Podcasts about isoform

References British J of Pharmacology 2015. Volume172, Issue17September Pages 4319-4330 Prostaglandins Other Lipid Mediators. 2023 Jun:166:106726. 1718. Concerto No. 4 in F minor, Op. 8, RV 297, "Winter" (L'inverno) --- Send in a voice message: https://podcasters.spotify.com/pod/show/dr-daniel-j-guerra/message Support this podcast: https://podcasters.spotify.com/pod/show/dr-daniel-j-guerra/support

References Immunohorizons. 2022 Jun 22; 6(6):366–372. Biochem J. 2009 Dec 14;425(1):265-74 Chem Rev. 2011 Oct 12; 111(10): 6321–6340. Telemann, Georg Philipp. 1699.Trauer-Actus, Cantus Cölln, Junghänel https://youtu.be/0yS7YIcwBq0?si=UaVMZzBtZc27t5Xp --- Send in a voice message: https://podcasters.spotify.com/pod/show/dr-daniel-j-guerra/message Support this podcast: https://podcasters.spotify.com/pod/show/dr-daniel-j-guerra/support

Link to bioRxiv paper: http://biorxiv.org/cgi/content/short/2023.07.15.549177v1?rss=1 Authors: M, S., Paul, P., Ramakrishna, S., Ghose, V., Dey, G., Muddashetty, R., Jain, S., Purushottam, M., Viswanath, B., Sud, R. Abstract: ApoE4 isoform contributes to increased risk for Alzheimers Disease (AD) over the life course of individuals. Much remains unknown about the biological pathways that connect APOE4 genotype with the development of pathology that eventually leads to AD, nor do we know how early in life these cellular alterations begin. To answer these questions, we derived neural precursor cells (NPCs) from induced pluripotent stem cells (IPSCs) that were CRISPR-edited at the APOE locus. We intended to characterize the protein expression landscape in the NPCs subsequent to targeted deletion of E4 from a parent IPSC line of APOE3/4 genotype. Differentially expressed proteins (DEPs) following mass spectrometric analysis were determined from the protein abundance fold change values obtained for each protein. Proteins which showed greater than 1.5-fold difference with FDR adjusted P-value less than 0.05 were considered differentially expressed. DEPs were mapped to the STRING database (v11.5) for retrieval of interacting proteins and functional enrichment. CRISPR-editing of E4 from the parent line revealed 98 differential expressed proteins. Of these, 54 were upregulated, and 44 were downregulated. Further analysis of the DEPs via STRING database showed that these changes primarily affect pathways linked to RNA processing, plasma membrane repair, and cytoskeleton organization. Indeed, we find the effects of E4 extend beyond proteins considered central to AD pathology. Knowing more about the protein interactions regulated by ApoE, in an isoform-specific manner, can reveal new mechanistic insights into development of AD. Copy rights belong to original authors. Visit the link for more info Podcast created by Paper Player, LLC

Link to bioRxiv paper: http://biorxiv.org/cgi/content/short/2023.05.04.538989v1?rss=1 Authors: Nanes, B. A., Bhatt, K., Azarova, E., Rajendran, D., Isogai, T., Dean, K. M., Danuser, G. Abstract: Keratin intermediate filaments form strong mechanical scaffolds that confer structural stability to epithelial tissues, but the reason this function requires a protein family with fifty-four isoforms is not understood. During skin wound healing, a shift in keratin isoform expression alters the composition of keratin filaments. How this change modulates cellular function to support epidermal remodeling remains unclear. We report an unexpected effect of keratin isoform variation on kinase signal transduction. Increased expression of wound-associated keratin 6A, but not of steady-state keratin 5, potentiated keratinocyte migration and wound closure without compromising epidermal stability by activating myosin motors. This pathway depended on isoform-specific interaction between intrinsically disordered keratin head domains and non-filamentous vimentin shuttling myosin-activating kinases. These results substantially expand the functional repertoire of intermediate filaments from their canonical role as mechanical scaffolds to include roles as signaling scaffolds that spatiotemporally organize signal transduction cascades depending on isoform composition. Copy rights belong to original authors. Visit the link for more info Podcast created by Paper Player, LLC

References Methods Enzymol. 2009; 457: 425–450 Endocrinology, Volume 155, Issue 5, 1 May 2014, Pages 1653–1666 Am J Physiol Endocrinol Metab. 2008 Dec; 295(6): E1287–E1297 --- Send in a voice message: https://podcasters.spotify.com/pod/show/dr-daniel-j-guerra/message Support this podcast: https://podcasters.spotify.com/pod/show/dr-daniel-j-guerra/support

In this week's episode we will review an imbalance among RUNX1 isoforms is key to the pathogenesis of trisomy 21-associated myeloid leukemia, raising the possibility that equilibrium could be restored genetically or pharmacologically. Next, an RNA aptamer demonstrating promising results in patients with hemophilia A. Lastly, phase 2 data on valemetostat, a selective inhibitor of EZH1 and 2, in relapsed or refractory adult T-cell leukemia/lymphoma.

Aging (listed by MEDLINE/PubMed as "Aging (Albany NY)" and "Aging-US" by Web of Science) published a new research paper in Volume 15, Issue 4, entitled, “Isoform-specific effects of neuronal repression of the AMPK catalytic subunit on cognitive function in aged mice.” AMP-activated protein kinase (AMPK) functions as a molecular sensor that plays a critical role in maintaining cellular energy homeostasis. Dysregulation of the AMPK signaling has been linked to synaptic failure and cognitive impairments. In a recent study, researchers Xueyan Zhou, Wenzhong Yang, Xin Wang, and Tao Ma from Wake Forest University School of Medicine demonstrated abnormally increased AMPK activity in the hippocampus of aged mice. The kinase catalytic subunit of AMPK exists in two isoforms α1 and α2, and their specific roles in aging-related cognitive deficits are unknown. “Taking advantage of the unique transgenic mice (AMPKα1/α2 cKO) recently developed by our group, we investigated how isoform-specific suppression of the neuronal AMPKα may contribute to the regulation of cognitive and synaptic function associated with aging.” The team found that aging-related impairment of long-term object recognition memory was improved with suppression of AMPKα1 but not AMPKα2 isoform. Moreover, aging-related spatial memory deficits were unaltered with suppression of either AMPKα isoform. Biochemical experiments showed that the phosphorylation levels of the eukaryotic initiation factor 2 α subunit (eIF2α) were specifically decreased in the hippocampus of the AMPKα1 cKO mice. They further performed large-scale unbiased proteomics analysis and revealed identities of proteins whose expression is differentially regulated with AMPKα isoform suppression. These novel findings may provide insights into the roles of AMPK signaling pathway in cognitive aging. “In summary, the current study reported that suppression of neuronal AMPKα1 isoform can improve aging-related impairments of long-term recognition memory.” Full Paper: DOI: https://doi.org/10.18632/aging.204554 Corresponding Author: Tao Ma - tma@wakehealth.edu Keywords: AMPK, aging, protein synthesis, learning and memory, proteomics Sign up for free Altmetric alerts about this article: https://aging.altmetric.com/details/email_updates?id=10.18632%2Faging.204554 About Aging-US Launched in 2009, Aging-US publishes papers of general interest and biological significance in all fields of aging research and age-related diseases, including cancer—and now, with a special focus on COVID-19 vulnerability as an age-dependent syndrome. Topics in Aging-US go beyond traditional gerontology, including, but not limited to, cellular and molecular biology, human age-related diseases, pathology in model organisms, signal transduction pathways (e.g., p53, sirtuins, and PI-3K/AKT/mTOR, among others), and approaches to modulating these signaling pathways. Please visit our website at https://www.Aging-US.com​​ and connect with us: SoundCloud - https://soundcloud.com/Aging-Us Facebook - https://www.facebook.com/AgingUS/ Twitter - https://twitter.com/AgingJrnl Instagram - https://www.instagram.com/agingjrnl/ YouTube - https://www.youtube.com/@AgingJournal LinkedIn - https://www.linkedin.com/company/aging/ Pinterest - https://www.pinterest.com/AgingUS/ Media Contact 18009220957 MEDIA@IMPACTJOURNALS.COM

