610 Medizin und Gesundheit
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The proliferative stimulus of the epidermal growth factor (EGF) in human epithelial cells is mediated by its binding to the external domain of the EGF receptor (EGF-R). The purpose of this study was to investigate whether growth arrest of tumors treated with anti-EGFR MAb (EMD 55900) was dependent on EGF-R expression and distinct histopathologic criteria of those neoplasms. Nine different adenocarcinomas, squamous cell carcinomas and two neoplastic epithelial cell lines (A431 and Detroit 562), which were characterized by high EGF-R expression, were xenotransplanted onto NMRI-nu/nu mice and treated with an anti-EGF-R antibody (EMD 55900). Results revealed that EGF-R expression and distinct histopathologic growth patterns play an important role for the therapeutic effect of the EGF-R antibody treatment. Tumors with high epithelial cellularity and little connective tissue responded to EMD 55900 treatment to a greater degree of growth reduction than tumors with lower cellularity. These results will be helpful for evaluation of patients who would benefit from tumor therapy with anti-EGF-R antibody.
The substantia nigra is not the induction site in the brain of the neurodegenerative process that underlies Parkinson’s disease. Instead, the results of this semiquantitative study of 30 autopsy cases with incidental Lewy body pathology indicate that Parkinson’s disease in the brain commences with the formation of the very first immunoreactive Lewy neurites and Lewy bodies in noncatecholaminergic visceromotor neurons of the dorsal glossopharyngeusvagus complex, in projection neurons of the intermediate reticular zone, and in specific nerve cell types of the gain setting system (coeruleussubcoeruleus complex, caudal raphe nuclei, gigantocellular reticular nucleus), olfactory bulb, olfactory tract, and/or anterior olfactory nucleus in the absence of nigral involvement. The topographical parcellation of the nuclear grays described here is based upon known architectonic analyses of the human brain stem and takes into consideration the pigmentation properties of a few highly susceptible nerve cell types involved in Parkinson’s disease. In this sample and in all 58 ageand gendermatched controls, Lewy bodies and Lewy neurites do not occur in any of the known telencephalic Parkinson’s disease predilection sites (hippocampal formation, temporal mesocortex, proneocortical cingulate areas, amygdala, basal nucleus of Meynert, interstitial nucleus of the diagonal band of Broca, hypothalamic tuberomamillary nucleus).
Die Beschäftigung mit Muskarinrezeptoren reicht bis in das vergangene Jahrhundert zurück als, in Folge der verschiedenen Wirkungen des Neurotransmitters Acetylcholin, einerseits Nikotin- und andererseits Muskarinrezeptoren sowie deren Subtypen entdeckt und charakterisiert werden konnten. Aufgrund der weiten Verbreitung von Muskarinrezeptoren innerhalb des zentralen und peripheren Nervensystems sowie in entsprechend innervierten Organen sind diese nach wie vor als Target für bestimmte klinische Indikationen von großem Interesse. Besonders im Bereich der chronisch obstruktiven Atemwegserkrankungen (COPD) sind Bronchodilatoren Mittel der Wahl. Obwohl die derzeitige Behandlungsstrategie im wesentlichen auf dem Einsatz des unselektiven muskarinischen Antagonisten Ipratropiumbromid, allein oder in Kombination mit einem kurzwirksamen b2-Sympathomimetikum, beruht, ist ihr Einsatz aufgrund der dabei auftretenden unerwünschten Nebenwirkungen limitiert. Neben M3- Rezeptoren findet man in der menschlichen Lunge auch präsynaptische M2- Rezeptoren, deren Blockade zu einem Anstieg der Acetylcholinfreisetzung führt. Demzufolge würde die Entwicklung eines hochselektiven und/oder langwirksamen muskarinischen M3-Rezeptorantagonisten einen großen Fortschritt für die Behandlung von Patienten mit COPD und auch Asthma bedeuten. Untersuchung der Stereoisomere des Glycopyrroniumbromids und der entsprechenden tertiären Analoga: Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden sowohl die vier reinen Stereoisomere des Glycopyrroniumbromids als auch die entsprechenden vier tertiären Analoga untersucht. Bislang wird das Diastereomerengemisch (RS/SR), das als RobinulÒ im Handel ist, vorwiegend als Antisialagogum in der Prämedikation der Narkose oder als Spasmolytikum therapeutisch eingesetzt. Die molekulare Struktur des Glycopyrroniumbromids weist zwei Chiralitätszentren auf, woraus sich vier stereoisomere Verbindungen ergeben. Die pharmakologische Untersuchung sowohl der quartären als auch der korrespondierenden tertiären Isomere in den funktionellen Standardmodellen, Kaninchen-Vas-deferens für M1-Rezeptoren, linker Vorhof des Meerschweinchenherzens für M2-Rezeptoren und die Längsmuskulatur des Meerschweinchenileum für M3-Rezeptoren, ergab, dass sich alle Verbindungen an den untersuchten Muskarinrezeptorsubtypen als potente Antagonisten verhielten. Ihre Rezeptorselektivität war jedoch relativ gering, wobei im Allgemeinen die niedrigste Affinität zum M2-Rezeptor beobachtet wurde. Innerhalb der Stereoisomeren zeigten die (R/R')- und (S/R')-konfigurierten Verbindungen den stärksten, die (S/S')-konfigurierten Isomere hingegen den geringsten antagonistischen Effekt. Diese Ergebnisse konnten durch Radioligand- Bindungsstudien bestätigt werden. Bemerkenswert war jedoch, dass insbesondere am M3-Rezeptor eine extrem langsame Dissoziation der Substanzen vom Rezeptor festgestellt wurde. Verbunden mit der hohen Affinität und der in Bindungsstudien ermittelten Dissoziationshalbwertszeit von 120 min könnte das quartäre (R/R')-konfigurierte Stereoisomer des Glycopyrroniumbromids eine geeignete Alternative zur Behandlung der COPD darstellen: Die lange Halbwertszeit sollte eine Einmalgabe pro Tag erlauben und somit die Patientencompliance erhöhen, die hohe Affinität eine geringe Dosierung ermöglichen und die kinetische Selektivität' sowie die quartäre Struktur könnten zur Minimierung unerwünschter Nebenwirkungen führen. Aufgrund dieser Vorteile wurde die Substanz patentiert und der pharmazeutischen Industrie für weiterführende Untersuchungen zur Verfügung gestellt. Untersuchungen an der Längsmuskulatur des Meerschweinchenileum in Hinblick auf die Verteilung von P2-Rezeptoren: Aufgrund der Pionierarbeit, die Ende der 70er Jahre von Burnstock und seinen Mitarbeitern geleistet wurde, wandelte sich das Bild von ATP als einer Energiequelle der Zelle zu einem Neurotransmitter ubiquitären Vorkommens mit entsprechenden Zielstrukturen, den