution in the age of digital neuroanatomy is the ability to extensively quantify anatomical structures and thus investigate structure-function relationships in great detail. Large-scale projects were recently launched with the aim of providing infrastructure for brain simulations. These projects will increase the need for a precise understanding of brain structure, e.g., through statistical analysis and models.
From articles in this Research Topic, we identify three main themes that clearly illustrate how new quantitative approaches are helping advance our understanding of neural structure and function. First, new approaches to reconstruct neurons and circuits from empirical data are aiding neuroanatomical mapping. Second, methods are introduced to improve understanding of the underlying principles of organization. Third, by combining existing knowledge from lower levels of organization, models can be used to make testable predictions about a higher-level organization where knowledge is absent or poor. This latter approach is useful for examining statistical properties of specific network connectivity when current experimental methods have not yet been able to fully reconstruct whole circuits of more than a few hundred neurons.
In common with several other autoimmune diseases, autoimmune Addison's disease (AAD) is thought to be caused by a combination of deleterious susceptibility polymorphisms in several genes, together with undefined environmental factors and stochastic events. To date, the strongest genomic association with AAD has been with alleles at the HLA locus, DR3-DQ2 and DR4. The contribution of other genetic variants has been inconsistent. We have studied the association of 16 single-nucleotide polymorphisms (SNPs) within the CD28-CTLA-4-ICOS genomic locus, in a cohort comprising 691 AAD patients of Norwegian and UK origin with matched controls. We have also performed a meta-analysis including 1002 patients from European countries. The G-allele of SNP rs231775 in CTLA-4 is associated with AAD in Norwegian patients (odds ratio (OR)=1.35 (confidence interval (CI) 1.10-1.66), P=0.004), but not in UK patients. The same allele is associated with AAD in the total European population (OR=1.37 (CI 1.13-1.66), P=0.002). A three-marker haplotype, comprising PROMOTER_1661, rs231726 and rs1896286 was found to be associated with AAD in the Norwegian cohort only (OR 2.43 (CI 1.68-3.51), P=0.00013). This study points to the CTLA-4 gene as a susceptibility locus for the development of AAD, and refines its mapping within the wider genomic locus.
Transport processes across the membrane are essential to ensure survival of every living cell. Therefore, the exchange of membrane impermeable molecules is mediated by specific transport proteins, which are embedded in the lipid bilayer.
One important class comprises secondary active transporters, which couple very efficiently the uphill transport of the main substrate against its concentration gradient to the downhill transport of an additional substrate. These transporters are widely distributed among all kingdoms of life and accomplish many crucial functions. One function is to counteract the deleterious effect of hyperosmotic stress in bacteria. Several members of the BCCT (betaine-choline-carnitinetransport) family of secondary transporters mediate osmostress protection by the accumulation of the compatible solute betaine or its precursor choline (Lamark et al., 1991; Peter et al., 1996; Ziegler et al., 2010). Besides osmo-dependent sodium or proton-coupled symporters, the BCCT family includes few rare representatives of osmo-independent transporters such as the substrate:product antiporter CaiT from E. coli (Jung et al., 2002; Ziegler et al., 2010).
The best-characterized member of the BCCT family is the sodium-coupled betaine transporter BetP from Corynebacterium glutamicum. BetP together with the ABCtransporter OpuA and the H+-solute symporter ProP, became a paradigm for osmoregulated osmolyte transport. Although, all three transporters were extensively studied, the general mechanism of osmoregulation is still far from being understood. Thus, one task of this thesis was to elucidate further the regulatory properties of BetP.
BetP is tightly regulated by osmotic stress and is able to increase its basal betaine uptake activity dramatically upon elevated osmolalities within one second (Peter et al., 1998a). The osmotic stress is sensed by BetP via two stimuli, one is the increase of the internal K+ concentration above a threshold of 220 mM (Rübenhagen et al., 2001), the second is related to a change in the physical state of the membrane (Maximov et al., 2014). So far, several solved crystal structures in combination with functional and computational analysis provided insights into the coupling mechanism of betaine and its co-substrate sodium (Khafizov et al., 2012; Perez et al., 2012). Despite the wealth of data, the precise regulatory mechanism of trimeric BetP is still unclear.
Novel insights into the regulation of cyclooxygenase-2 expression by platelet-cancer cell cross-talk
(2015)
Platelets are activated by the interaction with cancer cells and release enhanced levels of lipid mediators [such as thromboxane (TX)A2 and prostaglandin (PG)E2, generated from arachidonic acid (AA) by the activity of cyclooxygenase (COX)-1], granule content, including ADP and growth factors, chemokines, proteases and Wnt proteins. Moreover, activated platelets shed different vesicles, such as microparticles (MPs) and exosomes (rich in genetic material such as mRNAs and miRNAs). These platelet-derived products induce several phenotypic changes in cancer cells which confer high metastatic capacity. A central event involves an aberrant expression of COX-2 which influences cell-cycle progression and contribute to the acquisition of a cell migratory phenotype through the induction of epithelial mesenchymal transition genes and down-regulation of E-cadherin expression. The identification of novel molecular determinants involved in the cross-talk between platelets and cancer cells has led to identify novel targets for anti-cancer drug development.
Introduction: ameloblastoma is a slow growing, painless odontogenic swelling which can attain sizes that result in severe deformities of the craniofacial complex. It is the most commonly encountered odontogenic tumor in Nigeria. Surgical intervention is currently the method of treatment; however identification of altered molecular pathways may inform chemotherapeutic potential. The Protein Patched homolog 1 (PTCH-1) is overexpressed in ameloblastoma. Also, mutation in the MDM2 gene can reduce the tumor suppressor function of p53 and promote ameloblastoma growth. No study however has characterized the molecular profile of African cases of ameloblastoma with a view to developing chemotherapeutic alternatives. The objective was to characterize the PTCH-1 genetic profile of Ameloblastoma in Nigerian patients as a first step in investigating its potential for chemotherapeutic intervention.