Link to bioRxiv paper: http://biorxiv.org/cgi/content/short/2023.02.22.529570v1?rss=1 Authors: Matoo, S., Graves, M. J., Choi, M. S., El Sheikh Idris, R. A., Acharya, P., Thapa, G., Nguyen, T., Atallah, S. Y., Tipirneni, A. K., Stevenson, P. J., Crawley, S. W. Abstract: Transporting epithelial cells of the gut and kidney interact with their luminal environment through a densely-packed collection of apical microvilli known as the brush border. Proper brush border assembly depends on the intermicrovillar adhesion complex (IMAC), a protocadherin-based adhesion complex found at the distal tips of microvilli that mediates adhesion between neighboring protrusions to promote their organized packing. Loss of the IMAC adhesion molecule Cadherin-related family member 5 (CDHR5) correlates with poor prognosis of colon cancer patients, though the functional properties of this protocadherin have not been thoroughly explored in relevant cell systems. Here, we show that the two dominant CDHR5 splice isoforms expressed in enterocytes interact to form an apparent cis-oligomer that is competent to target to the apical domain to drive microvillar elongation. The two isoforms exhibited distinct sequence-dependent apical targeting properties, with one isoform requiring its cytoplasmic tail. Library screening identified the Ezrin-associated scaffolds EBP50 and E3KARP as cytoplasmic binding partners for CDHR5. Consistent with this, loss of EBP50 disrupted proper brush border assembly with cells exhibiting markedly reduced apical IMAC levels. Together, our results shed light on the apical targeting determinants of CDHR5 and further define the interactome of the IMAC involved in brush border assembly. Copy rights belong to original authors. Visit the link for more info Podcast created by Paper Player, LLC

Link to bioRxiv paper: http://biorxiv.org/cgi/content/short/2023.02.03.526887v1?rss=1 Authors: Mancia Leon, W. R., Steffen, D. M., Dale-Huang, F., Rakela, B., Breevoort, A., Romero-Rodriguez, R., Hasenstaub, A. R., Stryker, M. P., Weiner, J. A., Alvarez-Buylla, A. Abstract: Cortical function critically depends on inhibitory/excitatory balance. Cortical inhibitory interneurons (cINs) are born in the ventral forebrain and migrate into cortex, where their numbers are adjusted by programmed cell death. Previously, we showed that loss of clustered gamma protocadherins (Pcdh{gamma}), but not of genes in the alpha or beta clusters, increased dramatically cIN BAX-dependent cell death in mice. Here we show that the sole deletion of the Pcdh{gamma}c4 isoform, but not of the other 21 isoforms in the Pcdh{gamma} gene cluster, increased cIN cell death in mice during the normal period of programmed cell death. Viral expression of the Pcdh{gamma}c4 isoform rescued transplanted cINs lacking Pcdh{gamma} from cell death. We conclude that Pcdh{gamma}, specifically Pcdh{gamma}c4, plays a critical role in regulating the survival of cINs during their normal period of cell death. This demonstrates a novel specificity in the role of Pcdh{gamma} isoforms in cortical development. Copy rights belong to original authors. Visit the link for more info Podcast created by Paper Player, LLC

Link to bioRxiv paper: http://biorxiv.org/cgi/content/short/2022.12.01.518561v1?rss=1 Authors: Vantler, M., Schorscher, M., Berghausen, E. M., Moore, J. B., Wong, D., Zhaolong, L., Wissmueller, M., Gnatzy-Feik, L., Zierden, M., Mehrkens, D., Adam, M., Zhao, X., Odenthal, M., Sengle, G., Boor, P., Maegdefessel, L., Baldus, S., Rosenkranz, S. Abstract: Background: Catalytic class IA PI 3-kinase isoform p110alpha is a crucial regulator of cellular proliferation and survival in numerous cell types. While p110alpha is critically involved in pathogenic vascular remodeling, its physiological role for vascular integrity under stress conditions has not been studied. We report a protective function of smooth muscle p110alpha against abdominal aortic aneurysm (AAA) formation. Methods & Results: In mice lacking p110alpha in smooth muscle cells (sm-p110alpha-/-), perfusion of the infrarenal aorta with porcine pancreatic elastase (PPE) yielded substantially enhanced AAA formation compared to wild type controls. This disease phenotype is partly attributable to a subtle preexisting vascular phenotype under basal conditions, as sm-p110alpha-/- mice displayed a smaller media area, deranged aortic wall structure (detached smooth muscle cells, increased apoptotic cell death), and a diminished functional responsiveness of aortic rings to vasodilators. Furthermore, p110alpha is also implicated in regenerative processes during AAA development: Whereas wild type mice showed increased media hypertrophy, neointima formation and proliferation upon PPE intervention, these vascular remodeling processes were diminished in sm-p110alpha-/- mice. Concomitantly, increased numbers of elastic fiber breaks and ECM degradation were detected in sm-p110alpha-/- aorta. Mechanistically, we found that lack of p110alpha expression impaired smooth muscle cell proliferation, expression of contractile marker genes and production of elastin fibers. This phenotype largely depended on reduced phosphorylation and inactivation of FOXO1, as specific FOXO1 inhibition fully rescued proliferation of p110alpha-/- smooth muscle cells, and knockdown of FOXO1 increased expression of calponin and elastin. Conclusions: Smooth muscle p110alpha protects against AAA disease by maintaining aortic wall homoeostasis and promoting SMC proliferation to compensate for cell loss during AAA development. Our findings have potential implications for current approaches aimed at p110alpha inhibition for cancer therapy and suggest new pharmacological strategies to activate p110alpha signaling in AAA disease. Copy rights belong to original authors. Visit the link for more info Podcast created by Paper Player, LLC