P2-Rezeptoren. Inzwischen ist allgemein anerkannt, dass zwischen metabotropen P2Y-Rezeptoren und ionotropen P2X- Rezeptoren unterschieden werden kann. Mit Hilfe von Klonierungstechniken konnte diese Klassifizierung validiert und außerdem eine Vielzahl unterschiedlicher Subtypen identifiziert werden. Bis heute wurden sieben P2X- (P2X1-7) und sechs P2Y- Rezeptorsubtypen (P2Y1, P2Y2, P2Y4, P2Y6, P2Y11, P2Y12) kloniert und pharmakologisch charakterisiert. Sie gelten unumstritten als Vertreter der P2-Rezeptorfamilie. Heute besteht eine der größten Herausforderungen auf diesem sich explosionsartig expandierendem Gebiet darin, die geklonten P2-Rezeptoren mit den verschiedenen physiologischen Antworten, die durch native P2-Rezeptoren vermittelt werden, in Einklang zu bringen. Da die Längsmuskulatur des Meerschweinchenileum ein bekanntes Modell, z.B. für Untersuchungen an Muskarinrezeptoren, darstellt, war das Ziel der vorliegenden Arbeit, dieses Modell in Bezug auf die Verteilung von P2-Rezeptoren hin zu untersuchen. Neben Agonisten, die eine Präferenz für entweder ionotrope (a,b-meATP) oder metabotrope (ADPbS) P2-Rezeptoren aufweisen, wurden im wesentlichen eine Reihe gut untersuchter Antagonisten mit zum Teil hoher Affinität für einen Rezeptorsubtyp für die funktionellen Untersuchungen verwendet. Die neuronale Lokalisation des P2X-Rezeptors konnte durch die komplette Aufhebung der durch a,b-meATP-vermittelten Kontraktionen nach Zugabe von TTX charakterisiert werden. Die ebenfalls fast vollständige Hemmung der Kontraktion nach Einsatz von Atropin wies auf einen indirekten, durch Acetylcholin vermittelten Effekt hin. Aufgrund dieser Beobachtungen wurden sämtliche Versuche mit P2-Antagonisten unter Zusatz von 70 µM Physostigmin in der Nährlösung durchgeführt. Die eingesetzten Antagonisten Suramin, NF023 und NF279 erwiesen sich als kompetitive Antagonisten, während PPADS neben der Rechtsverschiebung einen Maximumabfall der Agonistenkurven bewirkte. Ein Vergleich der funktionell ermittelten pA2-Werte mit den Wirkstärken an rekombinanten P2-Rezeptoren von Ratte und Mensch lässt vermuten, dass es sich hierbei um einen P2X3- Rezeptorsubtyp handelt, der über die Freisetzung von Acetylcholin eine Kontraktion der glatten Muskulatur über einen indirekten Mechanismus auslöst. Da sich P2X-Rezeptoruntereinheiten neben homomeren auch zu heteromeren, funktionell aktiven Kanälen vereinen können, könnte es sich bei dem vorliegenden soma-dendritischen P2X-Rezeptor aber auch um ein Heteromer handeln, bei dem der P2X3-Rezeptor den Phänotyp bestimmt. Solange noch keine eindeutige Identifizierung dieses Rezeptors speziesspezifisch auf molekularer Ebene erfolgt ist, sollte man deshalb die Bezeichnung P2X3(-ähnlicher)-Rezeptor verwenden. Es konnte gezeigt werden, dass eine Stimulation des präsynaptischen P2X3(- ähnlichen)-Rezeptors zur Ausschüttung von Acetylcholin führt, das wiederum postsynaptisch einen kontraktionsvermittelnden Muskarinrezeptor aktiviert. Um zu beweisen, dass es sich dabei um denselben Muskarinrezeptorsubtyp handelt, der bereits auf direktem Weg durch APE oder mittels EFS als M3-Rezeptor charakterisiert werden konnte, wurden die Affinitäten muskarinischer Antagonisten als Kriterien herangezogen. Die erhaltenen Korrelationen wiesen eindeutig darauf hin, dass dieser postsynaptisch im GPI lokalisierte Muskarinrezeptor dem nativen und rekombinanten, kontraktionsvermittelnden M3-Rezeptorsubtyp entspricht. Durch Zugabe von ADPbS konnten im GPI Kontraktionen ausgelöst werden, die allerdings mit TTX und Atropin nur zum Teil gehemmt wurden. Diese Beobachtungen führten zu der Erkenntnis, dass postsynaptisch P2Y-Rezeptoren lokalisiert sind. Ihre Subtypcharakterisierung erfolgte unter Zusatz von 0.3 µM Atropin in der Nährlösung, um den Einfluss der neuronalen P2X3-Rezeptoren zu unterbinden. Suramin, NF023 und NF279 zeigten wiederum einen kompetitiven Antagonismus gegen ADPbS, während PPADS auch hier eine Rechtsverschiebung mit Maximumdepression der Agonistenkurve hervorrief. Ein erneuter Vergleich mit beschriebenen Affinitätswerten von rekombinanten P2- Rezeptoren ließ den Schluss zu, dass der im GPI postsynaptisch gefundene P2Y- Rezeptor Eigenschaften des P2Y1-Rezeptorsubtyps aufweist. Eine Bestätigung dafür gaben außerdem die P2Y1-selektiven Bisphosphate A3P5P und MRS2179, obgleich sie geringere pIC50-Werte aufzeigten als in der Literatur beschrieben. Mit der Charakterisierung des neuronalen P2X3-Rezeptors und des postsynaptischen P2Y1-Rezeptors ist das GPI ein bisher einzigartiges funktionelles pharmakologisches Modell, in dem beide P2-Rezeptorsubtypen durch Einsatz des jeweiligen Agonisten, a,b-meATP oder ADPbS, pharmakologisch isoliert werden können. Charakterisierung von P2-Rezeptoren in der Längsmuskulatur des Rattenileum: Eine im Vergleich zum GPI gänzlich andere Situation zeigte sich im RI. Die getesteten P2-Agonisten ADPbS, a,b-meATP, a,b-meADP und ATPgS erzeugten Kontraktionen im untersuchten Gewebe, wobei sich a,b-meATP als effektivster Agonist erwies. Im Unterschied zum GPI führte eine wiederholte Gabe von a,b- meATP allerdings nicht zu einer Desensibilisierung des Rezeptors. Die durch Zugabe von TTX und Atropin erreichte Kontraktionshemmung lässt auf das Vorhandensein von sowohl prä- als auch postsynaptischen P2X-Rezeptoren schließen. Eine Trennung der durch diese Rezeptoren hervorgerufenen Effekte war im funktionellen Experiment jedoch nicht durchführbar. Keinerlei Effekt zeigte allerdings der Zusatz von TTX und Atropin auf die durch ADPbS ausgelösten Kontraktionen. Suramin, NF023 und PPADS erwiesen sich als sehr schwache Antagonisten an diesem Präparat. Auffällig war hingegen, dass die durch den Antagonisten verschobenen Kurven jeweils steiler und im Maximum höher waren als die Kontroll-Agonistenkurve. Man kann also hier nur spekulieren, dass durch die Antagonisten zunächst ein relaxationsvermittelnder Rezeptor geblockt wurde und in Folge nur noch der Effekt des kontraktionsvermittelnden Rezeptors sichtbar war. Obwohl Gewebe der Ratte häufig als funktionelle Modelle in der experimentellen Pharmakologie eingesetzt werden, konnten auf Grund fehlender subtypselektiver Agonisten und Antagonisten die kontraktionsvermittelnden P2-Rezeptorsubtypen im RI nicht identifiziert werden. Des weiteren zeigt ein Vergleich mit dem GPI, dass bedeutende Unterschiede bei der Verwendung gleichen Gewebes zweier verschiedener Spezies existieren können, die bei der vergleichenden Betrachtung von Affinitätswerten von Agonisten und Antagonisten zur Charakterisierung von Rezeptorsubtypen beachtet werden müssen.
