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Background/Aims: Hepatocellular carcinoma (HCC) represents the second most common cause of cancer-related deaths worldwide, not least due to its high chemoresistance. The long non-coding RNA nuclear paraspeckle assembly transcript 1 (NEAT1), localised in nuclear paraspeckles, has been shown to enhance chemoresistance in several cancer types. Since data on NEAT1 in HCC chemosensitivity are completely lacking and chemoresistance is linked to poor prognosis, we aimed to study NEAT1 expression in HCC chemoresistance and its link to HCC prognosis.
Methods: NEAT1 expression was determined in either sensitive, or sorafenib, or doxorubicin resistant HepG2, PLC/PRF/5, and Huh7 cells by qPCR. Paraspeckles were detected by immunostaining of paraspeckle component 1 (PSPC1) in cell culture and in a cohort of HCC patients. PSPC1 expression was correlated with clinical data. The expression of transcript variants of NEAT1 and transcripts encoding the paraspeckle-associated proteins was analysed in the TCGA liver cancer data set.
Results: NEAT1 was overexpressed in all three sorafenib and doxorubicin resistant cell lines. Paraspeckles were present in all chemoresistant cells, whereas no signal was detected in the sensitive cells. Expression of NEAT1 transcripts as well as transcripts encoding PSPC1, NONO, and RBM14 was increased in tumour tissue. Expression of PSPC1, NONO, and RBM14 transcripts was significantly associated with poor survival, whereas NEAT1 expression was not. Immunohistochemical analysis revealed that nuclear and cytoplasmic PSPC1-positivity was significantly associated with shorter overall survival of HCC patients.
Conclusion: Our data show an induction of NEAT1 in HCC chemoresistance and a high correlation of transcripts encoding paraspeckle-associated proteins with poor survival in HCC. Therefore, NEAT1, PSPC1, NONO, and RBM14 might be promising targets for novel HCC therapies, and the paraspeckle-associated proteins might be clinical markers and predictors for poor survival in HCC.
Reactive oxygen species are a class of naturally occurring, highly reactive molecules that change the structure and function of macromolecules. This can often lead to irreversible intracellular damage. Conversely, they can also cause reversible changes through post-translational modification of proteins which are utilized in the cell for signaling. Most of these modifications occur on specific cysteines. Which structural and physicochemical features contribute to the sensitivity of cysteines to redox modification is currently unclear. Here, I investigated the in uence of protein structural and sequence features on the modifiability of proteins and specific cysteines therein using statistical and machine learning methods. I found several strong structural predictors for redox modification, such as a higher accessibility to the cytosol and a high number of positively charged amino acids in the close vicinity. I detected a high frequency of other post-translational modifications, such as phosphorylation and ubiquitination, near modified cysteines. Distribution of secondary structure elements appears to play a major role in the modifiability of proteins. Utilizing these features, I created models to predict the presence of redox modifiable cysteines in proteins, including human mitochondrial complex I, NKG2E natural killer cell receptors and proximal tubule cell proteins, and compared some of these predictions to earlier experimental results.
Die Dissertation widmet sich der Religionspolitik des oströmischen Kaisers Marcianus, der während der Zeit des Konzils von Chalcedon regierte (450-457). In der Arbeit wird die These aufgestellt, dass der Kaiser einen geradlinigen und konsequenten Kurs in seiner Religionspolitik verfolgte.
Um die These zu untermauern, wurden als Quellen vorwiegend zeitgenössische Dokumente herangezogen: neben Gesetzen und Briefmaterial aus der Feder des Kaisers sowie des römischen Bischofs Leo bestehen diese aus den umfangreichen Konzilsakten.
Die Arbeit zeigt auf, dass sich Marcianus bereits bei seinem Herrschaftsantritt in den dogmatischen Streitigkeiten der Zeit positionierte, indem er sich eindeutig auf die Seite des Dogmas stellte, das der kurz zuvor verstorbene Bischof von Constantinopel Flavianus vertreten hatte, und gleichzeitig das radikal alexandrinische Glaubensbekenntnis ablehnte, das durch den Constantinopolitaner Mönch Eutyches verfochten wurde und dem die Mehrheit seines Reichs im Sommer 450 folgte. Damit setzte er sich von seinem Vorgänger Theodosius II. ab, unter dem es offensichtlich zu keiner Kursänderung in der Religionspolitik gekommen war. Weil das Wohl des Reichs und seine Herrschaft vom orthodoxen Glauben abhingen, war er während seiner gesamten Regierungszeit bemüht, alle für den ‚rechten Glauben‘ zu gewinnen und so die Glaubenseinheit zu wahren. Auch bei den in der Folgezeit des Konzils auftretenden Widerständen gegen die Beschlüsse der Synode setzte Marcianus nicht nur seinen religionspolitischen Kurs durch, sondern verteidigte ziemlich einsam die Glaubensformel des Konzils; selbst in den Widerstandszentren hielt er seinen religionspolitischen Kurs durch, indem er in Palaestina die Aufstände zum Erliegen brachte, in Aegypten mit Hilfe des Militärs den chalcedonischen Bischof zumindest bis zu seinem Tod stützen konnte. Somit kann sein religionspolitischer Kurs von Herrschaftsantritt an bis zu seinem Tod als konsequent und geradlinig bezeichnet werden.