Link to bioRxiv paper: http://biorxiv.org/cgi/content/short/2022.11.17.516920v1?rss=1 Authors: Findlay, A. R., Paing, M. M., Daw, J. A., Bengoechea, R., Pittman, S. K., Li, S., Wang, F., Miller, T. M., True, H. L., Weihl, C. C. Abstract: Dominant missense mutations in DNAJB6, an HSP40 co-chaperone, cause limb girdle muscular dystrophy (LGMD) D1. No treatments are currently available. Two isoforms exist, DNAJB6a and DNAJB6b, each with distinct localizations in muscle. Mutations reside in both isoforms, yet evidence suggests only DNAJB6b is responsible for disease pathogenesis. Mechanistic data supports either a toxic gain of function, a dominant negative mechanism, or a combination of both. Knockdown treatment strategies involving both isoforms carry risk as DNAJB6 knockout is embryonic lethal. We therefore developed an isoform specific knockdown approach using morpholinos. Selective reduction of each isoform was achieved in-vitro in primary mouse myotubes and human myoblasts, as well as in-vivo in mouse skeletal muscle. To assess isoform specific knockdown in LGMDD1, we created primary myotube cultures from a knock-in LGMDD1 mouse model. Using mass spectrometry, we identified an LGMDD1 protein signature related to protein homeostasis and myofibril structure. Selective reduction of DNAJB6b levels in LGMDD1 myotubes corrected much of the proteomic disease signature towards wild type levels. While additional in-vivo functional data is required, these findings suggest selective reduction of DNAJB6b may be a viable therapeutic target for LGMDD1. Copy rights belong to original authors. Visit the link for more info Podcast created by Paper Player, LLC

References Circulation Research. 2008;102:283–294 Neurochemical Research volume 45, pages 972–988 (2020) Biochim Biophys Acta. 2008 Sep; 1781(9): 519–524. --- Send in a voice message: https://anchor.fm/dr-daniel-j-guerra/message

Link to bioRxiv paper: http://biorxiv.org/cgi/content/short/2022.10.17.512532v1?rss=1 Authors: Betters, R. K., Luhmann, E., Gottschalk, A. C., Xu, Z., Ptak, C., Fiock, K. L., Radoshevich, L., Hefti, M. M. Abstract: Tau phosphorylation and aggregation is the final common pathway for neuronal toxicity across multiple neurodegenerative diseases including Alzheimer disease, progressive supranuclear palsy, and corticobasal degeneration. We have previously shown that the fetal brain expresses high levels of phosphorylated tau, and even tau aggregates, without apparent toxic effects. The mechanisms for this remarkable resilience, however, remain unclear. In order to identify potential mediators of this resilience, we used bead-linked total tau immunoprecipitation in human fetal, adult, and Alzheimer disease brains. We then used heterologous transfection in HEK 293T cells followed by co-immunoprecipitation, mass photometry, and nuclear magnetic resonance (NMR) to further characterize the interaction of tau with one of our top hits, 14-3-3-beta. We found significant differences between the tau interactome in fetal and AD brain, with little difference between adult and AD. There were significant differences in tau interaction with 14-3-3 family proteins between fetal and AD brain. We then determined that the 14-3-3 isoform with the highest difference, 14-3-3-beta, preferentially interacts with 4R tau in vitro, forming a complex consisting of two 14-3-3-beta, and one tau molecule. NMR studies using 15N-labeled phosphorylated tau showed that the binding site for 14-3-3 was in the microtubule binding region of tau, which is truncated in 3R tau through the exclusion of exon 10. Our findings suggest that there are marked differences between the phospho-tau interactome in fetal and Alzheimer disease brain, including differences in interaction with the critical 14-3-3 family of protein chaperones, which may explain, in part, the resilience of fetal brain to tau toxicity. Copy rights belong to original authors. Visit the link for more info Podcast created by Paper Player, LLC

Malonyl CoA controls the categorical/biochemical logic of hepatic glucose and lipid homeostasis via metabolic inhibition of metabolic antimony. References Dr Dan Guerra Biochemistry Lecture Notes. 2010-2021 Vance and Vance Biochemistry of Lipids, Lipoproteins and Membranes 4th ed. 2002. Elsevier Publisher. --- Send in a voice message: https://anchor.fm/dr-daniel-j-guerra/message Support this podcast: https://anchor.fm/dr-daniel-j-guerra/support

Episode 39 of #Syngap10 - December 10, 2021 - Isoform paper https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.12.05.471306v1 - Treatment one year sooner https://www.syngapresearchfund.org/post/oneyearsooner - Syngap merch https://www.syngapresearchfund.org/shop - SRF's Blog https://www.syngapresearchfund.org/blog - Fundraise https://syngap.fund/give - Sign up for #Ciitizen. https://Ciitizen.com/SYNGAP1 - What is SYNGAP1? https://www.syngapresearchfund.org/home/what-is-syngap1 - Sign up for this 10 minute #podcast #SYNGAP10 here https://syngap.fund/10 #TalentTuesday #volunteer #Syngap #epilepsy #autism #intellectualdisability #id #raredisease #epilepsyawareness #autismawareness #rarediseaseresearch #SynGAPResearchFund #CareAboutRare #PatientAdvocacy #GCchat #Neurology #Genetics --- Send in a voice message: https://podcasters.spotify.com/pod/show/syngap10/message

Episode 39 of #Syngap10 - December 10, 2021   - Isoform paper https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.12.05.471306v1  - Treatment one year sooner https://www.syngapresearchfund.org/post/oneyearsooner  - Syngap merch https://www.syngapresearchfund.org/shop  - SRF's Blog https://www.syngapresearchfund.org/blog  - Fundraise https://syngap.fund/give  - Sign up for #Ciitizen. https://Ciitizen.com/SYNGAP1    - What is SYNGAP1?  https://www.syngapresearchfund.org/home/what-is-syngap1 - Sign up for this 10 minute #podcast #SYNGAP10 here https://syngap.fund/10   #TalentTuesday #volunteer #Syngap #epilepsy #autism #intellectualdisability #id #raredisease #epilepsyawareness #autismawareness #rarediseaseresearch #SynGAPResearchFund #CareAboutRare #PatientAdvocacy #GCchat #Neurology #Genetics

Link to bioRxiv paper: http://biorxiv.org/cgi/content/short/2020.09.18.300418v1?rss=1 Authors: Lozoya, O. A., Xu, F., Grenet, D., Wang, T., Stevanovic, K., Cushman, J. D., Jensen, P., Hernandez, B., Riadi, G., Moy, S., Santos, J., Woychik, R. Abstract: The peroxisome proliferator-activated receptor gamma co-activator 1 alpha (PGC1) is known as a transcriptional co-activator in peripheral tissues but its function in the brain remains poorly understood. Various brain-specific Pgc1 isoforms have been reported in mice and humans, including transcripts derived from a novel promoter about ~580 Kb upstream from the reference gene. These isoforms incorporate repetitive sequences from the simple sequence repeat (SSR) and short interspersed nuclear element (SINE) classes and are predicted to give rise to proteins with distinct amino-termini. In this study, we show that a SINE-containing isoform is the predominant form of Pgc1 expressed in neurons. We then generated a mouse carrying a mutation within the SINE to study the functional role of this brain-specific isoform. By combining genomics, biochemical and behavioural approaches, we show that this mutation leads to impaired motor coordination in females, but not male mice associated with the upregulation of hundreds of cerebellar genes. Moreover, our analysis suggests that known nuclear receptors interact with this isoform of PGC1 in the brain to carry out the female transcriptional program. These data expand our knowledge on the role of Pgc1 in the brain, and help explain its conflicting roles in neurological disease and behavioural outcomes. Copy rights belong to original authors. Visit the link for more info