We here report the complete nucleotide sequence of the 47.9 kb mitochondrial (mt) genome from the obligate aerobic yeast Yarrowia lipolytica. It encodes, all on the same strand, seven subunits of NADH: ubiquinone oxidoreductase (ND1-6, ND4L), apocytochrome b (COB), three subunits of cytochrome oxidase (COX1, 2, 3), three subunits of ATP synthetase (ATP6, 8 and 9), small and large ribosomal RNAs and an incomplete set of tRNAs. The Y. lipolytica mt genome is very similar to the Hansenula wingei mt genome, as judged from blocks of conserved gene order and from sequence homology. The extra DNA in the Y. lipolytica mt genome consists of 17 group 1 introns and stretches of A+Trich sequence, interspersed with potentially transposable GC clusters. The usual mould mt genetic code is used. Interestingly, there is no tRNA able to read CGN (arginine) codons. CGN codons could not be found in exonic open reading frames, whereas they do occur in intronic open reading frames. However, several of the intronic open reading frames have accumulated mutations and must be regarded as pseudogenes. We propose that this may have been triggered by the presence of untranslatable CGN codons. This sequence is available under EMBL Accession No. AJ307410.
UICC classification accurately predicts overall survival but not recurrence-risk. We report here data of overall and first site-specific recurrence following curative surgery useful for the development of recurrence-oriented preventive target therapies. Patients who underwent resection for gastric cancer were stratified according to curability of surgery [curative (R0) vs non-curative resection], extent of surgery [limited (D1) vs extended (D2) node dissection] and pathological nodal/serosal status. The intent-to-treat principle, log-rank test and Cox regression analysis were used for statistical analysis of time-to-event (recurrence, death) endpoints. Curative resection only produced a chance of cure whereas survival was very poor following non-curative resection (P < 0.0001). For D2 R0 subgroup of patients, a pathological serosa and a node state-based classification into three groups, proved to be of clinical implication. Risk of recurrence after a median follow-up of 92 months was low among patients with both serosa and node-negative cancer (first group; 11%), moderate among those with either serosa or node-positive cancer (second group; 53%) and very high among those with both serosa and node-positive cancer (third group; 83%). In multivariate analysis, the relative risks of recurrence and death from gastric cancer among patients in the second and third groups, as compared to those in the first, were 7.07 (95% CI, 2.36–21.17; P = 0.0002) and 16.19 (95% CI, 5.76–45.54; P < 0.0001) respectively. First site-specific recurrence analysis revealed: low rate of loco-regional recurrence alone (12%), serosa state determinant factor of the site-recurrence (peritoneal for serosa-positive and haematogenous for serosa-negative cancers) and dramatic increase of all types of recurrence by the presence of nodal metastases. Our findings demonstrate that a pathological serosa- and node-based classification is very simple and predicts accurately site-specific recurrence-risks. Furthermore they reveal that risk of recurrence following curative D2 surgery alone is low for serosa- and node-negative cancers, but very high in serosa- and node-positive cancers suggesting the need for new therapeutic strategies in this subgroup of patients.
An excess of the proinflammatory substance IL-18 is present in joints of patients with rheumatoid arthritis (RA), and expression of IL-18 receptor (IL-18R) regulates IL-18 bioactivity in various cell types. We examined the expression of IL-18R alpha-chain and beta-chain and the biologic effects of IL-18 in fibroblast-like synoviocytes (FLS) after long-term culture. The presence of both IL-18R chains was a prerequisite for IL-18 signal transduction in FLS. However, all FLS cultures studied were either resistant or barely responsive to IL-18 stimulation as regards cell proliferation, expression of adhesion molecules ICAM-1 and vascular cell adhesion molecule (VCAM)-1, and the release of interstitial collagenase and stromelysin, IL-6 and IL-8, prostaglandin E2, or nitric oxide. We conclude that the presence of macrophages or IL-18R+ T cells that can respond directly to IL-18 is essential for the proinflammatory effects of IL-18 in synovitis in RA. Open Access: Published: 14 November 2001 © 2002 Möller et al., licensee BioMed Central Ltd (Print ISSN 1465-9905; Online ISSN 1465-9913)
GProteingekoppelte Rezeptoren (GPCRs) stellen eine der größten in der Natur vorkommenden Proteinfamilien dar (Watson and Arkinstall, 1994). GPCRs sind plasmamembranständige Proteine, die mit heterotrimären GProteinen interagieren und eine Vielzahl an Signaltransduktionswegen aktivieren. Trotz der strukturellen Vielfalt der an GPCRs angreifenden Liganden stimulieren die meisten GPCRs nur eine begrenzte Anzahl strukturell sehr ähnlicher GProteine (Hedin et al., 1993; Conklin and Bourne, 1993). Die Aufklärung der molekularen Mechanismen, die dieser Rezeptor/GProteinKopplungsselektivität zugrunde liegen, ist von fundamentaler Wichtigkeit für das Verständnis zellulärer Signaltransduktion. Ausführliche StrukturFunktionsanalysen verschiedener Neurotransmitter rezeptoren, einschließlich der Muskarinrezeptoren (Wess, 1996) und adrenergen Rezeptoren (Dohlman et al., 1991; Savarese and Fraser, 1992; Strader et al., 1994), haben einen beträchtlichen Beitrag zur Identifizierung der strukturellen Elemente, die für die GProteinKopplungsselektivität dieser Rezeptorgruppe verantwortlich sind, geleistet. Im Gegensatz dazu ist bisher noch weitgehend ungeklärt, welche molekularen Mechanismen der Kopplungsselektivität von GPCRs, die durch Peptidliganden aktiviert werden, zugrunde liegen. Das Ziel dieser Arbeit war daher, molekulare Grundlagen der GProtein Kopplungsselektivität von PeptidGPCRs näher zu untersuchen und aufzuklären. Die Vasopressinrezeptorfamilie