Das World Wide Web (Web) als die wohl wichtigste Entwicklung von Informations- und Kommunikationstechnologien (engl. information and communication technologies, ICTs) Ende des 20. Jahrhunderts bietet uns Zugang zu einer unbegrenzten Fülle an Informationen. Doch um es als reichhaltige Informationsquelle effektiv nutzen zu können, benötigen wir spezifische ICT-Fähigkeiten. Die Dissertation Development of Interactive Performance Measures for two Components of ICT Literacy: Successfully Accessing and Evaluating Information befasst sich daher mit der Untersuchung zweier grundlegender ICT Fähigkeiten für die erfolgreiche Nutzung des Web als Informationsquelle: der Fähigkeit, auf die gewünschten Information zugreifen zu können, also basale Computerfähigkeiten (engl. basic computer skills, BCS), sowie der Fähigkeit, die Online-Informationen in Bezug auf ihre Glaubwürdigkeit bewerten zu können. Hierzu werden zunächst anhand der Betrachtung des theoretischen Hintergrundes beider ICT-Fähigkeiten Definitionen der Konstrukte vorgestellt. Ziel der Arbeit stellt die Entwicklung zweier Testverfahren zur interaktiven, computer-basierten Erfassung basaler Computerfähigkeiten sowie der Fähigkeit zur Bewertung der Glaubwürdigkeit von Online-Informationen dar. Die den Testverfahren zugrundeliegende faktorielle Struktur sowie die Beziehung beider ICT-Fähigkeiten zu verwandten Konstrukten werden untersucht. Des Weiteren werden Ergebnisse aus der praktischen Anwendung des neu entwickelten Tests zur Evaluation von Online-Informationen (TEO) genutzt, um zu einem tieferen Verständnis über den Suchprozess im Web (engl. web search proccess) zu gelangen und Faktoren zu identifizieren, die diesen beeinflussen. Dabei wird sowohl der Einfluss sogenannter Aufgabencharakteristika (engl. task characteristics) untersucht, die den Kontext des Suchprozesses bestimmen, als auch der Einfluss individueller Prozesscharakteristika (engl. individual process characteristics), welche durch die jeweilige Person bestimmt sind, die die Informationssuche vornimmt.
Um den Forschungszielen der Arbeit gerecht zu werden, wurden drei Studien durchgeführt. Die erste Studie befasst sich mit der Entwicklung der Skala zur Erfassung basaler Computerfähigkeiten (BCS). Im Konkreten wurden Hypothesen über die Zusammenhänge der BCS-Skala mit praktischem Computerwissen, Worterkennung, einer Selbsteinschätzung der eigenen Computerfähigkeiten sowie elektronischer Lesefähigkeit formuliert und analysiert. Die zweite Studie behandelt die Entwicklung des Tests zur Evaluation von Online-Informationen (TEO) und exploriert sowohl die latente Struktur des Konstruktes der Bewertung der Glaubwürdigkeit von Online-Informationen als auch den Zusammenhang mit basalen Computerfähigkeiten, Worterkennung und logischem Denken. In der dritten Studie wird der Suchprozess im Web näher beleuchtet und mögliche Einflussgrößen einer erfolgreichen Bewertung von Online-Informationen erforscht, wobei der Einfluss von Aufgabencharakteristika, individuellen Prozesscharakteristika und deren Interaktion ergründet wird. Im Speziellen wurde der Einfluss dreier Aufgabencharakteristika geprüft, die sich auf die Komplexität einer Aufgabe beziehen: die Anzahl der Suchergebnisse (Links auf der Ergebnisseite einer Suchmaschinenabfrage), die Attraktivität der weniger glaubwürdigen Links auf der Ergebnisseite einer Suchmaschinenabfrage im Vergleich zum glaubwürdigsten Link sowie die Kongruenz zwischen den Glaubwürdigkeitsmerkmalen in den Links auf der Ergebnisseite der Suchmaschinenabfrage und auf den dazugehörigen Webseiten. Dabei war