Methods: twenty-eight FFPE blocks of ameloblastoma cases from Nigerian patients were prepared for antibody processing to PTCH-1 (Polyclonal Anti-PTCH antibody ab39266) and MDM2 (Monoclonal Anti-MDM2 antibody (2A10) ab16895). Cytoplasmic brown staining was considered as positive for PTCH while nuclear staining was positive for MDM2.
Results: moderate and strong expressions for PTCH in ameloblast and stellate reticulum were 78.6% and 60.7% respectively. Only 3 (10.7%) cases expressed MDM2.
Conclusion: the importance of our study is that it supports, in theory, anti-PTCH/SHH chemotherapeutics for Nigerian ameloblastoma cases and also infers the possible additional use of anti-p53 agents.
This article discusses the interrelation between transculturality and transmediality with an emphasis on processes of translation. It focuses on two examples of transcultural and transmedial writing taken from contemporary Cuban literature in Paris: Miguel Sales's recontextualization of Cuban popular music in Paris and William Navarrete's ekphrastic reinscription of his island into the realm of French romantic painting. The case studies are significant in this context because they show how cultural borders are simultaneously set and transgressed at medial crossings—between music and poetry, text, and image. Thus, cultural translations go hand in hand with medial transpositions that include forms of rewriting, recomposition, and revisualization. The connection between moving cultures and moving media also points to the question of “travelling memory” in diaspora.
Protein turnover and quality control by the proteasome is of paramount importance for cell homeostasis. Dysfunction of the proteasome is associated with aging processes and human diseases such as neurodegeneration, cardiomyopathy, and cancer. The regulation, i.e. activation and inhibition of this fundamentally important protein degradation system, is still widely unexplored. We demonstrate here that the evolutionarily highly conserved type II triple-A ATPase VCP and the proteasome inhibitor PSMF1/PI31 interact directly, and antagonistically regulate proteasomal activity. Our data provide novel insights into the regulation of proteasomal activity.
The Fisher information constitutes a natural measure for the sensitivity of a probability distribution with respect to a set of parameters. An implementation of the stationarity principle for synaptic learning in terms of the Fisher information results in a Hebbian self-limiting learning rule for synaptic plasticity. In the present work, we study the dependence of the solutions to this rule in terms of the moments of the input probability distribution and find a preference for non-Gaussian directions, making it a suitable candidate for independent component analysis (ICA). We confirm in a numerical experiment that a neuron trained under these rules is able to find the independent components in the non-linear bars problem. The specific form of the plasticity rule depends on the transfer function used, becoming a simple cubic polynomial of the membrane potential for the case of the rescaled error function. The cubic learning rule is also an excellent approximation for other transfer functions, as the standard sigmoidal, and can be used to show analytically that the proposed plasticity rules are selective for directions in the space of presynaptic neural activities characterized by a negative excess kurtosis.
We present an effective model for timing-dependent synaptic plasticity (STDP) in terms of two interacting traces, corresponding to the fraction of activated NMDA receptors and the concentration in the dendritic spine of the postsynaptic neuron. This model intends to bridge the worlds of existing simplistic phenomenological rules and highly detailed models, thus constituting a practical tool for the study of the interplay of neural activity and synaptic plasticity in extended spiking neural networks. For isolated pairs of pre- and postsynaptic spikes, the standard pairwise STDP rule is reproduced, with appropriate parameters determining the respective weights and timescales for the causal and the anticausal contributions. The model contains otherwise only three free parameters, which can be adjusted to reproduce triplet nonlinearities in hippocampal culture and cortical slices. We also investigate the transition from time-dependent to rate-dependent plasticity occurring for both correlated and uncorrelated spike patterns.
Wasserbedarfsprognosen sind für Wasserversorger eine wichtige Entscheidungsgrundlage für zukünftige Maßnahmen in der wirtschaftlichen und technischen Betriebsführung sowie beim Ressourcenmanagement. In den letzten zwei Jahrzehnten sanken in Deutschland die spezifischen Wasserbedarfe aufgrund von Technik- und Verhaltensinnovationen. Für Regionen mit Wirtschafts- und Bevölkerungswachstum ist aber das Zusammenspiel dieser für den zukünftigen Bedarf konträren Entwicklungen von besonderem Interesse. Auch die Metropolregion Hamburg ist von diesen Entwicklungen betroffen.
Im Auftrag des Wasserversorgers HAMBURG WASSER aktualisierte das ISOE (Forschungsschwerpunkt Wasserressourcen und Landnutzung) in Kooperation mit dem ifo Institut München seine mittel- und langfristige Wasserbedarfsprognose aus dem Jahr 2007 für das Versorgungsgebiet des Auftraggebers. In einem innovativen Konzept wurden dafür Forschungsmethoden aus Natur-, Wirtschafts-, Planungs- und Sozialwissenschaften kombiniert. Mit dem gewählten transdisziplinären Forschungsmodus war das Projekt darauf angelegt, im laufenden Forschungsprozess gemeinsam mit den wissenschaftlichen und außerwissenschaftlichen Projektpartnern das Prognosekonzept weiterzuentwickeln. Der vorliegende Studientext basiert auf dem Projektbericht an HAMBURG WASSER und fasst Prognosekonzept, Modellentwicklung, Prognoseergebnissen und Schlussfolgerungen zusammen.