unterscheidet sich von nahezu allen anderen PeptidGPCRs darin, daß die einzelnen Rezeptorsubtypen deutlich unterschiedliche GProtein Kopplungspräferenzen aufweisen. Die V1a und V1bVasopressinrezeptoren stimulieren selektiv GProteine der Gq/11 Familie, was zur Aktivierung von PhospholipaseCbeta-Isomeren führt. Im Gegensatz dazu koppelt der V2Vasopressinrezeptor vornehmlich an das GProtein G s , was in einem Anstieg an intrazellulärem cAMP resultiert. Daher stellen die Vasopressinrezeptorsubtypen ein attraktives Modellsystem zum Studium der Peptid GPCRRezeptordomänen, die für die selektive GProteinAktivierung verantwortlich sind, dar. Als Modellsystem für diese Arbeit diente primär der V2Vasopressinrezeptor. Molekulare Faktoren, die die Gs Kopplungsselektivität des V2 Vasopressinrezeptors bestimmen. Eine frühere Studie zeigte, daß die Gegenwart der V1aRezeptorsequenz in der zweiten intrazellulären (i2) Schleife notwendig war, um den Wildtyp V1a und V1a/V2 Rezeptorchimären effizient an Gq/11 Proteine zu koppeln (Liu and Wess, 1996). Effiziente Interaktionen zwischen Wildtyp V2 oder V1a/V2Rezeptorchimären und dem GProtein G s waren hingegen hauptsächlich von V2Rezeptorsequenzen in der dritten intrazellulären (i3) Schleife abhängig. Um die molekularen Grundlagen der Gs Kopplungsselektivität des V2Rezeptors näher zu untersuchen, wurden zunächst klassische Mutagenesetechniken (zielgerichtete Mutagenese'') angewandt. Definierte V2Rezeptorsegmente (oder einzelne Aminosäuren) wurden in den V1aRezeptor transferiert, und die resultierenden HybridVasopressinrezeptoren wurden anschließend in funktionellen Studien auf ihre Fähigkeit, hormonabhängig intrazelluläre cAMP Konzentrationen zu steigern (G s vermittelt), getestet. Diese Strategie schien besonders geeignet, da die Aktivierung des V1aWildtyprezeptors nahezu keine Auswirkungen auf intrazelluläre cAMPSpiegel hat. Wie bereits erwähnt, ist die effiziente Kopplung des V2Rezeptors an das Gs Protein vornehmlich von V2Rezeptorsequenzen in der i3Schleife abhängig (Liu and Wess, 1996). Eine V1aRezeptormutante, deren i3Schleife durch die homologe V2 Rezeptorsequenz ersetzt worden war, war in der Lage, effizient mit Gs zu interagieren. Die Fähigkeit dieser Rezeptormutante, Gs zu aktivieren, war jedoch im Vergleich zum V2Wildtyprezeptor vermindert. Diese Beobachtung ließ die Vermutung zu, daß noch andere intrazelluläre V2Rezeptordomänen zur optimalen Gs Kopplung notwendig sind. Daher wurde zunächst eine Reihe von V1a/V2Rezeptorchimären erzeugt, die den Beitrag der zweiten (i2) und vierten intrazellulären (i4) Rezeptordomäne zur V2 Rezeptor/G s Kopplungsselektivität klären sollten. Funktionelle Untersuchungen der resultierenden HybridRezeptormutanten in Säugetierzellen (COS7) zeigten, daß ein kurzes Segment im Nterminalen Abschnitt der i4Domäne einen deutlichen Beitrag zur V2Rezeptor/G s Kopplungsselektivität leistet. Eine V1aRezeptormutante, welche in der i3Schleife und dem Nterminalen Segment der i4Domäne (Ni4) homologe V2 Rezeptorsequenzen enthielt, zeigte ein funktionelles Profil (EC 50 und E max ), welches mit dem V2Wildtyprezeptor nahezu deckungsgleich war. Anschließend wurden strukturelle Elemente innerhalb der i3Schleife näher untersucht. Funktionelle Analysen zeigten, daß der Nterminale Abschnitt der i3Schleife weitgehend das GProteinKopplungsprofil des V2Rezeptors bestimmt. Eine Reihe von V1aRezeptormutanten wurde erzeugt, in denen kurze Segmente des Nterminalen Bereichs der i3Schleife mit der entsprechenden V2Rezeptorsequenz ausgetauscht wurden. Funktionelle Untersuchungen ergaben, daß ein Aminosäurepaar (Gln225, Val226) und triplet (Phe229, Arg 230, Glu231) am Beginn der i3Schleife des V2 Rezeptors für die effiziente Aktivierung von Gs von entscheidender Bedeutung sind. Durch Punktmutationen in diesem Bereich wurden zwei polare Aminosäuren, Gln225 und Glu231, identifiziert, die für die effiziente V2Rezeptor/G s Interaktion essentiell sind. Untersuchungen mit anderen GPCRKlassen (Dohlman et al., 1991; Savarese and Fraser, 1992; Strader et al., 1994; Wess, 1996) haben ebenfalls gezeigt, daß dem N Terminus der i3Schleife eine besondere Rolle im Rezeptor/GProteinKopplungsprozeß zukommt. In diesen Studien wird berichtet, daß vornehmlich hydrophobe und ungeladene Aminosäuren Schlüsselrollen in der rezeptorvermittelten GProteinAktivierung einnehmen. Die hier beschriebenen Untersuchungen hingegen ergaben, daß zwei polare/geladene Aminosäuren, Gln225 und Glu231, für die V2Rezeptor/G s Kopplung von besonderer Wichtigkeit sind und zeigen daher, daß die Rezeptor/GProtein Kopplungsselektivität nicht auf ausschließlich hydrophoben Wechselwirkungen beruht. Desweiteren konnte beobachtet werden, daß die Länge der i3Schleife die Effizienz, mit der der V2Rezeptor GProteine der Gs Klasse zu aktivieren vermag, beeinflußen kann. Die V1a und V2Rezeptoren weisen unterschiedlich lange i3 Schleifen auf (die i3Schleife des V2Rezeptors ist 13 Aminosäuren kürzer als die des V1aRezeptors). Eine V1aRezeptormutante, deren Nterminaler Abschnitt der i3 Schleife durch homologe V2Rezeptorsequenz ersetzt wurde, konnte deutlich effizienter mit Gs interagieren, wenn der mittlere Abschnitt der i3Schleife um elf Aminosäuren verkürzt wurde. Gleichermaßen konnte die effiziente Kopplung bestimmter V1a/V2Hybridrezeptoren an Gs durch Einfügen von elf Aminosäuren in den zentralen Bereich der i3Schleife deutlich gehemmt werden. Diese Ergebnisse legen nahe, daß der zentrale Bereich der i3Schleife die Rezeptor/GProteinKopplungsselektivität beeinflussen kann, obgleich diese Rezeptordomäne vermutlich nicht direkt mit dem GProtein interagiert. Es ist denkbar, daß die Länge der i3Schleife den Zugang des GProteins zu funktionell wichtigen Rezeptordomänen, z.B. Aminosäuren im Bereich der fünften Transmembrandomäne (TM V) und der i3Schleife, reguliert. Identifizierung einzelner Aminosäuresubstitutionen und Aminosäuredeletionen, die die GProteinKopplungsselektivität des V2Rezeptors beeinflussen: Einsatz von Hefeexpressionstechnologie und zufallsgerichteter