die Attraktivität eines Links definiert als die Gesamtanzahl der Glaubwürdigkeitsmerkmale, welche auf eine hohe Glaubwürdigkeit der Informationen hinweisen. Je mehr Merkmale eines Links hohe Glaubwürdigkeit indizieren, desto attraktiver ist ein Link. Von Kongruenz zwischen den Glaubwürdigkeitsmerkmalen wurde ausgegangen, wenn diese sowohl in einem Link auf der Ergebnisseite der Suchmaschinenabfrage als auch auf der korrespondierenden Webseite gleichermaßen hohe oder gleichermaßen geringe Glaubwürdigkeit anzeigen. Inkongruenz hingegen wurde angenommen, wenn die Glaubwürdigkeitsmerkmale in einem Link auf der Ergebnisseite hohe Glaubwürdigkeit und jene auf der korrespondierenden Webseite geringe Glaubwürdigkeit anzeigen und vice versa. Weiterhin wurde der Einfluss dreier individueller Prozesscharakteristika auf den Bewertungserfolg untersucht: die Anzahl besuchter unterschiedlicher Webseiten, die auf der Ergebnisseite der Suchmaschinenabfrage verbrachte Zeit sowie die auf den korrespondierenden Webseiten verbrachte Zeit.
Zusammengefasst präsentiert die Arbeit reliable Instrumente zur Erfassung basaler Computerfähigkeiten sowie der Fähigkeit zur Bewertung der Glaubwürdigkeit von Online-Informationen. Sie zeigt die hohe Relevanz basaler Lesefähigkeiten (Worterkennung) für beide Konstrukte auf und offenbart die Fähigkeit zum logischen Denken als Prädiktor für die Bewertungskompetenz. Während eine erfolgreiche Bewertung von Online-Informationen durch eine hohe Anzahl von Suchergebnissen negativ beeinflusst wurde, wirkte sich Kongruenz der Glaubwürdigkeitsmerkmale sowie eine hohe Anzahl besuchter unterschiedlicher Webseiten positiv auf den Bewertungserfolg aus. Die Attraktivität der weniger glaubwürdigen Links sowie die zeitbezogenen Prozesscharakteristika beeinflussten den Bewertungserfolg wider Erwarten nicht. Die Anzahl besuchter unterschiedlicher Webseiten erwies sich bei einer hohen Anzahl von Suchergebnissen als weniger prädiktiv für den Bewertungserfolg als bei einer geringen Anzahl von Suchergebnissen.
Iron deprivation activates mitophagy and extends lifespan in nematodes. In patients suffering from Parkinson’s disease (PD), PINK1-PRKN mutations via deficient mitophagy trigger iron accumulation and reduce lifespan. To evaluate molecular effects of iron chelator drugs as a potential PD therapy, we assessed fibroblasts by global proteome profiles and targeted transcript analyses. In mouse cells, iron shortage decreased protein abundance for iron-binding nucleotide metabolism enzymes (prominently XDH and ferritin homolog RRM2). It also decreased the expression of factors with a role for nucleotide surveillance, which associate with iron-sulfur-clusters (ISC), and are important for growth and survival. This widespread effect included prominently Nthl1-Ppat-Bdh2, but also mitochondrial Glrx5-Nfu1-Bola1, cytosolic Aco1-Abce1-Tyw5, and nuclear Dna2-Elp3-Pold1-Prim2. Incidentally, upregulated Pink1-Prkn levels explained mitophagy induction, the downregulated expression of Slc25a28 suggested it to function in iron export. The impact of PINK1 mutations in mouse and patient cells was pronounced only after iron overload, causing hyperreactive expression of ribosomal surveillance factor Abce1 and of ferritin, despite ferritin translation being repressed by IRP1. This misregulation might be explained by the deficiency of the ISC-biogenesis factor GLRX5. Our systematic survey suggests mitochondrial ISC-biogenesis and post-transcriptional iron regulation to be important in the decision, whether organisms undergo PD pathogenesis or healthy aging.
