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Thermoanaerobacter kivui is a thermophilic acetogen that can grow on carbon monoxide as sole carbon and energy source. To identify the gene(s) involved in CO oxidation, the genome sequence was analyzed. Two genes potentially encoding CO dehydrogenases were identified. One, cooS, potentially encodes a monofunctional CO dehydrogenase, whereas another, acsA, potentially encodes the CODH component of the CODH/ACS complex. Both genes were cloned, a His-tag encoding sequence was added, and the proteins were produced from a plasmid in T. kivui. His-AcsA copurified by affinity chromatography with AcsB, the acetyl-CoA synthase of the CO dehydrogenase/acetyl CoA synthase complex. His-CooS copurified with CooF1, a small iron-sulfur center containing protein likely involved in electron transport. Both protein complexes had CO:ferredoxin oxidoreductase as well as CO:methyl viologen oxidoreductase activity, but the activity of CooSF1 was 15-times and 231-times lower, respectively. To underline the importance of CooS, the gene was deleted in the CO-adapted strain. Interestingly, the ∆cooS deletion mutant did not grow on CO anymore. These experiments clearly demonstrated that CooS is essential for growth of T. kivui on CO. This is in line with the hypothesis that CooS is the CO-oxidizing enzyme in cells growing on CO.
Neuroligin-3 (Nlgn3), a neuronal adhesion protein implicated in autism spectrum disorder (ASD), is expressed at excitatory and inhibitory postsynapses and hence may regulate neuronal excitation/inhibition balance. To test this hypothesis, we recorded field excitatory postsynaptic potentials (fEPSPs) in the dentate gyrus of Nlgn3 knockout (KO) and wild-type mice. Synaptic transmission evoked by perforant path stimulation was reduced in KO mice, but coupling of the fEPSP to the population spike was increased, suggesting a compensatory change in granule cell excitability. These findings closely resemble those in neuroligin-1 (Nlgn1) KO mice and could be partially explained by the reduction in Nlgn1 levels we observed in hippocampal synaptosomes from Nlgn3 KO mice. However, unlike Nlgn1, Nlgn3 is not necessary for long-term potentiation. We conclude that while Nlgn1 and Nlgn3 have distinct functions, both are required for intact synaptic transmission in the mouse dentate gyrus. Our results indicate that interactions between neuroligins may play an important role in regulating synaptic transmission and that ASD-related neuroligin mutations may also affect the synaptic availability of other neuroligins.
Bei den meisten erwachsenen Säugetieren führt ein Herzinfarkt zu Fibrose und Verlust von funktionellem Herzgewebe. Einige Wirbeltiere, wie der Zebrabärbling, besitzen jedoch die bemerkenswerte Fähigkeit, nach einer Schädigung ihres Herzgewebes verlorenes Gewebe zu regenerieren und so schädliche Folgen zu verhindern. Die lokale Immunantwort auf eine Verletzung wird zunehmend als eine wichtige Determinante für das regenerative Potential eines Gewebes gesehen. Das Komplementsystem ist Teil des humoralen Immunsystems. Historisch ist es als eine Sammlung von Protein bekannt, den Komplementkomponenten, die in der Leber synthetisiert werden und im Blutkreislauf zirkulieren. Bei Exposition gegenüber einem Auslöser, wie z. B. einem Pathogen, wird eine Komplementkomponentproteinspaltungskaskade initiiert, die dazu führen kann, dass Immunzellen rekrutiert werden, und, dass die Phagozytose erleichtert, ggf. die Zielzelle lysiert wird. Studien legen nahe, dass das Komplementsystem an zellulären Prozessen beteiligt sei, die für Entwicklungs- und Krankheitsprozesse entscheidend sind, wie etwa Proliferation und Dedifferenzierung. Es gibt Hinweise, dass das Komplementsystem eine Rolle bei Krebserkrankungen und bei regenerativen Prozessen spielen könnte. In verschiedenen Arten wurde eine lokale verletzungsinduzierte Expression von komplementkomponentkodierenden Genen in regenerierendem Gewebe beobachtet.
Einzelne Studien legen nahe, dass Funktionsverlust einzelner Komplementkomponenten regenerative Prozesse beeinträchtigt.