CGC aktuell 01/2015
(2015)
CGC aktuell 02/2015
(2015)
Eine Erkrankung wird als monogen bezeichnet, wenn sie auf einen Gendefekt eines einzelnen Gens zurückzuführen ist. Durch einen angeborenen Gendefekt kann bei den sog. primären Immundefekten (PIDs) das Immunsystem von asymptomatisch bis lebensbedrohlich mehr oder weniger stark beeinträchtigt werden. Für lebensbedrohliche Immundefekte gilt die allogene Stammzelltransplantation eines passenden Spenders als einzig kurative Therapie. Weil jedoch für etwa 30 % aller Patienten kein passender Spender verfügbar ist, bietet die Gentherapie in Kombination mit einer autologen Stammzelltransplantation eine häufig lebensrettende Alternative. Dabei werden patienteneigene CD34+-Blutstammzellen isoliert, ex vivo mit einer funktionalen Kopie des defekten Gens genetisch modifiziert und anschließend zurück in den Patienten infundiert. Die dabei eingesetzten Genfähren basieren in der Regel auf viralen Vektoren, mit denen das gesunde Gen in die Patientenzellen eingeschleust wird. Retrovirale Vektoren wurden für die Gentherapie am häufigsten eingesetzt.
In mehreren klinischen Gentherapie-Studien zur Behandlung diverser PIDs kam es aufgrund insertionsbedingter Transaktivierung benachbarter Proto-Onkogene zur Leukämieentwicklung. Deswegen wurde gezielt an der Sicherheit retroviraler Genfähren gearbeitet. Insbesondere wurden die in der ersten Generation benutzten retroviralen Promotor/Enhancer-Elemente aus der U3-Region des 5’ LTRs deletiert (self-inactivating, SIN-Vektoren) und durch interne, gewebespezifische Promotoren ersetzt. Auf Genfallen basierende Vektoren (gene trap, GT-Vektoren) könnten eine sicherere Alternative zu den Standardvektoren bieten, weil sie zum einen auf den γ-retroviralen SIN-Vektoren basieren und zum anderen keinen internen Promotor enthalten, der zur Transaktivierung benachbarter Gene führen kann. Bei GT-Vektoren wird das integrierte Transgen von endogenen Promotoren kontrolliert, was zu einer robusteren Transgenexpression und zu einem erhöhten Sicherheitsprofil führen sollte.
Ziel dieser Arbeit war, GT-Vektoren hinsichtlich ihres Potentials als Vektoren für die Gentherapie zu bewerten. Dafür wurde zunächst die Gentransduktionseffizienz unterschiedlicher GT-Vektoren in murinen, embryonalen Stammzellen (mES-Zellen) untersucht. In einem klassischen GT-Vektor ist das Therapiegen von einem 5‘ liegenden Spleißakzeptor (SA) und einer 3‘ liegenden Polyadenylierungssequenz (pA) flankiert. Dies bewirkt, dass das Therapiegen nach Integration in ein exprimiertes Gen als Fusionstranskript mit den 5‘ liegenden endogenen Genfragmenten exprimiert wird. Sind diese kodierend, entsteht ein Fusionsprotein, das die Funktionalität des Therapiegens beeinträchtigen kann. Zu Vermeidung einer derartigen Konstellation wurden drei Strategien zur Verhinderung N-terminaler Fusionen getestet: Die Fusion (i) einer internen ribosomalen Eintrittsstelle (IRES) und (ii) eines viralen Proteinspaltungspeptids (T2A) an das 5‘ Ende des Therapiegens sowie (iii) die Insertion von drei Stop-Codons hinter den SA. Die Versuche in mES-Zellen zeigten, dass die GT-Variante mit den Stop-Codons am effizientesten war, weshalb sie für alle weiteren Ansätze verwendet wurde.
Dieser Arbeit vorangegangen war die Entwicklung einer Genfallenstrategie zur Korrektur des septischen Granulomatose (X-CGD) verursachenden gp91phox (CYBB)-Gendefektes in einer gp91phox-defizienten Leukämiezelllinie (PLB-XCGD). Obwohl Genfallen transduzierte PLB-XCGD-Zellen das Therapiegen gp91phox exprimierten, war diese Expression im Vergleich zu den mit einem positiven, Promotor-enthaltenden Kontrollvektor (FES-gp91phox) transduzierten Zellen sehr gering. Deswegen war es notwendig eine effiziente Selektionsstrategie für Genfallenereignisse in hämatopoetischen Zellen zu entwickeln. Eine Strategie basierte auf einem FKBP12/Thrombopoetinrezeptor-Fusionsprotein, dessen Expression in hämatopoetischen BaF3 Zellen eine 25-fache Anreicherung von Genfallen exprimierenden Zellen nach Zugabe des chemischen Liganden AP20187 ermöglichte. Allerdings konnte dieses System in primären, hämatopoetischen Zellen leider nicht etabliert werden.
Die andere Selektionsstrategie basierte auf dem X-SCID Krankheitsmodell, in dem IL2RG-Mutationen, einer Untereinheit verschiedenster Zytokinrezeptoren (z. B. des IL-2-Rezeptors), zu einem kompletten Verlust von T-Zellen und somit zur Reduktion funktionaler B-Zellen führen. Nach ex vivo Korrektur und Transplantation der korrigierten, autologen hämatopoetischen Stammzellen (HSZ), kann eine Expansion der IL2RG exprimierenden T-Zellen erzielt werden. Initiale Versuche wurden an der IL2RG-/--Zelllinie ED-7R in vitro durchgeführt. Nachdem über die durchflusszytometrische Analyse der pSTAT5-Expression eine Aktivierung des IL2RG-abhängigen Signalweges in GT-IL2RG-Genfallen transduzierten ED-7R-Zellen nachgewiesen werden konnte, wurde in einem X-SCID-Mausmodell (IL2RG-/-) überprüft, ob es zu der erwarteten Anreicherung von IL2RG exprimierenden T-Zellen nach Transplantation autologer GT-IL2RG transduzierter HSZ kommt. Dabei wurde sowohl die immunologische Rekonstitution der Mäuse als auch die Funktionalität der rekonstituierten Lymphozyten untersucht. In der GT-Gruppe konnte nach Transplantation genetisch modifizierter Zellen weder ein Unterschied der absoluten Zahl an Lymphozyten (B-Zellen, T-Zellen) im Blut, noch ein erhöhter Prozentsatz der verschiedenen Lymphozyten-subpopulationen in KM, Milz oder Thymus beobachtet werden. Lediglich im Thymus einer Maus aus der GT-Gruppe konnten IL2RG exprimierende Zellen nachgewiesen werden. Andererseits konnten aus der Milz transplantierter GT-Mäuse T-Zellen isoliert werden, die nach Interleukin-2-Stimulation STAT5-Phosphorylierung aufwiesen, was eine erfolgreiche obgleich geringe GT-IL2RG Transduktion belegt. Durch die Beurteilung des Engraftments, also des Anwachsens der transplantierten Spenderzellen im Empfängerorganismus, konnte gezeigt werden, dass die niedrigere IL2RG-Rekonstitutionseffizienz durch Genfallen nicht auf einem suboptimalen Engraftment, sondern auf einer zu geringen Anzahl an produktiven Genfallenereignissen beruht.
