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H. salinarum ist einer von zwei archaealen Organismen, die synchronisiert werden können. Die Synchronisations-Methode konnte in dieser Arbeit optimiert werden. Nahezu 100 % aller Zellen teilen sich in einer Zeitspanne von einem Viertel der Generationszeit. Die Analyse zweier aufeinanderfolgender Zellzyklen zeigte, dass die Zellen sich auch im zweiten Zyklus synchron teilen. Die Zellsynchronisation wurde angewendet, um zellzyklusabhängige Vorgänge in H. salinarum auf unterschiedlichen Ebenen zu charakterisieren. Mittels DNA-Mikroarrays wurden Transkriptomänderungen untersucht. Nur 87 Gene zeigten zellzyklusspezifische Regulationen. Dies entspricht 3 % aller vorhergesagten offenen Leserahmen und ist somit im Vergleich zu allen anderen Organismen, deren Transkriptome untersucht wurden, deutlich geringer. Die Transkriptmengen von 15 ausgewählten Genen wurden mit Northern Blot Analysen verifiziert. Die regulierten Gene konnten in sieben Gruppen mit unterschiedlichen Transkriptprofilen eingeordnet werden. Gruppenspezifische DNA-Sequenzmotive wurden gefunden, von denen angenommen wird, dass sie in die zellzyklusspezifische Transkriptionsregulation involviert sind. Überraschenderweise wurden die meisten als Zellzyklusgene annotierten Gene konstitutiv transkribiert. Die Analyse zellzyklusabhängiger Proteomänderungen erfolgte mittels 2D-Gelelektrophorese. 1200 Proteine konnten reproduzierbar detektiert werden. Die meisten Proteine wurden konstitutiv exprimiert. Nur 30 Proteine zeigten eine zellzyklusabhängige Regulation. Dies entspricht 2,5 % der reproduzierbar detektierten Proteine. Es konnten unterschiedliche Expressionsprofile gefunden werden. Aus den Transkriptom- und Proteomanalysen folgt, dass auf Ebene der Genexpression nur wenige zellzyklusabhängige Regulationen existieren. Sekundäre Botenstoffe spielen eine wesentliche Rolle bei Signaltransduktionen und sind an Regulationen von Zellzyklen beteiligt. Eine Methode zur Messung intrazellulärer cAMP-Konzentration in H. salinarum konnte etabliert werden. Die basale cAMP-Konzentration von 200 µM in haloarchaealen Zellen ist bedeutend höher als die von Hefe. Synchrone Kulturen wurden auf die Oszillation des sekundären Botenstoffes hin untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die Konzentration zellzyklusabhängig zweimal kurzfristig signifikant erhöht wird. Die cAMP-Konzentration steigt einmal vor und einmal direkt nach der Zellteilung an. cAMP könnte daher ein wichtiges Signal für das Fortschreiten des Zellzyklusses sein. Es konnte eine Methode zur Analyse der Replikation in H. salinarum entwickelt werden. Hierfür wurde das Basenanalogon BrdU und ein spezifischer Antikörper gegen dieses verwendet. Die Analyse synchroner Kulturen zeigte das überraschende Ergebnis, dass die Zellen ihre DNA während des gesamten Zellzyklusses zu replizieren scheinen. Vor allem die DNA-Synthese in synchronen Kulturen während der Teilungsphase der Zellen stellt einen völlig neuartigen Zellzyklusablauf dar. Für in vivo Analyse von Zellzyklusproteinen können diese mit GFP markiert und fluoreszenzmikroskopisch analysiert werden. Mit dieser Methode konnten wichtige zellzyklusabhängige Aspekte in anderen Arten aufgeklärt werden. Für einen GFP-Modellversuch wurde in dieser Arbeit ein Fusionsgen bestehend aus den offenen Leserahmen von bop (bacterio-opsin) und gfp (green fluorescent protein) erstellt. Die Expression des chromosomalen bop Gens und des plasmidkodierten bop-gfp Fusionsgens wurde mit Northern Blot Analysen nachgewiesen. Die Purpurmembranbiogenese wurde fluoreszenzmikroskopisch in lebenden H. salinarum Zellen untersucht. Es stellte sich heraus, dass die Bildung der Purpurmembran ca. 15 Stunden nach Eintritt der Zellen in die stationäre Wachstumsphase beginnt. Innerhalb der folgenden sieben Stunden stieg sowohl die Anzahl an Zellen mit fluoreszierenden Signalen als auch die durchschnittliche Anzahl an Signalen pro Zelle gleichmäßig an. Die Ergebnisse zeigen, dass GFP-Fusionsproteine in H. salinarum z. B. zur Charakterisierung von differentieller Genexpression verwendet werden können. Des Weiteren könnten sie für die Untersuchung zellzyklusabhängiger Proteinlokalisation und für die Analyse der intrazellulären Verteilung putativer Cytoskelettproteine eingesetzt werden.