Link to bioRxiv paper: http://biorxiv.org/cgi/content/short/2020.09.09.289793v1?rss=1 Authors: Hu, Y., Fang, L., Chen, X., Zhong, J. F., Li, M., Wang, K. Abstract: Long-read RNA sequencing (RNA-seq) technologies have made it possible to sequence full-length transcripts, facilitating the exploration of isoform-specific gene expression over conventional short-read RNA-seq. However, long-read RNA-seq suffers from high per-base error rate, presence of chimeric reads and alternative alignments, and other biases, which require different analysis methods than short-read RNA-seq. Here we present LIQA (Long-read Isoform Quantification and Analysis), an Expectation-Maximization based statistical method to quantify isoform expression and detect differential alternative splicing (DAS) events using long-read RNA-seq data. Rather than summarizing isoform-specific read counts directly as done in short-read methods, LIQA incorporates base-pair quality score and isoform-specific read length information to assign different weights across reads, which reflects alignment confidence. Moreover, given isoform usage estimates, LIQA can detect DAS events between conditions. We evaluated LIQA's performance on simulated data and demonstrated that it outperforms other approaches in rare isoform characterization and in detecting DAS events between two groups. We also generated one direct mRNA sequencing dataset and one cDNA sequencing dataset using the Oxford Nanopore long-read platform, both with paired short-read RNA-seq data and qPCR data on selected genes, and we demonstrated that LIQA performs well in isoform discovery and quantification. Finally, we evaluated LIQA on a PacBio dataset on esophageal squamous epithelial cells, and demonstrated that LIQA recovered DAS events on FGFR3 that failed to be detected in short-read data. In summary, LIQA leverages the power of long-read RNA-seq and achieves higher accuracy in estimating isoform abundance than existing approaches, especially for isoforms with low coverage and biased read distribution. Copy rights belong to original authors. Visit the link for more info

Link to bioRxiv paper: http://biorxiv.org/cgi/content/short/2020.08.17.254193v1?rss=1 Authors: Kwon, B., Patel, N. D., Lee, S.-H., Lee, J., Ma, W., Mayr, C. Abstract: Enhancers are DNA elements that increase gene expression. mRNA production is determined by transcript production and polyadenylation site (PAS) cleavage activity. We established an assay to measure enhancer-dependent PAS cleavage activity in human cells because PAS cleavage may control alternative 3'UTR isoform expression. We found that enhancers are widespread regulators of PAS cleavage and consistently increase cleavage of proximal and weak PAS. Half of tested transcription factors exclusively regulated PAS cleavage without affecting transcript production, whereas co-activators changed both parameters. Deletion of an endogenous enhancer of PTEN did not change gene-level mRNA or protein abundance but affected expression of alternative mRNA transcripts, thus preventing 3'UTR shortening. Our data reveal that in addition to controlling transcript production, enhancers also regulate PAS cleavage, thus changing 3'UTR isoform usage and protein activity, as PTEN proteins translated from the alternative 3'UTR isoforms differ in intrinsic lipid phosphatase activity despite having identical amino acid sequences. Copy rights belong to original authors. Visit the link for more info

Link to bioRxiv paper: http://biorxiv.org/cgi/content/short/2020.07.19.210955v1?rss=1 Authors: Onabajo, O. O., Banday, A. R., Yan, W., Obajemu, A., Stanifer, M. L., Santer, D. M., Florez-Vargas, O., Piontkivska, H., Vargas, J., Kee, C., Tyrrell, D. L., Mendoza, J. L., Boulant, S., Prokunina-Olsson, L. Abstract: Severe acute respiratory syndrome coronavirus-2 (SARS-CoV-2), which causes COVID-19, utilizes angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) for entry into target cells. ACE2 has been proposed as an interferon-stimulated gene (ISG). Thus, interferon-induced variability in ACE2 expression levels could be important for susceptibility to COVID-19 or its outcomes. Here, we report the discovery of a novel, primate-specific isoform of ACE2, which we designate as deltaACE2 (dACE2). We demonstrate that dACE2, but not ACE2, is an ISG. In vitro, dACE2, which lacks 356 N-terminal amino acids, was non-functional in binding the SARS-CoV-2 spike protein and as a carboxypeptidase. Our results reconcile current knowledge on ACE2 expression and suggest that the ISG-type induction of dACE2 in IFN-high conditions created by treatments, inflammatory tumor microenvironment, or viral co-infections is unlikely to affect the cellular entry of SARS-CoV-2 and promote infection. Copy rights belong to original authors. Visit the link for more info

Link to bioRxiv paper: http://biorxiv.org/cgi/content/short/2020.07.15.201723v1?rss=1 Authors: La Cunza, N., Tan, L. X., Rathnasamy, G., Thamban, T., Germer, C. J., Toops, K. A., Lakkaraju, A. Abstract: The retinal pigment epithelium (RPE) is the site of initial damage leading to photoreceptor degeneration and vision loss in age-related macular degeneration (AMD). Genetic and histopathological studies implicate cholesterol dysregulation in AMD; yet mechanisms linking cholesterol to RPE injury and drusen formation remain poorly understood. Especially enigmatic are allelic variants of the cholesterol transporter APOE, major risk modifiers in Alzheimer's disease that show reversed risk associations with AMD. Here, we investigated how ApoE isoforms modulate RPE health using live-cell imaging of primary RPE cultures and high-resolution imaging of human donor tissue. We show that the AMD-protective ApoE4 efficiently transports cholesterol and safeguards RPE homeostasis despite cellular stress. In contrast, ApoE2-expressing RPE accumulate cholesterol, which promotes autophagic deficits and complement-mediated mitochondrial fragmentation. Redox-related order-disorder phase transitions in ApoE2 drive the formation of intracellular biomolecular condensates as potential drusen precursors. Drugs that restore mitochondrial function limit condensate formation in ApoE2-RPE. Autophagic and mitochondrial defects correlate with intracellular ApoE aggregates in AMD donor RPE. Our study elucidates how AMD risk variants act as tipping points to divert the RPE from normal aging towards AMD by disrupting critical metabolic functions, and identifies mitochondrial stress-mediated aberrant phase transitions as a novel mechanism of drusen biogenesis. Copy rights belong to original authors. Visit the link for more info