Biallelic pathogenic variants in CLPP, encoding mitochondrial matrix peptidase ClpP, cause a rare autosomal recessive condition, Perrault syndrome type 3 (PRLTS3). It is characterized by primary ovarian insufficiency and early sensorineural hearing loss, often associated with progressive neurological deficits. Mouse models showed that accumulations of (i) its main protein interactor, the substrate-selecting AAA+ ATPase ClpX, (ii) mitoribosomes, and (iii) mtDNA nucleoids are the main cellular consequences of ClpP absence. However, the sequence of these events and their validity in human remain unclear. Here, we studied global proteome profiles to define ClpP substrates among mitochondrial ClpX interactors, which accumulated consistently in ClpP-null mouse embryonal fibroblasts and brains. Validation work included novel ClpP-mutant patient fibroblast proteomics. ClpX co-accumulated in mitochondria with the nucleoid component POLDIP2, the mitochondrial poly(A) mRNA granule element LRPPRC, and tRNA processing factor GFM1 (in mouse, also GRSF1). Only in mouse did accumulated ClpX, GFM1, and GRSF1 appear in nuclear fractions. Mitoribosomal accumulation was minor. Consistent accumulations in murine and human fibroblasts also affected multimerizing factors not known as ClpX interactors, namely, OAT, ASS1, ACADVL, STOM, PRDX3, PC, MUT, ALDH2, PMPCB, UQCRC2, and ACADSB, but the impact on downstream metabolites was marginal. Our data demonstrate the primary impact of ClpXP on the assembly of proteins with nucleic acids and show nucleoid enlargement in human as a key consequence.
Human RNF213, which encodes the protein mysterin, is a known susceptibility gene for moyamoya disease (MMD), a cerebrovascular condition with occlusive lesions and compensatory angiogenesis. Mysterin mutations, together with exposure to environmental trigger factors, lead to an elevated stroke risk since childhood. Mysterin is induced during cell stress, to function as cytosolic AAA+ ATPase and ubiquitylation enzyme. Little knowledge exists, in which context mysterin is needed. Here, we found that genetic ablation of several mitochondrial matrix factors, such as the peptidase ClpP, the transcription factor Tfam, as well as the peptidase and AAA+ ATPase Lonp1, potently induces Rnf213 transcript expression in various organs, in parallel with other components of the innate immune system. Mostly in mouse fibroblasts and human endothelial cells, the Rnf213 levels showed prominent upregulation upon Poly(I:C)-triggered TLR3-mediated responses to dsRNA toxicity, as well as upon interferon gamma treatment. Only partial suppression of Rnf213 induction was achieved by C16 as an antagonist of PKR (dsRNA-dependent protein kinase). Since dysfunctional mitochondria were recently reported to release immune-stimulatory dsRNA into the cytosol, our results suggest that mysterin becomes relevant when mitochondrial dysfunction or infections have triggered RNA-dependent inflammation. Thus, MMD has similarities with vasculopathies that involve altered nucleotide processing, such as Aicardi-Goutières syndrome or systemic lupus erythematosus. Furthermore, in MMD, the low penetrance of RNF213 mutations might be modified by dysfunctions in mitochondria or the TLR3 pathway.
Depletion of yeast/fly Ataxin-2 rescues TDP-43 overexpression toxicity. In mouse models of Amyotrophic Lateral Sclerosis via TDP-43 overexpression, depletion of its ortholog ATXN2 mitigated motor neuron degeneration and extended lifespan from 25 days to >300 days. There is another ortholog in mammals, named ATXN2L (Ataxin-2-like), which is almost uncharacterized but also functions in RNA surveillance at stress granules. We generated mice with Crispr/Cas9-mediated deletion of Atxn2l exons 5-8, studying homozygotes prenatally and heterozygotes during aging. Our novel findings indicate that ATXN2L absence triggers mid-gestational embryonic lethality, affecting female animals more strongly. Weight and development stages of homozygous mutants were reduced. Placenta phenotypes were not apparent, but brain histology showed lamination defects and apoptosis. Aged heterozygotes showed no locomotor deficits or weight loss over 12 months. Null mutants in vivo displayed compensatory efforts to maximize Atxn2l expression, which were prevented upon nutrient abundance in vitro. Mouse embryonal fibroblast cells revealed more multinucleated giant cells upon ATXN2L deficiency. In addition, in human neural cells, transcript levels of ATXN2L were induced upon starvation and glucose and amino acids exposure, but this induction was partially prevented by serum or low cholesterol administration. Neither ATXN2L depletion triggered dysregulation of ATXN2, nor a converse effect was observed. Overall, this essential role of ATXN2L for embryogenesis raises questions about its role in neurodegenerative diseases and neuroprotective therapies.