Mutagenese (random mutagenesis'') Im zweiten Teil dieser Arbeit wurden Hefe(Saccharomyces cerevisiae) Expressionstechnologien angewandt, um StrukturFunktionsanalysen des V2Rezeptors zu erleichtern und Beschränkungen klassischer Mutagenesetechniken zu überwinden. Der V2Wildtyprezeptor und verschiedene GProteinchimären aus Hefe und SäugetierGalpha Untereinheiten wurden in genetisch modifizierten Hefelinien, deren Zellwachstum von effizienter Rezeptor/GProteinKopplung abhängig war, coexprimiert. In diesem System aktiviert produktive Rezeptor/GProteinKopplung den HefeMAPKinase/Pheromon Signaltransduktionsweg. Dies führt zur Transkription des FUS1HIS3Reportergens und somit zur Expression von His3Protein, was den Histidinauxotrophen (his3) Hefelinien ermöglicht, in histidinfreiem Medium zu wachsen (Pausch et al., 1998). Es konnte gezeigt werden, daß heterolog exprimierte V2Rezeptoren weder mit der HefeGProtein alphaUntereinheit (Gpa1p) noch mit einem mutierten Gpa1Protein, in dem die Cterminalen fünf Aminosäuren gegen homologe Galpha q Sequenz ausgetauscht worden waren (Gq5), effizient interagierten. Im Gegensatz dazu erwies sich die Interaktion zwischen dem V2 Rezeptor und einem mutierten Gpa1Protein, dessen Cterminale fünf Aminosäuren die homologe Galpha s Sequenz enthielten (Gs5), als hocheffizient. Diese Beobachtungen zeigten, daß der V2Rezeptor im Hefesystem sein physiologisches Kopplungsprofil beibehielt. Zur weiteren Validierung des Hefeexpressionssystems wurden die G q/11 gekoppelten M 1 , M 3 und M 5 Muskarinrezeptoren und verschiedene mutierte Vasopressin und M 3 Muskarinrezeptoren mit veränderten funktionellen Eigenschaften heterolog in Hefe exprimiert. Funktionelle Analysen zeigten, daß die Wildtyprezeptoren und die verschiedenen Rezeptormutanten in Hefe und Säugetierzellen ähnliche Phänotypen aufwiesen. Um zu untersuchen, weshalb der V2Rezeptor nicht effizient an GProteine der Gq/11 Familie koppelt, sollte der in Hefe exprimierte V2Rezeptor zufallsgerichteter Mutagenese (random mutagenesis'') unterzogen und Mutanten mit veränderten G ProteinKopplungeigenschaften isoliert werden. Im speziellen wurde die i2Schleife untersucht, da eine frühere Studie gezeigt hatte, daß vornehmlich die i2Schleife des V1a Rezeptors für die V1aRezeptor/G q/11 Kopplungsselektivität verantwortlich ist (Liu and Wess, 1996). Mittels zufallsgerichteter Mutagenesetechnik wurde in Hefe eine Bibliothek von V2Rezeptormutanten erzeugt, deren i2Schleife Mutationen mit einer Mutageneserate von ungefähr 10% (auf der Nukleotidebene) enthielt. Anschließend wurden in einem Selektionsverfahren (screen'') 30 000 V2Rezeptormutanten auf ihre Fähigkeit, mit Gq5 zu interagieren, überprüft. Es konnten vier V2Rezeptormutanten isoliert werden, welche effizient an Gq5 (jedoch nicht an HefeGpa1p) koppelten. Funktionelle Untersuchungen mit diesen und anderen mittels zielgerichteter Mutagenese erzeugter V2Rezeptormutanten zeigten, daß die Substitution einer einzigen Aminosäure (Met145) im zentralen Bereich der i2Schleife beträchtliche Auswirkungen auf die Rezeptor/GProteinKopplungsselektivität hatte. Die Fähigkeit des V2Rezeptors, produktiv mit Gq5 zu interagieren, war von der Anwesenheit relativ großer, hydrophober Aminosäuren wie Leucin und Tryptophan abhängig. Austausch von Met145 mit kleinen Aminosäuren wie Glycin oder Alanin erlaubte dem V2Rezeptor nicht, Gq5 zu aktivieren. Interessanterweise interagierten alle V2Rezeptormutanten, die eine Met145 Punktmutation aufwiesen, mit Gs5 ähnlich effizient wie der V2Wildtyprezeptor. Die Unfähigkeit der V2(Met145Gly) und V2(Met145Ala)Rezeptoren, Gq5 zu aktivieren, beruht daher nicht auf einem Faltungsdefizit. Gleichermaßen basierte die Fähigkeit der V2(Met145Trp) und V2(Met145Leu)Rezeptoren, produktiv an Gq5 zu koppeln, nicht auf der Überexpression von Rezeptorprotein. Diese Ergebnisse zeigen, daß die chemische Eigenschaft der Aminosäure an Position 145 die V2Rezeptor/GProtein Kopplungsselektivität reguliert. Interessanterweise befindet sich in allen anderen Subtypen der Vasopressin/OxytocinRezeptorfamilie (V1a, V1b, und Oxytocin Rezeptoren), welche selektiv an GProteine der G q/11 Klasse gekoppelt sind, ein Leucin an der Stelle, die zu Met145 (V2Rezeptorsequenz) homolog ist. Eine der vier ursprünglich isolierten V2Rezeptormutanten enthielt neben verschiedenen Punktmutationen eine Deletion in Position Met145. In detaillierteren zielgerichteten MutageneseStudien wurden zwei V2Rezeptormutanten erzeugt, die alle drei GProteine (Gq5, Gs5 und Gpa1p) aktivieren konnten. Um zu untersuchen, ob ein generelles Verkürzen der i2Schleife um eine Aminosäure der Grund für die beobachtete Rezeptor/GProteinPromiskuität ist, wurden verschiedene V2Rezeptormutanten erzeugt, in denen einzelne Aminosäuren unmittelbar N und Cterminal von Met145 deletiert worden waren. Funktionelle Untersuchungen ergaben, daß die Deletion einzelner Aminosäuren Nterminal von Met145 (Ile141delta, Cys142delta, Arg143delta oder Pro144delta) in V2Rezeptormutanten resultierte, die nicht mit GProteinen interagieren konnten. RadioligandBindungsstudien zeigten, daß diese V2Rezeptormutanten keine V2Liganden binden konnten, was darauf schließen läßt, daß Deletionen einzelner Aminosäuren Nterminal von Met145 zu mißgefalteten Rezeptoren führen. Die Aminosäuren Ile141Pro144 befinden sich am Beginn der i2Schleife, unmittelbar neben der alphahelikalen zytoplasmatischen Verlängerung der dritten Transmembrandomäne (TM III) in der Nähe des hochkonservierten DRY(H)Motivs. Es ist denkbar, daß Aminosäuren innerhalb des Ile141Pro144Segments mit den zytoplasmatischen Abschnitten von TM III und/oder TM V interagieren und diese Wechselwirkungen die Rezeptorstruktur stabilisieren. Im Gegensatz dazu hatten Deletionen unmittelbar C terminal von Met145 (Leu146delta, Ala147delta, Tyr148delta oder Arg149delta) keinerlei Auswirkungen auf die Funktion des V2Rezeptors. Diese Aminosäuren befinden sich im zentralen Bereich der i2Schleife, der nicht mit den transmembranären Domänen des Rezeptorproteins interagieren kann.