Link to bioRxiv paper: http://biorxiv.org/cgi/content/short/2020.06.27.175489v1?rss=1 Authors: Chau, K., Zhang, P., Urresti, J., Amar, M., Pramod, A. B., Thomas, A., Corominas, R., Lin, G. N., Iakoucheva, L. M. Abstract: Alternative splicing plays important role in brain development, however its global contribution to human neurodevelopmental diseases (NDD) has not been fully investigated. Here, we examined the relationships between splicing isoforms expression in the brain and de novo loss-of-function mutations identified in the patients with NDDs. We constructed isoform transcriptome of the developing human brain, and observed differentially expressed isoforms and isoform co-expression modules undetectable by the gene-level analyses. These isoforms were enriched in loss-of-function mutations and microexons, co-expressed with a unique set of partners, and had higher prenatal expression. We experimentally tested the impact of splice site mutations in five NDD risk genes, including SCN2A, DYRK1A and BTRC, and demonstrated exon skipping. Furthermore, our results suggest that the splice site mutation in BTRC reduces translational efficiency, likely impacting Wnt signaling through impaired degradation of {beta}-catenin. We propose that functional effect of mutations associated with human diseases should be investigated at isoform- rather than gene-level resolution. Copy rights belong to original authors. Visit the link for more info

Link to bioRxiv paper: http://biorxiv.org/cgi/content/short/2020.04.24.059840v1?rss=1 Authors: Li, T., Chiou, B., Gilman, C. K., Luo, R., Koshi, T., Yu, D., Oak, H. C., Giera, S., Johnson-Venkatesh, E., Muthukumar, A. K., Stevens, B., Umemori, H., Piao, X. Abstract: Developmental synaptic remodeling is important for the formation of precise neural circuitry and its disruption has been linked to neurodevelopmental disorders such as autism and schizophrenia. Microglia prune synapses, but integration of this synapse pruning with overlapping and concurrent neurodevelopmental processes remains elusive. Adhesion G protein-coupled receptor ADGRG1/GPR56 controls multiple aspects of brain development in a cell type-specific manner: in neural progenitor cells, GPR56 regulates cortical lamination, whereas in oligodendrocyte progenitor cells, GPR56 controls developmental myelination and myelin repair. Here, we show that microglial GPR56 maintains appropriate synaptic numbers in several brain regions in a time- and circuit-dependent fashion. Phosphatidylserine (PS) on pre-synaptic elements binds GPR56 in a domain-specific manner, and microglia-specific deletion of Gpr56 leads to increased synapses as a result of reduced microglial engulfment of PS+ pre-synaptic inputs. Remarkably, a particular alternatively spliced isoform of GPR56 is selectively required for microglia-mediated synaptic pruning. Our present data provide a ligand- and isoform-specific mechanism underlying microglial GPR56-mediated synapse pruning in the context of complex neurodevelopmental processes. Copy rights belong to original authors. Visit the link for more info

Dr. Ian Flinn, Medical Oncologist specializing in hematologic malignancies at Tennessee Oncology, discusses the recent FDA approval of duvelisib for adult patients with relapsed or refractory chronic lymphocytic leukemia (CLL) or small lymphocytic lymphoma (SLL). If you enjoyed this podcast, make sure to subscribe for more weekly education content from ASCO University. We truly value your feedback and suggestions, so please take a minute to leave a review. If you are an oncology professional and interested in contributing to the ASCO University Weekly Podcast, email ascou@asco.org for more information. TRANSCRIPT (Intro Music Playing) As a background to today's discussion, the PI3K are a family of lipid kinases that sit at the crossroads of numerous signaling events that drive many malignancies, including certain lymphomas, and chronic lymphocytic leukemia. There are four isoforms of the PI3K-- alpha, beta, delta, and gamma. Isoform specific inhibitors are attractive because they may lead to efficacy without the toxicity of pan inhibitors. Idelalisib, which is a delta isoform inhibitor, was the first PI3K inhibitor be approved for lymphoma in CLL. The delta isoform is a particular interest in B cell malignancies because its expression is normally restricted to cells of a hematopoietic origin. In data from gene knockout models, show that it has a key role in B cell signaling, development, and survival. Selective targeting of the delta isoform should not alter insulin signaling, which is mediated by the ubiquitously expressed alpha isoform. However, narrow targeting could lead to mechanisms of resistance to upregulation of other isoforms. This has been demonstrated in mantle cell lymphoma where the alpha isoform is expressed in relapse patients. Duvelisib is a dual inhibitor of both the delta and gamma isoforms of the PI3K. Inhibiting the gamma isoform may be important because of its inhibitory effect, not only in the malignant cell, but also in the micro-environment, which provides important survival signals to malignant cells. Both idelalisib and copanlisib, an inhibitor of the delta and alpha isoforms, are currently FDA approved for third line follicular cell lymphoma. And idelalisib is approved in combination with rituximab in relapse CLL. On September 24, 2018, the Food and Drug Administration granted approval for duvelisib for patients with relapsed refractory chronic lyphocytic leukemia, small lymphocytic lymphoma, and follicular lymphoma after at least two prior therapies. The approval of duvelisib in CLL was based on the DUO trial, a large international randomized phase III trial comparing duvelisib, at 25 milligrams orally, twice daily, to ofatumumab, given according to the package label. The results of the duo trial have been published in Blood. In a subset analysis of 196 patients receiving at least two prior therapies, the median progression pre-survival was 16.4 months in the duvelisib arm, and 9.1 months in the ofatumumab arm, with a hazard ratio of 0.40. The overall response rate of 78% with duvelisib was twice the 39% seen with ofatumumab. The follicular lymphoma indication is based on the Dynamo trial, a single arm multi-center trial of duvelisib, which enrolled 83 patients with follicular lymphoma who are refractory to rituximab and to either chemotherapy or radioimmunotherapy. The overall response rate, determined by an independent response committee, was 42%. Of the 35 responding patients, 15, or 43%, maintained responses for at least six months. And 6, or 17%, maintained responses for at least 12 months. The most common adverse reactions with an instance of greater than or equal to 20% were diarrhea, or colitis, neutropenium, rash, fatigue, pyrexia, cough, nausea, upper respiratory tract infection, pneumonia, muscle skeletal pain, and anemia. Over the last decade, we've seen substantial advances in the treatment of low grade lymphoma and CLL, especially in the front-line setting. Unfortunately for patients with relapse and refractory disease, new agents are needed. The approval of duvelisib is an important addition to our armamentarium for these patients. And we'll have an immediate impact. However, to have its greatest effect, strategies will need to be devised to move this drug earlier in the natural history of these diseases. Such approaches might include alternative dosing and scheduling, as well as combination regiments. Duvelisib is a novel PI3K inhibitor and is differentiated from other PI3K inhibitors, because it targets both the delta and gamma isoforms. Consequently, it is being studied in a broader array of diseases, including T cell malignancies, where promising activity has been seen. (Outro Music Playing) Thank you for listening to this week's episode of the ASCO University Weekly Podcast. For more information on drug approvals visit the comprehensive e-learning center at university.asco.org.