Introduction: Affective disorders are a major global burden, with approximately 15% of people worldwide suffering from some form of affective disorder. In patients experiencing their first depressive episode, in most cases it cannot be distinguished whether this is due to bipolar disorder (BD) or major depressive disorder (MDD). Valid fluid biomarkers able to discriminate between the two disorders in a clinical setting are not yet available.
Material and Methods: Seventy depressed patients suffering from BD (bipolar I and II subtypes) and 42 patients with major MDD were recruited and blood samples were taken for proteomic analyses after 8 h fasting. Proteomic profiles were analyzed using the Multiplex Immunoassay platform from Myriad Rules Based Medicine (Myriad RBM; Austin, Texas, USA). Human DiscoveryMAPTM was used to measure the concentration of various proteins, peptides, and small molecules. A multivariate predictive model was consequently constructed to differentiate between BD and MDD.
Results: Based on the various proteomic profiles, the algorithm could discriminate depressed BD patients from MDD patients with an accuracy of 67%.
Discussion: The results of this preliminary study suggest that future discrimination between bipolar and unipolar depression in a single case could be possible, using predictive biomarker models based on blood proteomic profiling.
Temperature elevations constitute a major threat to plant performance. In recent years, much was learned about the general molecular mode of heat stress reaction of plants. The current research focuses on the integration of the knowledge into more global networks, including the reactions of cellular compartments. For instance, chloroplast function is central for plant growth and survival, and the performance of chloroplasts is tightly linked to the general status of the cell and vice versa. We examined the changes in photosynthesis, chloroplast morphology and proteomic composition posed in Arabidopsis thaliana chloroplasts after a single or repetitive heat stress treatment over a period of two weeks. We observed that the acclimation is potent in the case of repetitive application of heat stress, while a single stress results in lasting alterations. Moreover, the physiological capacity and its adjustment are dependent on the efficiency of the protein translocation process as judged from the analysis of mutants of the two receptor units of the chloroplast translocon, TOC64, and TOC33. In response to repetitive heat stress, plants without TOC33 accumulate Hsp70 proteins and plants without TOC64 have a higher content of proteins involved in thylakoid structure determination when compared to wild-type plants.
Of the hepatic cell lines developed for in vitro studies of hepatic functions as alternatives to primary human hepatocytes, many have lost major liver-like functions, but not HepaRG cells. The increasing use of the latter worldwide raises the need for establishing the reference functional status of early biobanked HepaRG cells. Using deep proteome and secretome analyses, the levels of master regulators of the hepatic phenotype and of the structural elements ensuring biliary polarity were found to be close to those in primary hepatocytes. HepaRG cells proved to be highly differentiated, with functional mitochondria, hepatokine secretion abilities, and an adequate response to insulin. Among differences between primary human hepatocytes and HepaRG cells, the factors that possibly support HepaRG transdifferentiation properties are discussed. The HepaRG cell system thus appears as a robust surrogate for primary hepatocytes, which is versatile enough to study not only xenobiotic detoxification, but also the control of hepatic energy metabolism, secretory function and disease-related mechanisms.
Formalin‐fixed, paraffin‐embedded (FFPE ), biobanked tissue samples offer an invaluable resource for clinical and biomarker research. Here, we developed a pressure cycling technology (PCT )‐SWATH mass spectrometry workflow to analyze FFPE tissue proteomes and applied it to the stratification of prostate cancer (PC a) and diffuse large B‐cell lymphoma (DLBCL ) samples. We show that the proteome patterns of FFPE PC a tissue samples and their analogous fresh‐frozen (FF ) counterparts have a high degree of similarity and we confirmed multiple proteins consistently regulated in PC a tissues in an independent sample cohort. We further demonstrate temporal stability of proteome patterns from FFPE samples that were stored between 1 and 15 years in a biobank and show a high degree of the proteome pattern similarity between two types of histological regions in small FFPE samples, that is, punched tissue biopsies and thin tissue sections of micrometer thickness, despite the existence of a certain degree of biological variations. Applying the method to two independent DLBCL cohorts, we identified myeloperoxidase, a peroxidase enzyme, as a novel prognostic marker. In summary, this study presents a robust proteomic method to analyze bulk and biopsy FFPE tissues and reports the first systematic comparison of proteome maps generated from FFPE and FF samples. Our data demonstrate the practicality and superiority of FFPE over FF samples for proteome in biomarker discovery. Promising biomarker candidates for PC a and DLBCL have been discovered.