Background: The existence of a constitutively expressed machinery for death in individual cells has led to the notion that survival factors repress this machinery and, if such factors are unavailable, cells die by default. In many cells, however, mRNA and protein synthesis inhibitors induce apoptosis, suggesting that in some cases transcriptional activity might actually impede cell death. To identify transcriptional mechanisms that interfere with cell death and survival, we combined gene trap mutagenesis with site-specific recombination (Cre/loxP system) to isolate genes from cells undergoing apoptosis by growth factor deprivation.
Results: From an integration library consisting of approximately 2 × 106 unique proviral integrations obtained by infecting the interleukin-3 (IL-3)-dependent hematopoietic cell line - FLOXIL3 - with U3Cre gene trap virus, we have isolated 125 individual clones that converted to factor independence upon IL-3 withdrawal. Of 102 cellular sequences adjacent to U3Cre integration sites, 17% belonged to known genes, 11% matched single expressed sequence tags (ESTs) or full cDNAs with unknown function and 72% had no match within the public databases. Most of the known genes recovered in this analysis encoded proteins with survival functions.
Conclusions: We have shown that hematopoietic cells undergoing apoptosis after withdrawal of IL-3 activate survival genes that impede cell death. This results in reduced apoptosis and improved survival of cells treated with a transient apoptotic stimulus. Thus, apoptosis in hematopoietic cells is the end result of a conflict between death and survival signals, rather than a simple death by default.
Signal transducer and activator of transcription 6 (STAT6) is a transcription factor that is activated by interleukin-4 (IL-4)-induced tyrosine phosphorylation and mediates most of the IL-4-induced gene expression. Transcriptional activation by STAT6 requires the interaction with coactivators like p300 and the CREB-binding protein (CBP). In this study we have investigated the function of the CBP-associated members of the p160/steroid receptor coactivator family in the transcriptional activation by STAT6. We found that only one of them, NCoA-1, acts as a coactivator for STAT6 and interacts directly with the transactivation domain of STAT6. The N-terminal part of NCoA-1 interacts with the far C-terminal part of the STAT6 transactivation domain but does not interact with the other members of the STAT family. This domain of NCoA-1 has a strong inhibitory effect on STAT6-mediated transactivation when overexpressed in cells, illustrating the importance of NCoA-1 for STAT6-mediated transactivation. In addition, we showed that both coactivators CBP and NCoA-1 bind independently to specific regions within the STAT6 transactivation domain. Our results suggest that multiple contacts between NCoA-1, CBP, and STAT6 are required for transcriptional activation. These findings provide new mechanistic insights into how STAT6 can recruit coactivators required for IL-4-dependent transactivation.
Toll-like receptors (TLRs) have been found to be key elements in pathogen recognition by the host immune system. Dendritic cells (DCs) are crucial for both innate immune responses and initiation of acquired immunity. Here we focus on the potential involvement of TLR ligand interaction in DC maturation. TLR2 knockout mice and mice carrying a TLR4 mutation (C3H/HeJ) were investigated for DC maturation induced by peptidoglycan (PGN), lipopolysaccharide (LPS), or lipoteichoic acids (LTAs). All stimuli induced maturation of murine bone marrow-derived DCs in control mice. TLR2−/− mice lacked maturation upon stimulation with PGN, as assessed by expression of major histocompatibility complex class II, CD86, cytokine, and chemokine production, fluorescein isothiocyanate-dextran uptake, and mixed lymphocyte reactions, while being completely responsive to LPS. A similar lack of maturation was observed in C3H/HeJ mice upon stimulation with LPS. DC maturation induced by LTAs from two different types of bacteria was severely impaired in TLR2−/−, whereas C3H/HeJ mice responded to LTAs in a manner similar to wild-type mice. We demonstrate that DC maturation is induced by stimuli from Gram-positive microorganisms, such as PGN and LTA, with similar efficiency as by LPS. Finally, we provide evidence that TLR2 and TLR4 interaction with the appropriate ligand is essential for bacteria-induced maturation of DCs.
Nitric oxide (NO) plays an important role in the regulation of the functional integrity of the endothelium. The intracellular reaction of NO with reactive cysteine groups leads to the formation of S-nitrosothiols. To investigate the regulation of S-nitrosothiols in endothelial cells, we first analyzed the composition of the S-nitrosylated molecules in endothelial cells. Gel filtration revealed that more than 95% of the detected S-nitrosothiols had a molecular mass of more than 5000 Da. Moreover, inhibition of de novosynthesis of glutathione using N-butyl-sulfoximine did not diminish the overall cellular S-NO content suggesting that S-nitrosylated glutathione quantitatively plays only a minor role in endothelial cells. Having demonstrated that most of the S-nitrosothiols are proteins, we determined the regulation of the S-nitrosylation by pro-inflammatory and pro-atherogenic factors, such as TNFα and mildly oxidized low density lipoprotein (oxLDL). TNFα and oxLDL induced denitrosylation of various proteins as assessed by Saville-Griess assay, by immunostaining with an anti-S-nitrosocysteine antibody, and by a Western blot approach. Furthermore, the caspase-3 p17 subunit, which has previously been shown to be S-nitrosylated and thereby inhibited, was denitrosylated by TNFα treatment suggesting thatS-nitrosylation and denitrosylation are important regulatory mechanisms in endothelial cells contributing to the integrity of the endothelial cell monolayer.
Aim: To study the transepithelial transport characteristics of the polyamine putrescine in human intestinal Caco-2 cell monolayers to elucidate the mechanisms of the putrescine intestinal absorption.
Methods: The transepithelial transport and the cellular accumulation of putrescine was measured using Caco-2 cell monolayers grown on permeable filters.
Results: Transepithelial transport of putrescine in physiological concentrations ( > 0.5 mM) from the apical to basolateral side was linear. Intracellular accumulation of putrescine was higher in confluent than in fully differentiated Caco-2 cells, but still negligible (less than 0.5%) of the overall transport across the monolayers in apical to basolateral direction.EGF enhanced putrescine accumulation in Caco-2 cells by four fold, as well as putrescine conversion to spermidine and spermine by enhancing the activity of S adenosylmethionine decarboxylase. However, EGF did not have any significant influence on putrescine flux across the Caco- 2 cell monolayers. Excretion of putrescine from Caco-2 cells into the basolateral medium did not exceed 50 picomoles, while putrescine passive flux from the apical to the basolateral chamber, contributed hundreds of micromoles polyamines to the basolateral chamber.
Conclusion: Transepithelial transport of putrescine across Caco-2 cell monolayers occurs in passive diffusion, and is not influenced when epithelial cells are stimulated to proliferate by a potent mitogen such as EGF.