RNA-seq has revolutionised how scientists can interrogate gene expression. But after years of performing RNA-seq studies with short-read sequencers, many have realised that there is more to be discovered. Comprehensive transcriptome analysis – an essential tool for characterising disease, studying cell lines and measuring drug response – requires a more thorough approach. New studies have demonstrated that longread sequencing, which spans full-length isoforms without the need to reassemble fragmented data, can detect novel genes, transcripts and gene fusions even in well-characterised samples. Long-read sequencing has provided an indepth view of alternative splicing, revealing far more of this mechanism than has previously been observed. It also enables detection of critical elements such as long, non-coding RNAs. Original article by Luke Hickey If you'd like to view the original article then follow the link below: https://www.ddw-online.com/enabling-technologies/p315863-full-length-isoform-sequencing-yields-a-more-comprehensive-view-of-gene-activity.html You can also download the original article pdf here: https://www.ddw-online.com/media/32/114690/full-length-isoform-sequencing-yields-a-more-comprehensive-view-of-gene-activity-(2).pdf For more information on Drug Discovery World, head to: https://www.ddw-online.com

Gerald Dorn and Moshi Song discovered that two related isoforms of protein kinase C control growth of the heart in both developmental and pathological contexts.

Für die erfolgreiche Befruchtung einer Eizelle ist die Calcium-regulierte Akrosomreaktion des Spermiums eine essentielle Voraussetzung. Sie bewirkt nicht nur die seit langem bekannte Freisetzung hydrolytischer Enzyme aus dem akrosomalen Vesikel zur Penetration der Eihülle (Zona pellucida), sondern legt auch das für die Spermien-Oozyten-Erkennung notwendige Izumo-Protein auf der Spermienoberfläche frei. Erst durch die nach Eizellkontakt induzierte großflächige Verschmelzung von äußerer akrosomaler Membran und der darüber liegenden Plasmamembran an hunderten von Fusionsstellen wird genügend Izumo-Protein auf der inneren akrosomalen Membran exponiert, um eine stabile Verbindung mit dem kürzlich auf der Eizelloberfläche identifizierten Interaktionspartner Juno zu gewährleisten. Welche Regulationsmechanismen der Koordination dieser multiplen Einzelfusionsereignisse bei der Akrosomreaktion zugrunde liegen, ist bislang jedoch weitgehend ungeklärt. In Neuronen wird die Präzision der Calcium-regulierten Neurotransmitter-Exozytose durch die cytomatrix of the active zone (CAZ), einem Netzwerk aus SNARE-regulierenden Gerüstproteinen, koordiniert. Aufgrund der funktionellen Parallelen zwischen den Exozytoseprozessen in Neuronen und Spermien sollte in der vorliegenden Arbeit geprüft werden, ob in Spermien ein analoges, CAZ-ähnliches Proteinnetzwerk die sich Reißverschluss-artig ausbreitende, multiple Fusionsporenbildung der Akrosomreaktion kontrolliert. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass das RIM2α-Protein die Hauptisoform der RIM-Proteinfamilie in Säugerspermien darstellt, deren Vertreter seit einiger Zeit als molekulare Knotenpunkte des CAZ-Proteinnetzwerkes an der Präsynapse gelten. Neben RIM2 wurde auch für ubMunc13-2, das in dieser Arbeit als prädominanter Subtyp der Munc13-CAZ-Proteinfamilie in Spermien identifiziert wurde, sowie für die beiden riesigen Gerüstproteine Piccolo/Aczonin und Bassoon eine distinkte Lokalisation in der akrosomalen Region von Nagerspermien nachgewiesen. Des Weiteren konnte belegt werden, dass RIM2 und ubMunc13-2 an Detergens-resistente Membranmikrodomänen in Spermien assoziiert sind, die seit einiger Zeit für die Rekrutierung der SNARE-Fusionsmaschinerie in Spermien bekannt sind. Eine potentielle Netzwerk-bildende Funktion von RIM2 wurde in in vitro Bindungsstudien, die u. a. mit massenspektrometrischen Analysen kombiniert wurden, bestätigt. Dabei zeigte sich, dass RIM2α sowohl testikuläres ubMunc13-2 als auch die CAZ-Proteine RIM-BP3 und das erstmals in Reproduktionsgewebe nachgewiesene ELKS/ERC2 sowie einige Zytoskelett-assoziierte Proteine bindet. Die funktionelle Bedeutung eines CAZ-ähnlichen Netzwerkes für die Akrosomreaktion wurde in quantitativen Exozytose-Analysen an epididymalen Spermien verifiziert. Eine selektive Blockierung einzelner Domänen von RIM2, aber auch von ubMunc13-2 und Piccolo/Aczonin reduzierte die Calcium-induzierte akrosomale Exozytoserate um mindestens 45 %. Die Funktion der α Isoform des RIM2-Proteins konnte durch funktionelle Exozytosestudien an RIM2α-defizienten Spermien einer entsprechenden Gen-defizienten Mauslinie verifiziert werden. Interessanterweise führte eine Erhöhung der intrazellulären Calcium-Konzentration durch das Calcium-Ionophor A23187 zu keinem signifikanten Unterschied der Akrosomreaktion von RIM2α-defizienten im Vergleich zu Wildtyp-Spermien. Dieser Befund könnte möglicherweise auf eine kompensatorische Wirkung anderer, ebenfalls in Spermien exprimierter RIM1- und RIM2-Isoformen zurückzuführen sein. Allerdings wurde für die Akrosomreaktion nach Stimulation mit isolierter und solublisierter Zona pellucida in RIM2α-defizienten im Vergleich zu Wildtyp-Spermien eine signifikante Reduzierung der akrosomalen Exozytose-Induktion festgestellt. Da die Applikation eines Calcium-Ionophors die Signalkaskade umgeht, die unter physiologischen Bedingungen zum Calcium-Influx und damit zur Membranfusion führt, scheint das RIM2α-Protein Komponenten der Signalkaskade und/oder die Calcium-Kanäle für die Akrosomreaktion zu rekrutieren. Somit könnte es dazu beitragen die gerichtete, großflächige Fusionsporenbildung nach Zona pellucida-Stimulation zu gewährleisten. Im Rahmen dieser Dissertation durchgeführte Untersuchungen deuten außerdem an, dass RIM2α eine Interaktion mit dem Multi-PDZ-Domänen Protein 1 (MUPP1) eingehen könnte. MUPP1 ist im Komplex mit der Calcium/Calmodulin abhängigen Kinase II daran beteiligt, eine spontane, durch die sekundäre Reifung der Spermien im weiblichen Genitaltrakt begünstigte Akrosomreaktion zu verhindern. Als molekularer Knotenpunkt könnte RIM2 demnach sowohl eine spontane Exozytose verhindern als auch durch die Rekrutierung weiterer CAZ-Proteine und des Zytoskeletts die großflächige, multiple Fusionsporenbildung zur Freilegung von ausreichend Izumo-Molekülen auf der Spermienoberfläche sicherstellen. Eine Lokalisation in Detergens-resistenten Membranplattformen, wie sie auch für MUPP1 und die SNARE-Proteine in Spermien gezeigt wurde, könnte diese integrierende Funktion von RIM2 für die akrosomale Exozytose unterstützen.