Zusammenfassend legen die Ergebnisse nahe, dass Genfallen zu diesem Zeitpunkt keine realistische Alternative gegenüber konventionellen Gentherapievektoren zur Korrektur monogener Bluterkrankungen bieten. Neue Entwicklungen, die eine Genkorrektur mittels sog. „Designer Endonukleasen“ vor Ort ermöglichen, werden sicherlich in der nahen Zukunft sämtliche, beliebig ins Genom integrierende Gentherapievektoren ersetzen.
Zu Beginn dieser Arbeit stand die Vermutung, dass die Klangsprache von Arnold Schönbergs Werk Pierrot lunaire stark durch Albert Girauds gleichnamigen, von Otto Erich Hartleben ins Deutsche übertragenen Gedichtzyklus beeinflusst worden ist.
Um genauer herauszuarbeiten, wie ein Gedichtzyklus die Klangsprache eines Komponisten beeinflussen kann, wurde zuerst Girauds Originaltext mithilfe der symbolistischen Ästhetik sowie der ästhetischen Kategorien des Capriccio und der Groteske analysiert. In einem zweiten Schritt wurde - mithilfe von Walter Benjamins Überlegungen zur Aufgabe des Übersetzers - Otto Erich Hartlebens Übertragung von Girauds Zyklus untersucht. Im Laufe dieser jeweiligen Analysen kristallisierte sich die Rolle des Ephemeren sowohl in der Gestaltung des Originaltextes als auch innerhalb des Vorgangs der Übersetzung heraus.
Das Wirken des Ephemeren im Kunstwerk wurde mithilfe von Theodor W. Adornos Ästhetische Theorie genauer dargestellt und mündete in der Hauptfrage der vorliegenden Untersuchung: Wie gestaltet das Ephemere den Pierrot lunaire bei Albert Giraud, Otto Erich Hartleben und Arnold Schönberg? In Bezug auf Schönbergs Werk wurden dabei in erster Linie der Sprechgesang, die Wechselwirkung von Instrumentation und Klangfarbe sowie einzelne Elemente der Klangsprache behandelt.
Die Publikation entstand anlässlich der Ausstellungsserie DOPPELZIMMER (16.09.2015 bis 04.01.2016), kuratiert von Studierenden der Curatorial Studies der Goethe-Universität und der Staatlichen Hochschule für Bildende Künste – Städelschule, unter der Leitung von Stefanie Heraeus, in Kooperation mit den KW Institute for Contemporary Art in Berlin, Ellen Blumenstein und Nina Mende.
Dissecting the complexities of mammalian heart development and regenerative capacity require thorough understanding of the underlying molecular mechanisms through the expression pattern of proteins and post-translational modifications. To obtain insights intoactivated signaling pathways that control the cellular phenotype during postnatal heart development, we generated a comprehensive map of phosphorylation sites. In total we identified 21,261 phosphorylation sites and 8985 proteins in developing mouse hearts by mass spectrometry. The in-vivo SILAC (stable isotope labeling of amino acids in cell culture) approach allowed robust quantification of phosphorylation sites and proteins, which are regulated during heart development. We found several activated pathways involved in cell cycle regulation and detected numerous kinases and transcription factors to be regulated on protein and phosphopeptide level. Most strikingly, we identified a novel mitochondrial protein, known previously as Perm1, as a highly phosphorylated factor regulated during heart development. We renamed Perm1 as MICOS complex subunit Mic85 since it shows robust physical interaction with MICOS complex subunits, including Mitofilin (Mic60), Chchd3 (Mic19), Chchd6 (Mic25) and the outer membrane protein Samm50. Moreover, Mic85 is localized to the mitochondrial inner membrane facing the intermembrane space and the dynamics of Mic85 protein expression is regulated by the ubiquitin-proteasomal system through phosphorylation of casein kinase 2 on its PEST motif. Silencing of Mic85 in cultured neonatal cardiomyocytes impairs mitochondrial morphology and compromises oxidative capacity. Our findings support a clear role for Mic85 in the maintenance of mitochondrial architecture and in its contribution to enhanced energetics during developing and adult mouse cardiomyocytes. The transgenic Mic85 knockout mouse generated with a GFP knock-in will support future in vivo investigations on the integrity of mitochondria and the function of Mic85 in cardiac development.