The ratios of the oxidative phosphorylation complexes NADH:ubiquinone reductase (complex I), succinate:ubiquinone reductase (complex II), ubiquinol:cytochrome c reductase (complex III), cytochrome c oxidase (complex IV), and F1F0-ATP synthase (complex V) from bovine heart mitochondria were determined by applying three novel and independent approaches that gave consistent results: 1) a spectrophotometric-enzymatic assay making use of differential solubilization of complexes II and III and parallel assays of spectra and catalytic activities in the samples before and after ultracentrifugation were used for the determination of the ratios of complexes II, III, and IV; 2) an electrophoretic-densitometric approach using two-dimensional electrophoresis (blue native-polyacrylamide gel electrophoresis and SDS-polyacrylamide gel electrophoresis) and Coomassie blue-staining indices of subunits of complexes was used for determining the ratios of complexes I, III, IV, and V; and 3) two electrophoretic-densitometric approaches that are independent of the use of staining indices were used for determining the ratio of complexes I and III. For complexes I, II, III, IV, and V in bovine heart mitochondria, a ratio 1.1 +/- 0.2:1.3 +/- 0.1:3:6.7 +/- 0.8:3.5 +/- 0.2 was determined.
Angiogenesis is essential for tumor growth and progression. It has been demonstrated that tumor growth beyond a size 1 to 2 mm3 requires the induction of new vessels. Angiogenesis is regulated by several endogenous stimulators and inhibitors of endothelial cell migration, proliferation and tube formation. Under physiological conditions these mediators of endothelial cell growth are in balance and vessel growth is limited. In fact, within the angiogenic balance endothelial cell turnover is sufficient to maintain a functional vascular wall but does not allow vessel growth. Tumor growth an progression has successfully been correlated to the serum concentration of angiogenic mediators. Furthermore, the vascular density of tumor tissues could be correlated to the clinical course of the disease in several tumor entities. Within the last years several new mediators of endothelial cell growth have been isolated e.g. angiopoietin 1, angiopoietin 2, midkine, pleiotropin, leptin and maspin. In this review we discuss the mechanisms leading to tumor angiogenesis and describe some of the newer mediators of endothelial cell stimulation and inhibition.
Objectives: We sought to investigate whether statin therapy affects the association between preprocedural C-reactive protein (CRP) levels and the risk for recurrent coronary events in patients undergoing coronary stent implantation.
Background: Low-grade inflammation as detected by elevated CRP levels predicts the risk of recurrent coronary events. The effect of inflammation on coronary risk may be attenuated by statin therapy.
Methods: We investigated a potential interrelation among statin therapy, serum evidence of inflammation, and the risk for recurrent coronary events in 388 consecutive patients undergoing coronary stent implantation. Patients were grouped according to the median CRP level (0.6 mg/dl) and to the presence of statin therapy.
Results: A primary combined end point event occurred significantly more frequently in patients with elevated CRP levels without statin therapy (RR [relative risk] 2.37, 95% CI [confidence interval] [1.3 to 4.2]). Importantly, in the presence of statin therapy, the RR for recurrent events was significantly reduced in the patients with elevated CRP levels (RR 1.27 [0.7 to 2.1]) to about the same degree as in patients with CRP levels below 0.6 mg/dl and who did not receive statin therapy (RR 1.1 [0.8 to 1.3]).
Conclusions: Statin therapy significantly attenuates the increased risk for major adverse cardiac events in patients with elevated CRP levels undergoing coronary stent implantation, suggesting that statin the rapy interferes with the detrimental effects of inflammation on accelerated atherosclerotic disease progression following coronary stenting.
In der vorliegenden Arbeit werden Verfahren der Mathematik und Informatik entwickelt und eingesetzt, um Struktur, Dynamik und biologische Aktivität aus NMR spektroskopischen und empirischen Parametern zu bestimmen. Dolastatin 10 und Epothilon A sind potentielle Wirkstoffe gegen Krebs, da sie durch Wechselwirkung mit Tubulin die Zellteilung unterbinden. Die 3D Struktur beider Wirkstoffe in Lösung und die Struktur von an Tubulin gebundenem Epothilon A wird aus NMR spektroskopischen Parametern bestimmt. Dolastatin 10 liegt in einem konformationellen Gleichgewicht zwischen der cis -- und trans -- Konformation in der ungewöhnlichen Aminosäure DAP vor. Beide Konformationen des flexiblen Pentapeptids können bestimmt werden mit RMSD = 1.423 Å für das cis -- Konformer und RMSD = 1.488 Å für das trans -- Konformer. Während das trans -- Konformer gestreckt vorliegt, faltet das cis -- Konformer am DAP zurück. Epothilone A ist durch einen Makrozyklus weniger flexibel und sowohl die an Tubulin gebundene Struktur (RMSD = 0.537 Å) als auch freie Form (RMSD = 0.497 Å) kann mit geringen RMSD -- Werten bestimmt werden. Die Struktur der freien Form, welche in Lösung hauptsächlich vorliegt, ist mit der Röntgenstruktur weitgehend identisch. In der an Tubulin gebundenen Form wird eine essentielle Umorientierung der Seitenkette beobachtet, die für die Wechselwirkung mit Tubulin entscheidend ist. Dipolare Kopplungen eines Proteins sind geeignet, eine 3D Homologiesuche in der PDB durchzuführen, da die relative Orientierung von Sekundärstrukturelementen und Domänen durch sie beschrieben wird 85 . Die frühe Erkennung 3D homologer Proteinfaltungen eröffnet die Möglichkeit, die Bestimmung von Proteinstrukturen zu beschleunigen. Eine Homolgiesuche unter Nutzung dipolarer Kopplungen ist in der Lage, Proteine oder zumindest Fragmente mit ähnlicher 3D Struktur zu finden, auch wenn die Primärsequenzhomologie gering ist. Darüber hinaus wird eine Transformation für experimentelle dipolare Kopplungen entwickelt, die die indirekte Orientierungsinformation eines Vektors relativ zu einem externen Tensor in den möglichen Bereich für den Projektionswinkel zwischen zwei Vektoren und somit in eine intramolekulare Strukturinformation übersetzt. Diese Einschränkungen können in der Strukturbestimmung von Proteinen mittels Molekulardynamik genutzt werden 92 . Im Gegensatz zu allen existierenden Implementierungen wird die Konvergenz der Rechnung durch die auf diese Weise eingeführten dipolare Kopplungsinformation kaum beeinflusst. Die dipolaren Kopplungen werden trotzdem von den errechneten Strukturen erfüllt. Auch ohne die Nutzung bereits bekannter Protein oder Fragmentstrukturen kann so ein erheblicher Teil der NOE -- Information substituiert werden. Die Dynamik des Vektors, der die beiden wechselwirkenden Dipole verbindet, beeinflusst den Messwert der dipolaren Kopplung. Dadurch wird Information über die Dynamik von Molekülen auf der µsZeitskala zugänglich, die bisher nur schwer untersucht werden konnte. Die Messung dipolarer Kopplungen für einen Vektor in verschiedenen Orientierungen erlaubt die Analyse seiner Bewegung 89 . Im besonderen ist die Ableitung eines modellfreien Ordnungsparameters 2 S möglich. Weiterhin lassen sich ebenso