Prionerkrankungen gehören zu den neurodegenerativen Erkrankungen und können sowohl genetisch übertragen als auch erworben werden. Sie verlaufen bisher ausschließlich letal. Verursacht werden sie durch das PrPsc, die pathologische Isoform des physiologisch vorkommenden PrPc. Ein – teilweise noch kontroverser – Einfluss von Kupfer auf die Pathologie wurde mehrfach dargestellt. Bisherige Arbeiten haben diesen Einfluss jedoch insbesondere anhand der Bindung an die Oktarepeatregion untersucht; zunehmend wächst allerdings das Interesse an den Kupferbindungsstellen außerhalb dieser Region: unter anderem insbesondere am Histidin 95 (His95). Im Rahmen dieser Arbeit wurde erstmalig der Einfluss der Kupferbindung an der murinen Aminosäure Histidin 95 des Prionproteins (PrP) in vivo nach Infektion untersucht. Da die Erreger von Scrapie und CJD eine ähnlich Primär-, Sekundär- und Tertiärstruktur besitzen [51, 168], sind wahrscheinlich die Ergebnisse aus Tiermodellen - zumindest teilweise - auf das menschliche Prionprotein übertragbar. Zur Untersuchung wurden transgene Mäuse verwendet, die ein mutiertes PrP mit einem Aminosäure-Austausch von Histidin zu Glycin an der Position 95 des Prionproteins explizieren. Zur Abgrenzung des Einflusses der Mutation nach Infektion wurde vorab eine Charakterisierung der nicht infizierten Mäuse durchgeführt: Die Mäuse nach Mutation (H95G-Mäuse) sowie das mutierte Prionprotein (H95G- PrP) wurden vor Infektion ausführlich untersucht und mit Wildtypkontrollen verglichen. Immunhistochemisch, histologisch und klinisch zeigte sich vor Infektion kein Unterschied zwischen H95G-Mäusen und Wildtypmäusen. Anschließend erfolgten diese Untersuchungen bei RML-infizierten H95G- und Wildtypmäusen. In dieser Arbeit konnte zum ersten Mal anhand von homozygoten HG95+/+-Mäusen mit Prnp-/- Hintergrund und Prnp+/+-129/Sv- C57/Bl6-Kontrollmäusen ein signifikanter Einfluss der Kupferbindungsstelle am Histidin 95 auf die Pathologie und das Überleben nach Prioninfektion gezeigt werden. Die Ergebnisse wurden bei den Mäusen nach Infektion zweiter Passage geprüft. Hierdurch konnte eine stabile, signifikant verkürzte Inkubationszeit bei den H95G- Mäusen im Vergleich zum Wildtyp nachgewiesen werden. Nach Infektion konnte weiterhin gezeigt werden, dass die H95G-Mäuse in fast allen beurteilten Hirnregionen reproduzierbar signifikant mehr plaqueartige PrPsc-Ablagerungen sowie reproduzierbar signifikant geringere spongiforme Veränderungen aufwiesen. Im Bereich des Kleinhirns zeigten sich signifikant deutlicher ausgeprägte, in den untersuchten Cortexbereichen signifikant geringer ausgeprägte synaptische PrPsc- Ablagerungen nach RML-Infektion, die teilweise reproduzierbar waren. Wahrscheinlich werden diese Ergebnisse beeinflusst durch den hier gezeigten veränderten Abbau des H95G- PrPsc, das im Gegensatz zum Wildtyp-PrPsc hauptsächlich über den a-Abbaumechanismus abgebaut wird, sowie den möglichen höheren Konzentrationen von H95G-PrPc.

Vielversprechende Therapieansätze für die Alzheimer Erkrankung basieren auf der Amyloid-Hypothese und beinhalten die Inhibition der β-Sekretase BACE1 und des γ-Sekretase-Komplexes sowie die Aktivierung der α-Sekretase ADAM10. Für die Einschätzung und Minimierung von Nebenwirkungsprofilen ist die Kenntnis weiterer Substrate dieser Sekretasen essentiell. Als ein solches Substrat wurde Typ I Neuregulin1-β (Typ I NRG1-β), ein Mitglied der EGF-Familie von Wachstumsfaktoren, vermutet. In der vorliegenden Arbeit konnte in vitro gezeigt werden, dass Typ I NRG1-β ein Substrat für den γ-Sekretase-Komplex darstellt. Nach erfolgtem Shedding von Typ I NRG1-β katalysiert der γ-Sekretase-Komplex die intramembranäre Proteolyse durch einen Schnitt innerhalb der Transmembrandomäne. Ferner konnte in vitro gezeigt werden, dass BACE1 das Shedding der Isoformen Typ I NRG1-β1 und Typ I NRG1-β4 katalysiert, wobei die β1-Isoform das bevorzugte Substrat von BACE1 darstellt. Typ I NRG1-β2 wird dagegen nicht oder nur in sehr geringem Ausmaß durch BACE1 prozessiert. Für die β1-Isoform wurde die BACE1-Schnittstelle innerhalb der juxtamembranären Region zwischen der Aminosäure-Position Glu236-Phe237 und Met238-Glu239 (EF-ME) von humanem Typ I NRG1-β1 charakterisiert. Es konnte gezeigt werden, dass diese Schnittstelle spezifisch für BACE1 ist und dass keine weiteren BACE1-Schnittstellen innerhalb der juxtamembranären Region von Typ I NRG1-β1 existieren. Neben BACE1 wird das Shedding der β1-Isoform durch α-Sekretasen katalysiert, wobei das Shedding der β1-Isoform hauptsächlich durch ADAM10 erfolgt. Im Gegensatz zur β1-Isoform werden die Isoformen β2 und β4 nicht durch ADAM10 geschnitten. Für die β2-Isoform konnte jedoch ein Shedding durch andere α-Sekretasen in vitro nachgewiesen werden. Die vorliegenden Ergebnisse ermöglichen allerdings keine Aussage dazu, um welche spezifischen α-Sekretasen es sich handelt. Für α-Sekretasen wird kontrovers eine fehlende Schnittstellen-Sequenzspezifität diskutiert. Vermutlich sind für die Substraterkennung neben einer spezifischen Schnittstellensequenz weitere Faktoren von Bedeutung. So konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass die Länge der juxtamembranären Region von Typ I NRG1-β einen entscheidenden Einfluss auf das Shedding durch α-Sekretasen hat. Dabei stellen die Isoformen mit einer kürzeren juxtamembranären Region das bevorzugte Substrat für α-Sekretasen dar. Diese Arbeit zeigt, dass Typ I NRG1-β ein Substrat von allen drei Sekretasen ist, die vielversprechende Therapieansatzpunkte in der Alzheimertherapie darstellen. Durch die Beeinflussung der Aktivität dieser Sekretasen wird somit auch die Proteolyse von Typ NRG1-β beeinflusst und damit letztendlich auch die physiologischen Funktionen von Typ NRG1-β. Im Hinblick auf daraus resultierende Nebenwirkungen ist es daher essentiell, die physiologische Bedeutung der Sekretasen ADAM10, BACE1 und des γ-Sekretase-Komplexes bezüglich der Funktionen von Typ NRG1-β weiter zu analysieren.