Small molecule inhibitors sensitize neuroblastoma cells for chemotherapeutic drug-induced apoptosis
(2015)
Neuroblastoma (NB) is one of the most common solid extracranial pediatric tumors, deriving from undifferentiated cells of the peripheral nervous system. It accounts for approximately 10% of all childhood cancers. High stage tumors usually show poor prognosis despite aggressive treatment such as radiotherapy or chemotherapy. Therefore, it is of utmost importance to find novel treatment strategies in order to improve existing chemotherapy protocols. Combination treatment offers advantages, as chemotherapeutic drugs can be applied in low and subtoxic doses, reducing possible side-effects. Here, we report in a two-part study that small molecule inhibitors (SMI), namely BI 2536, a PLK1 inhibitor and BV6, a SMAC mimetic (SM), sensitize neuroblastoma cells for chemotherapeutic drug-induced cell death. By using i) BI 2536 in combination with vinca alkaloids and ii) BV6 in combination with either doxorubicin or vinca alkaloids, we show that cell death is synergistically enhanced compared to monotherapy. Furthermore, combination treatment significantly reduces survival of NB cells in long-term assays, compared to single treatment. We identify that vinca alkaloid/SMI combinations induce mitotic arrest, as shown by phosphorylation of histone H3, which results in the induction of intrinsic apoptosis and inhibition of CDK1 by RO-3306 could abolish these findings. Mechanistically, upon vinca alkaloid/SMI-induced mitotic arrest, anti-apoptotic BCL-2 proteins such as MCL-1, BCL-2 or BCL-XL are degraded or inactivated by phosphorylation, which induces the activation of the proapoptotic BCL-2 family proteins BAX and BAK. The importance of the mitochondrial apoptosis pathway in vinca alkaloid/SMI-induced cell death was further highlighted by the fact that ectopic expression of BCL-2 inhibits vinca alkaloid/SMI-induced DNA fragmentation and BAK- and caspase-activation. In contrast to the vinca alkaloid/SMI cotreatment, DOX/SMI (DOX/BV6)-induced apoptosis only partially involves the mitochondrial pathway. Instead, we clarify that RIP1 is required for DOX/BV6-induced apoptosis, as pharmacological and genetic inhibition of RIP1 rescues from apoptosis induction. Although it has been shown in previous studies that SM-treatment (e.g. BV6) can induce the NF-κB pathway and auto-/paracrine TNFα production through cIAP1/2 depletion, DOX/BV6-induced apoptosis is completely independent of NF-κB activation in our setting, despite fast cIAP1 depletion. This conclusion is based on the fact that inhibition of the NF-κB pathway by exogenously expressed dominant-negative IκBα as well as application of a TNFα blocking antibody does not reduce DOX/BV6-induced cell death. In summary, we unravel two new promising treatment strategies for neuroblastoma patients by using a combination treatment of two different small molecule inhibitors, combined with well-characterized chemotherapeutic agents. Furthermore we give detailed insights into cell death pathways induced by these combination treatments, in which mitochondria and RIP1 have a differential role in chemotherapeutic drug-induced apoptosis.
Im Rahmen des FAIR Projekts sollen in den Ringbeschleunigern SIS18 und SIS100 Ionenstrahlen mit höchster Intensität beschleunigt werden. Um die Raumladungsgrenze zu erhöhen, werden dazu Ionen mit mittleren Ladungszuständen verwendet. Diese haben aber größere Wirkungsquerschnitte für Umladung in Wechselwirkungen mit im Strahlvakuum vorhandenen Restgasteilchen als hochgeladene Ionen. Kommt es zu Strahlverlusten, lösen die verlorenen Ionen am Auftreffort weitere Restgasteilchen von den Wänden des Strahlrohrs und erhöhen so lokal die Restgasdichte. Die Qualität des Vakuums ist deshalb für einen stabilen Strahlbetrieb essentiell.
Im SIS100 kommen kryogene Vakuumkammern zum Einsatz, deren Wände als Kryosorptionspumpen für Wasserstoff und Helium dienen und alle schwereren Restgaskomponenten durch Kryokondensation binden können. Um die Vorhersagegenauigkeit des abteilungsinternen Programms „StrahlSim“ zur Simulation des dynamischen Vakuums zu verbessern, wurden im Rahmen dieser Arbeit das Saugvermögen und die Pumpkapazität für Wasserstoff auf einer Edelstahloberfläche untersucht.
Dazu wurde ein UHV Teststand entwickelt und aufgebaut. Dieser besteht aus einem warmen Diagnoseteil, mit dem der Gasfluss in und aus dem kalten Teil überwacht werden kann. Im kalten Teil befindet sich eine kleine Kammer mit Edelstahlwänden, für die verschiedene Temperaturen zwischen 7 und 31 K eingestellt werden können. Diese Kammer repräsentiert ein kleines Stück kryogenes Strahlrohr. Bei verschiedenen Temperaturen und Oberflächenbelegungen wurden dort jeweils das Saugvermögen und der sich einstellende Gleichgewichtsdruck im Bereich von 4E-11 bis 2E-7 mbar gemessen. Die Gleichgewichtsdrücke bei einer bestimmten Temperatur bei wachsender Oberflächenbelegung werden als Adsorptionsisotherme bezeichnet. Sie ergeben sich aus dem Gleichgewicht von thermisch desorbierenden Teilchen und deren Readsorption. Die kalte Kammer wird umgeben von einem Kryostaten, bestehend aus thermischem Schild und Außentank. Für diesen wurde die thermische Auslegung durchgeführt, die Konstruktion erfolgte extern.
Aus dem gemessenen Saugvermögen konnte die Haftwahrscheinlichkeit berechnet werden. Sie stellte sich als im Rahmen der Messgenauigkeit als unabhängig von Belegung und Temperatur heraus. Ihr Wert liegt nahe 1 mit einer Unsicherheit bis 0,1. Da sämtliche Oberflächen in den kryogenen Bereichen als Pumpen wirken, ist dieser Wert mehr als ausreichend um die für den stabilen Strahlbetrieb nötigen Vakuumbedingungen zu erreichen und stabil zu halten.