modellfrei eine mittlere Orientierung des Vektors, axialsymmetrische Anteile und nichtaxialsymmetrische Anteile der Dynamik ableiten und auswerten. Die Anwendung der so entwickelten Protokolle auf experimentelle Daten 90 lässt Proteine deutlich dynamischer erscheinen als auf der Zeitskala der Relaxationsexperimente zu erkennen ist. Der mittlere Ordnungsparameter sinkt von 0.8 auf 0.6. Dies entspricht einer Erhöhung des Öffnungswinkels der Bewegung von ca. 22 ° auf ca. 33°. Die Bewegungen weichen teilweise bis zu 40% und im Mittel 15% von der Axialsymmetrie ab. Neuronale Netze erlauben eine schnelle (ca. 5000 chemische Verschiebungen pro Sekunde) und exakte (mittleren Abweichung von 1.6 ppm) Berechnung der 13 C NMR chemischen Verschiebung 115 . Dabei kombinieren sie die Vorteile bisher bekannter Datenbankabschätzungen (hohe Genauigkeit) und Inkrementverfahren (hohe Geschwindigkeit). Das 13 C NMR Spektrum einer organischen Verbindung stellt eine detaillierte Beschreibung seiner Struktur dar. Resultate des Strukturgenerators COCON können durch den Vergleich des experimentellen mit den berechneten 13 C NMR Spektren auf ca. 1 o/oo der vorgeschlagenen Strukturen eingeschränkt werden, die eine geringe Abweichung zum experimentellen Spektrum haben 122 . Die Kombination mit einer Substrukturanalyse erlaubt weiterhin die Erkennung wahrscheinlicher, geschlossener Ringsysteme und gibt einen Überblick über die Struktur des generierten Konstitutionssubraumes. Genetische Algorithmen können die Struktur organischer Moleküle ausgehend von derer Summenformel auf eine Übereinstimmung mit dem experimentellen 13 C NMR Spektrum optimieren. Die Konstitution von Molekülen wird dafür durch einen Vektor der Bindungszustände zwischen allen Atom -- Atom Paaren beschrieben. Selbige Vektoren sind geeignet, in einem genetischen Algorithmus als genetischer Code von Konstitutionen betrachtet zu werden. Diese Methode erlaubt die automatisierte Bestimmung der Konstitution von Molekülen mit 10 bis 20 Nichtwasserstoffatomen 123 . Symmetrische neuronale Netze können fünf bzw. sieben dimensionale, heterogene Parameterrepräsentationen der 20 proteinogenen Aminosäuren unter Erhalt der wesentlichen Information in den dreidimensionalen Raum projizieren 134 . Die niederdimensionalen Projektionen ermöglichen eine Visualisierung der Beziehungen der Aminosäuren untereinander. Die reduzierten Parameterrepräsentationen sind geeignet, als Eingabe für ein neuronales Netz zu dienen, welches die Sekundärstruktur eines Proteins mit einer Genauigkeit von 66 % im Q 3 -- Wert berechnet. Neuronale Netzte sind aufgrund ihrer flexiblen Struktur besonders geeignet, quantitative Beziehungen zwischen Struktur und Aktivität zu beschreiben, da hier hochgradig nichtlineare, komplexe Zusammenhänge vorliegen. Eine numerische Codierung der über 200 in der Literatur beschriebenen Epothilonderivate erlaubt es, Modelle zur Berechnung der Induktion der Tubulin Polymerisation (R = 0.73) und der Inhibierung des Krebszellenwachstums (R = 0.94) zu erstellen 136 . Die trainierten neuronalen Netze können in einer Sensitivitätsanalyse genutzt werden, um die Bindungsstellen des Moleküls zu identifizieren. Aus der Berechnung der Aktivität für alle Moleküle des durch die Parameter definierten Strukturraums ergeben sich Vorschläge für Epothilonderivate, die bis zu 1 000 mal aktiver als die bisher synthetisierten sein könnten.
Reversible phosphorylation plays important roles in G protein-coupled receptor signaling, desensitization, and endocytosis, yet the precise location and role of in vivo phosphorylation sites is unknown for most receptors. Using metabolic 32P labeling and phosphopeptide sequencing we provide a complete phosphorylation map of the human bradykinin B2 receptor in its native cellular environment. We identified three serine residues, Ser(339), Ser(346), and Ser(348), at the C-terminal tail as principal phosphorylation sites. Constitutive phosphorylation occurs at Ser(348), while ligand-induced phosphorylation is found at Ser(339) and Ser(346)/Ser(348) that could be executed by several G protein-coupled receptor kinases. In addition, we found a protein kinase C-dependent phosphorylation of Ser(346) that was mutually exclusive with the basal phosphorylation at Ser(348) and therefore may be implicated in differential regulation of B2 receptor activation. Functional analysis of receptor mutants revealed that a low phosphorylation stoichiometry is sufficient to initiate receptor sequestration while a clustered phosphorylation around Ser(346) is necessary for desensitization of the B2 receptor-induced phospholipase C activation. This was further supported by the specifically reduced Ser(346)/Ser(348) phosphorylation observed upon stimulation with a nondesensitizing B2 receptor agonist. The differential usage of clustered phosphoacceptor sites points to distinct roles of multiple kinases in controlling G protein-coupled receptor function.
The binding and activation of the discoidin domain receptor 1 by collagen has led to the conclusion that proteins from the extracellular matrix can directly induce receptor tyrosine kinase-mediated signaling cascades. A region in the extracellular domain of DDR1 homologous to the Dictyostelium discoideum protein discoidin-I is also present in the secreted human protein RS1. Mutations in RS1 cause retinoschisis, a genetic disorder characterized by ablation of the retina. By introducing point mutations into the discoidin domain of DDR1 at positions homologous to the retinoschisis mutations, ligand binding epitopes in the discoidin domain of DDR1 were mapped. Surprisingly, some residues only affected receptor phosphorylation, whereas others influenced both collagen-binding and receptor activation. Furthermore, two truncated DDR1 variants, lacking either the discoidin domain or the stalk region between the discoidin and transmembrane domain, were generated. We showed that (i) the discoidin domain was necessary and sufficient for collagen binding, (ii) only the region between discoidin and transmembrane domain was glycosylated, and (iii) the entire extracellular domain was essential for transmembrane signaling. Using these results, we were able to predict key sites in the collagen-binding epitope of DDR1 and to suggest a potential mechanism of signaling.
The inhibitory glycine receptor (GlyR) in developing spinal neurones is internalized efficiently upon antagonist inhibition. Here we used surface labeling combined with affinity purification to show that homopentameric α1 GlyRs generated inXenopus oocytes are proteolytically nicked into fragments of 35 and 13 kDa upon prolonged incubation. Nicked GlyRs do not exist at the cell surface, indicating that proteolysis occurs exclusively in the endocytotic pathway. Consistent with this interpretation, elevation of the lysosomal pH, but not the proteasome inhibitor lactacystin, prevents GlyR cleavage. Prior to internalization, α1 GlyRs are conjugated extensively with ubiquitin in the plasma membrane. Our results are consistent with ubiquitination regulating the endocytosis and subsequent proteolysis of GlyRs residing in the plasma membrane. Ubiquitin-conjugating enzymes thus may have a crucial role in synaptic plasticity by determining postsynaptic receptor numbers.