Offene Fragen bleiben jedoch: Ist die lokale Expression von mehreren komplementkomponentkodierenden Genen ein Merkmal von regenerierendem Gewebe, das sie von Geweben unterscheidet, welchem die Fähigkeit zur Regeneration fehlt? Und welche Rolle könnte das Komplementsystem und seine Komponenten während des regenerativen Prozesses spielen? Um diesen Fragen nachzugehen, wurde eine Expressionsanalyse von Zebrabärblingsgewebe nach Verletzung mittels RT-qPCR und in situ Hybridisierung durchgeführt: kardiale Kryoverletzung, Larvenrumpfamputation und Schwanzflossenamputation. Ich beobachtete, dass mehrere komplementkomponentkodierende Gene in diesen Geweben nach Verletzung induziert wurden. Die Interpretation veröffentlichter single cell RNAseq Datensätze legt nahe, dass diese komplementkomponentenkodierenden Gene von verschiedenen Zelltypen exprimiert werden, darunter Immunzellen, Epikardzellen und Fibroblasten. Um transkriptionelle Unterschiede zwischen regenerierendem und nicht regenerierendem Gewebe zu identifizieren, verwendete ich ein nicht regeneratives Zebrabärblingmodell, die il11ra- Mutante. Dieser Mutante fehlt die Fähigkeit, verschiedene Organe zu regenerieren, das ist der Fall beim Herzen, dem larvalen Rumpf, und der Schwanzflosse. Ich stellte fest, dass die Mehrheit der verletzungsinduzierten komplementkomponentkodierenden Gene il11ra nachgeschaltet war. Darüber hinaus zeigten Experimente unter Verwendung chemischer Inhibitoren, dass speziell die Expression der komplementkomponentkodierenden Gene c3a.1,
c4b und c7a im Larvenrumpfamputationsmodell durch den Il11-Stat3-Signalweg moduliert wird.
Zur Klärung der Frage, ob das Komplementsystem und/ oder seine Komponenten eine Rolle während der Regeneration spielen, wurden verschiede Funktionsverlustmodelle generiert und im larvalen Rumpfamputationsmodell auf mögliche Aberrationen getestet. Zum einen generierte ich Überexpressionslinien von endogenen Inhibitoren der Komplementproteinspaltungskaskade. Überexpression eines etablierten Komplementsysteminhibitors rca2.1/ tecrem führte zu einer im Vergleich zu Wildtyp- Geschwistern verringerten Regeneration des larvalen Rumpfs. Zum anderen generierte ich Funktionsverlustmutanten von individuellen Komplementkomponenten durch CRISPR/Cas9 vermittelter Mutagenese, und zwar für masp1, masp2, cfd, c1s, c4b, c5 und c9. Die larvale Rumpfregeneration war in diesen Mutanten unauffällig. Allerdings zeigten c4b Mutanten eine verringerte Kardiomyozytenproliferation und eine differenzielle Expression von einigen Markergenen, einschließlich einer erhöhten Expression von inflammatorischen Zytokinen.
Meine Studien führten zu neuen Einblicken in das Komplementsystem im Kontext der Regeneration. Ich fand heraus, dass mehrere komplementkomponentenkodierenden Gene in regenerierendem Zebrabärblinggewebe exprimiert werden, und zwar im Herzgewebe, im larvalen Rumpf und in der adulten Flosse. Darüber hinaus zeige ich, dass die verletzungsinduzierte Expression von komplementkodierenden Genen in regenerierendem Gewebe dem Regenerationsmasterregulator il11ra nachgeschaltet ist. Speziell c3a.1, c4b und c7a wurden durch il11/ stat3 reguliert...
Bisphenols and phthalates, chemicals frequently used in plastic products, promote obesity in cell and animal models. However, these well-known metabolism-disrupting chemicals (MDCs) represent only a minute fraction of all compounds found in plastics. To gain a comprehensive understanding of plastics as a source of exposure to MDCs, we characterized the chemicals present in 34 everyday products using nontarget high-resolution mass spectrometry and analyzed their joint adipogenic activities by high-content imaging. We detected 55,300 chemical features and tentatively identified 629 unique compounds, including 11 known MDCs. Importantly, the chemicals extracted from one-third of the products caused murine 3T3-L1 preadipocytes to proliferate, and differentiate into adipocytes, which were larger and contained more triglycerides than those treated with the reference compound rosiglitazone. Because the majority of plastic extracts did not activate the peroxisome proliferator-activated receptor γ and the glucocorticoid receptor, the adipogenic effects are mediated via other mechanisms and, thus, likely to be caused by unknown MDCs. Our study demonstrates that daily-use plastics contain potent mixtures of MDCs and can, therefore, be a relevant yet underestimated environmental factor contributing to obesity.