Die Isothermen hingegen sind stark von der Temperatur abhängig. Über 18 K liegen die Gleichgewichtsdrücke bereits bei minimalen Oberflächenbelegungen in für den Strahlbetrieb nicht tolerierbaren Bereichen. Mit sinkender Temperatur können die Oberflächen immer mehr Gas aufnehmen. Doch auch bei den tiefsten vermessenen Temperaturen zwischen 7 und 8 K ist ein stabiler Strahlbetrieb nur bei Belegungen von deutlich unter einer halben Monolage, etwa 5E14 Wasserstoffmoleküle pro cm², möglich.
Diese Ergebnisse wurden in StrahlSim implementiert. Zunächst wurde der Code für die Simulation von teilweise kryogenen Beschleunigern angepasst. Die wichtigste Änderung war die Einführung von thermischer Transpiration. Sie bewirkt, dass die Restgasteilchendichte an Kalt-Warm-Übergängen auf der kalten Seite erhöht ist. Mit dieser Änderung und den implementierten Ergebnissen aus den Messungen wurden Simulationen für das SIS100 durchgeführt. Mit den Isothermen konnten die bei verschiedenen Temperaturen und Bedeckungen zu erwartenden Durchschnittsdichten berechnet werden, die wiederum bestimmend für die Strahlverluste sind. Des Weiteren wurde ein mehrwöchiger Dauerbetrieb simuliert. Es zeigt sich zunächst eine Verschlechterung der Vakuumbedingungen auf Grund der langsamen Sättigung der Oberflächen. Diese verlangsamt sich aber immer mehr und stabilisiert sich bevor zu hohe Restgasdichten auftreten. Im schlechtesten Fall sind die kryogenen Oberflächen so weit gesättigt, dass sie genauso viele Gasteilchen thermisch desorbieren wie sie adsorbieren, sie also praktisch passiv sind. Auch dann wäre die Gleichgewichtsdichte im Beschleuniger noch tief genug, um Verluste durch Umladung hinreichend niedrig zu halten.
Als problematisch könnten sich hingegen dynamische Temperaturerhöhungen der Kammerwände erweisen. In diesem Fall stellt sich praktisch verzögerungsfrei der durch die neue Isotherme definierte Gleichgewichtsdruck ein, der auch bei wenigen Kelvin Temperaturunterschied bereits um mehrere Größenordnungen höher liegen kann. Sind Temperaturerhöhungen während des Betriebs zu erwarten, sollten die Oberflächen so frei wie möglich von Wasserstoff gehalten werden. Dazu kann man sich eben diesen Effekt zunutze machen: Durch temporäres Anwärmen der Oberflächen unmittelbar vor dem Strahlbetrieb können die Oberflächen schnell von Wasserstoff befreit werden, der dann von lokalisierten Pumpen aus dem System entfernt werden kann.
Viele auf allgemeinen Graphen NP-schwere Probleme (z.B. Hamiltonkreis, k-Färbbarkeit) sind auf Bäumen einfach effizient zu lösen. Baumzerlegungen, Zerlegungen von Graphen in kleine Teilgraphen entlang von Bäumen, erlauben, dies zu effizienten Algorithmen auf baumähnlichen Graphen zu verallgemeinern. Die Baumähnlichkeit wird dabei durch die Baumweite abgebildet: Je kleiner die Baumweite, desto baumähnlicher der Graph.
Die Bedeutung der Baumzerlegungen wurde seit ihrer Verwendung in einer Reihe von 23 Veröffentlichungen von Robertson und Seymour zur Graphminorentheorie allgemein erkannt. Das Hauptresultat der Reihe war der Beweis des Graphminorensatzes, der aussagt, dass die Minorenrelation auf den Graphen Wohlquasiordnung ist. Baumzerlegungen wurden in verschiedenen Bereichen angewandt. So bei probabilistischen Netzen, in der Biologie, bei kombinatorischen Problemen und im Übersetzerbau. Außerdem gibt es algorithmische Metatheoreme, die zeigen, dass sie für weite Problemklassen nützlich sind. Baumzerlegungen sind in dieser Arbeit von zentraler Bedeutung. Die mittels Baumzerlegungen erzielten Erfolge auf baumähnlichen Graphen motivieren Versuche, diese auf größere Graphklassen zu verallgemeinern. Ein erfolgreicher Ansatz beruht auf irrelevanten Knoten und reduziert damit die Probleme auf der größeren Graphklasse auf Probleme auf einer Graphklasse kleiner Baumweite: Wenn der Eingabegraph zu einem Problem kleine Baumweite hat, wird das Problem mittels Baumzerlegungen gelöst. Andernfalls gibt es einen irrelevanten Knoten, so dass das Problem genau dann eine Lösung auf dem ursprünglichen Graphen hat, wenn es auch im Graphen ohne diesen irrelevanten Knoten eine Lösung hat. Es werden solange irrelevante Knoten gefunden und entfernt, bis ein Graph kleiner Baumweite verbleibt.
Ein wichtiges Hilfsmittel zum Finden irrelevanter Knoten ist der Gitterminorensatz: Nach diesem Satz enthalten Graphen großer Baumweite auch große Gitter als Minoren. Die Gitter Baumweite-Dualität ist auch in der Bidimensionalitätstheorie, einem weiteren erfolgreichen Ansatz, um auf größeren Graphklassen, als nur denen kleiner Baumweite, Probleme effizient zu lösen, von zentraler Bedeutung.
Eine Erkrankung wird als monogen bezeichnet, wenn sie auf einen Gendefekt eines einzelnen Gens zurückzuführen ist. Durch einen angeborenen Gendefekt kann bei den sog. primären Immundefekten (PIDs) das Immunsystem von asymptomatisch bis lebensbedrohlich mehr oder weniger stark beeinträchtigt werden. Für lebensbedrohliche Immundefekte gilt die allogene Stammzelltransplantation eines passenden Spenders als einzig kurative Therapie. Weil jedoch für etwa 30 % aller Patienten kein passender Spender verfügbar ist, bietet die Gentherapie in Kombination mit einer autologen Stammzelltransplantation eine häufig lebensrettende Alternative. Dabei werden patienteneigene CD34+-Blutstammzellen isoliert, ex vivo mit einer funktionalen Kopie des defekten Gens genetisch modifiziert und anschließend zurück in den Patienten infundiert. Die dabei eingesetzten Genfähren basieren in der Regel auf viralen Vektoren, mit denen das gesunde Gen in die Patientenzellen eingeschleust wird. Retrovirale Vektoren wurden für die Gentherapie am häufigsten eingesetzt.
In mehreren klinischen Gentherapie-Studien zur Behandlung diverser PIDs kam es aufgrund insertionsbedingter Transaktivierung benachbarter Proto-Onkogene zur Leukämieentwicklung. Deswegen wurde gezielt an der Sicherheit retroviraler Genfähren gearbeitet. Insbesondere wurden die in der ersten Generation benutzten retroviralen Promotor/Enhancer-Elemente aus der U3-Region des 5’ LTRs deletiert (self-inactivating, SIN-Vektoren) und durch interne, gewebespezifische Promotoren ersetzt. Auf Genfallen basierende Vektoren (gene trap, GT-Vektoren) könnten eine sicherere Alternative zu den Standardvektoren bieten, weil sie zum einen auf den γ-retroviralen SIN-Vektoren basieren und zum anderen keinen internen Promotor enthalten, der zur Transaktivierung benachbarter Gene führen kann. Bei GT-Vektoren wird das integrierte Transgen von endogenen Promotoren kontrolliert, was zu einer robusteren Transgenexpression und zu einem erhöhten Sicherheitsprofil führen sollte.
Ziel dieser Arbeit war, GT-Vektoren hinsichtlich ihres Potentials als Vektoren für die Gentherapie zu bewerten. Dafür wurde zunächst die Gentransduktionseffizienz unterschiedlicher GT-Vektoren in murinen, embryonalen Stammzellen (mES-Zellen) untersucht. In einem klassischen GT-Vektor ist das Therapiegen von einem 5‘ liegenden Spleißakzeptor (SA) und einer 3‘ liegenden Polyadenylierungssequenz (pA) flankiert. Dies bewirkt, dass das Therapiegen nach Integration in ein exprimiertes Gen als Fusionstranskript mit den 5‘ liegenden endogenen Genfragmenten exprimiert wird. Sind diese kodierend, entsteht ein Fusionsprotein, das die Funktionalität des Therapiegens beeinträchtigen kann. Zu Vermeidung einer derartigen Konstellation wurden drei Strategien zur Verhinderung N-terminaler Fusionen getestet: Die Fusion (i) einer internen ribosomalen Eintrittsstelle (IRES) und (ii) eines viralen Proteinspaltungspeptids (T2A) an das 5‘ Ende des Therapiegens sowie (iii) die Insertion von drei Stop-Codons hinter den SA. Die Versuche in mES-Zellen zeigten, dass die GT-Variante mit den Stop-Codons am effizientesten war, weshalb sie für alle weiteren Ansätze verwendet wurde.
Dieser Arbeit vorangegangen war die Entwicklung einer Genfallenstrategie zur Korrektur des septischen Granulomatose (X-CGD) verursachenden gp91phox (CYBB)-Gendefektes in einer gp91phox-defizienten Leukämiezelllinie (PLB-XCGD). Obwohl Genfallen transduzierte PLB-XCGD-Zellen das Therapiegen gp91phox exprimierten, war diese Expression im Vergleich zu den mit einem positiven, Promotor-enthaltenden Kontrollvektor (FES-gp91phox) transduzierten Zellen sehr gering. Deswegen war es notwendig eine effiziente Selektionsstrategie für Genfallenereignisse in hämatopoetischen Zellen zu entwickeln. Eine Strategie basierte auf einem FKBP12/Thrombopoetinrezeptor-Fusionsprotein, dessen Expression in hämatopoetischen BaF3 Zellen eine 25-fache Anreicherung von Genfallen exprimierenden Zellen nach Zugabe des chemischen Liganden AP20187 ermöglichte. Allerdings konnte dieses System in primären, hämatopoetischen Zellen leider nicht etabliert werden.
Die andere Selektionsstrategie basierte auf dem X-SCID Krankheitsmodell, in dem IL2RG-Mutationen, einer Untereinheit verschiedenster Zytokinrezeptoren (z. B. des IL-2-Rezeptors), zu einem kompletten Verlust von T-Zellen und somit zur Reduktion funktionaler B-Zellen führen. Nach ex vivo Korrektur und Transplantation der korrigierten, autologen hämatopoetischen Stammzellen (HSZ), kann eine Expansion der IL2RG exprimierenden T-Zellen erzielt werden. Initiale Versuche wurden an der IL2RG-/--Zelllinie ED-7R in vitro durchgeführt. Nachdem über die durchflusszytometrische Analyse der pSTAT5-Expression eine Aktivierung des IL2RG-abhängigen Signalweges in GT-IL2RG-Genfallen transduzierten ED-7R-Zellen nachgewiesen werden konnte, wurde in einem X-SCID-Mausmodell (IL2RG-/-) überprüft, ob es zu der erwarteten Anreicherung von IL2RG exprimierenden T-Zellen nach Transplantation autologer GT-IL2RG transduzierter HSZ kommt. Dabei wurde sowohl die immunologische Rekonstitution der Mäuse als auch die Funktionalität der rekonstituierten Lymphozyten untersucht. In der GT-Gruppe konnte nach Transplantation genetisch modifizierter Zellen weder ein Unterschied der absoluten Zahl an Lymphozyten (B-Zellen, T-Zellen) im Blut, noch ein erhöhter Prozentsatz der verschiedenen Lymphozyten-subpopulationen in KM, Milz oder Thymus beobachtet werden. Lediglich im Thymus einer Maus aus der GT-Gruppe konnten IL2RG exprimierende Zellen nachgewiesen werden. Andererseits konnten aus der Milz transplantierter GT-Mäuse T-Zellen isoliert werden, die nach Interleukin-2-Stimulation STAT5-Phosphorylierung aufwiesen, was eine erfolgreiche obgleich geringe GT-IL2RG Transduktion belegt. Durch die Beurteilung des Engraftments, also des Anwachsens der transplantierten Spenderzellen im Empfängerorganismus, konnte gezeigt werden, dass die niedrigere IL2RG-Rekonstitutionseffizienz durch Genfallen nicht auf einem suboptimalen Engraftment, sondern auf einer zu geringen Anzahl an produktiven Genfallenereignissen beruht.
Zusammenfassend legen die Ergebnisse nahe, dass Genfallen zu diesem Zeitpunkt keine realistische Alternative gegenüber konventionellen Gentherapievektoren zur Korrektur monogener Bluterkrankungen bieten. Neue Entwicklungen, die eine Genkorrektur mittels sog. „Designer Endonukleasen“ vor Ort ermöglichen, werden sicherlich in der nahen Zukunft sämtliche, beliebig ins Genom integrierende Gentherapievektoren ersetzen.
The central aim of this dissertation is the defense of the metaphysical thesis of Physicalism against two anti-physicalist arguments, namely, the conceivability arguments and the knowledge argument. Both arguments confront Physicalism with apparently incompatible facts about consciousness, in particular, the so-called subjective character of consciousness. Both arguments depart from epistemic premisses to arrive at metaphysical conclusion that physicalism is false. This step will be justified through an inferential connection between conceivability and metaphysical possibility. The hypothesis is that the set of physicalist responses known as the Phenomenal Concept Strategy is the most promising way to respond to the anti-physicalist arguments. In this dissertation I have critically assed the so-called Phenomenal Concept Strategy and I have defended it from new formulated objections.
Cardiac progenitor cells hold great potential for regenerative therapies in heart disorders. However, the molecular mechanisms regulating cardiac progenitor cell expansion and differentiation remain poorly defined. Here we show that the multi- adaptor protein Ldb1, which mediates interactions between different classes of LIM domain transcription factors, is a multifunctional regulator of cardiac progenitor cell differentiation. Ldb1-deficient embryonic stem cells (ESCs) show a markedly decreased expression of second heart field (SHF) marker genes and subsequently impaired cardiomyocyte differentiation. Conditional ablation of Ldb1 in the early SHF using an Isl1-Cre driver led to embryonic lethality at Embryonic day (E)10.5 with cardiac abnormalities including a significantly smaller right ventricle and a shortened outflow tract, supporting a crucial role of Ldb1 in the SHF. Mechanistically we show that the importance of Ldb1 for SHF development is two-fold: On the one hand, Ldb1 binds to Isl1 and protects it from proteasomal degradation, as a consequence of which Ldb1-deficiency leads to an almost complete loss of Isl1+ cardiovascular progenitor cells. On the other hand the Isl1/Ldb1 complex promotes long-range promoter-enhancer interactions at the loci of the core cardiac transcription factors Mef2c and Hand2. Chromosome conformation capture followed by sequencing (3C- seq) identified specific Ldb1-mediated interactions of the Isl1/Ldb1 responsive Mef2c anterior heart field enhancer with genes which play key roles in cardiac progenitor cell function and cardiovascular development. These interactions are of critical importance to regulate the expression of the downstream target genes since their expression levels are strongly dependent on the Ldb1/Isl1 levels. Overexpression of an Ldb1 mutant, which contains the LIM interaction domain and thereby can protect Isl1 protein from degradation, but lacks the dimerization domain and thus cannot promote long-range interactions, does not collaborate with Isl1 to regulate the expression of their common targets and results in defects in Isl1+ cardiac progenitor differentiation. In this thesis we show one of the first examples of genome-wide chromatin reorganization mediated by a developmental regulated, cell type specific, transcription complex. Ldb1 in concert with Isl1 promotes long range promoter- enhancer and enhancer-enhancer interactions in order to create active chromatin hub where gene important for heart development can be co-regulated. Moreover, Isl1 and Ldb1 genetically interact during heart development, as Isl1/Ldb1 haplodeficient embryos show various cardiac anomalies. The dosage-sensitive interdependence between Isl1 and Ldb1 in the expression of these key factors in cardiogenesis, further supports a key role of the Isl1/Ldb1 complex in coordinating a three dimensional genome organization, upstream of a regulatory network driving cardiac differentiation and heart development.
In conclusion, the Isl1/Ldb1 complex orchestrate a genome-wide three dimensional chromatin reorganization resulting in a transcriptional program responsible for the differentiation of multipotent cardiac progenitor cells into cardiomyocytes.
Ein Vorkommen der nordamerikanischen Adventivart Heterotheca camporum (Asteraceae) wurde im November 2014 in Frankfurt am Main entdeckt. Die Population auf einer städtischen Brachfläche bestand aus mehr als 60 Exemplaren und hatte reichlich Samen gebildet. Die Art und Weise der Einschleppung sowie die taxonomische Identität werden diskutiert. Die Pflanzen sind der var. glandulissima zuzuordnen. Vermutlich geht das Vorkommen auf eine Verwilderung aus Kultur zurück.
Anpassung an den Klimawandel am Beispiel Namibia +++ TransImpact – wissenschaftliche Grundlagen für transdisziplinäres Forschen +++ ISOE-Publikation zur Evaluierung von Wasser-Partnerschaften erschienen +++ Wissenschaft und Zivilgesellschaft: Ziemlich beste Freunde? +++ Für ein neues Verständnis von Wissenschaftskommunikation +++ Aus dem ISOE: Biodiversitätsexpertin in internationalen Beirat OpenNESS berufen +++ Termine +++ Publikationen