Ein Problem bei der Behandlung von Gehirntumoren sind Resttumorzellen, die am Rande des Tumors gesundes Hirngewebe infiltrieren und operativ nicht entfernt werden können. Einen viel versprechenden Ansatz für die Therapie maligner Gliome stellt die lokale Applikation radioaktiv markierter monoklonaler Antikörper bzw. Antikörper-Fragmente dar, die gegen tumorspezifische Oberflächenmoleküle gerichtet sind. Ziel war es daher, monoklonale Antikörper (mAk) und gentechnisch hergestellte Fab-Fragmente gegen die tumorassoziierte Isoform 1 des humanen Tenascin C (hTNC-1) für die Diagnostik bzw. die Radioimmuntherapie (RIT) von Gliomen zu entwickeln. Die mAk wurden durch Immunisierung von Balb/c Mäusen mit einer der alternativ gespleißten FNIII-Domänen, die für hTNC-1 spezifisch ist, generiert. Diese FNIII-Domäne wurde hierzu gentechnisch hergestellt. Die Immortalisierung und klonale Selektion der erfolgreich herangereiften murinen B-Lymphozyten wurde, angelehnt an das von Kenett und Mitarbeitern entwickelte Protokoll, durchgeführt (Kennett, et al., 1978). Der Antikörper wurde aus den konditionierten Zellkulturmedien des entsprechenden Hybridoma Zellklons mit geringem Aufwand aufgereinigt. Die cDNA-Sequenzen der CH1- und der VH1-Domäne der H- und der L-Kette des neu generierten mAk wurden hierfür in den bakteriellen Expressionvektor pASK85-D1.3 kloniert und gentechnisch hergestellt. Die Fab-Produktion in E. coli konnte so im Labormaßstab etabliert werden. Nach in vitro Evaluation wurden die mAk und Fab-Fragmente mit Indium-111-DTPA radiomarkiert und in U87MG-tragenden SCID-Mäusen getestet. Der mAk mit der höchsten Avidität (WGGD4-B4) wies eine spezifische Bindung mit hoher Affinität (KD ~ 35 nM ± 16 nM) an WHO°III und WHO°IV Gliome auf. Gesunde Hirnareale werden mit diesem mAk nicht adressiert. Die an U87-MG-Tumoren tragende SCID-Mäusen durchgeführten Untersuchungen zeigten für den mAk WGGD4-B4 einen Anstieg der Aktivität im Tumor bis zu 72 h p.i., mit mittleren Anreicherungen von 11% der ID/g Tumor. Anschließend erfolgt eine langsame Dissoziation (~9% ID/g Tumor nach 120h p.i.). Die Aktivität in den Referenzgeweben (z.B. Muskel) blieb zu jedem gemessenen Zeitpunkt niedrig (Muskel

Es ist anzunehmen, dass genetische Faktoren einen Großteil der kognitiven Fähigkeiten eines Menschen beeinflussen. Hereditätsschätzungen gehen von etwa 50% aus. Einzelne Polymorphismen innerhalb verschiedener Gene können dabei Auswirkungen auf die kognitive Leistungsfähigkeit haben. In dieser Arbeit wurden die Polymorphismen rs913964 und rs1330581 innerhalb des GAD2-Gens auf eine Assoziation mit Intelligenz untersucht. Das GAD2-Gen, welches für das Enzym Glutamatdecarboxylase 65 codiert, wird insbesondere in Nervenzellen des Gehirns exprimiert. Die von der Glutamatdecarboxylase 65 synthetisierte gamma-Aminobuttersäure, GABA, stellt den wichtigsten inhibitorischen Neurotransmitter im Zentralnervensystem dar und übernimmt bedeutende Aufgaben bei der Entwicklung des Nervensystems sowie bei der Weiterleitung und Regulierung von sensorischen und motorischen Signalen. Verschiedene Ergebnisse aus Tierversuchen sowie neurologische und psychiatrische Erkenntnisse lassen auf eine bedeutende Rolle der Glutamatdecarboxylase 65 im Hinblick auf GABAerge, synaptische Vorgänge im menschlichen Gehirn schließen. Eine Beteiligung des Enzyms an der Entwicklung kognitiver Fähigkeiten beim Menschen kann somit in Erwägung gezogen werden. Für Polymorphismen im GAD1-Gen, das für eine andere Isoform der Glutamatdecarboxylase codiert, wurden bereits Assoziationen zu unterschiedlichen kognitiven Phänotypen erstellt. Mit 286 neuropsychiatrisch gesunden, deutschstämmigen Probanden aus München wurde der Hamburg-Wechsler-Intelligenztest für Erwachsene – Revision 1991 durchgeführt. Die Genotypisierung der Polymorphismen erfolgte mit Hilfe eines SNP-Microarrays. Für den Polymorphismus rs913964 wurde bei den Untertests Rechnerisches Denken und Figurenlegen ein Zusammenhang mit der Allelverteilung nachgewiesen. Dem G-Allel konnten dabei jeweils bessere Ergebnisse zugeschrieben werden als dem A-Allel. Für den Untertest Rechnerisches Denken zeigte die Assoziation einen signifikanten Unterschied und für den Untertest Figurenlegen einen Trend. Die Analyse des Polymorphismus rs1330581 erbrachte einen Trend für die Assoziation der Genotypverteilung mit Werten des Handlungs-IQs und einen signifikanten Unterschied für die Rohwerte aus dem Untertest Bilderordnen. Dabei schnitten Personen mit dem heterozygoten Genotyp A/G besser ab als solche mit den homozygoten Genotypen A/A und G/G. Personen mit dem Genotyp G/G erzielten die schlechtesten Leistungen. Zudem konnte, ähnlich wie für den Polymorphismus rs913964, ein deutlicher Trend für die Assoziation der Allelverteilung mit den Ergebnissen aus dem Untertest Rechnerisches Denken ermittelt werden. G-Allelträger erzielten hierbei bessere Ergebnisse als A-Allelträger. Die Assoziation zweier Polymorphismen im GAD2-Gen mit kognitiven Leistungen in einer deutschen Stichprobe weist somit auf eine Mitbeteiligung dieses Gens an der Ausbildung von Intelligenz hin. Beide analysierten Polymorphismen liegen auf Introns innerhalb des GAD2-Gens. Folglich handelt es sich hierbei um keine funktionellen Polymorphismen. Als denkbare Ursachen für eine quantitative oder funktionelle Veränderung der Glutamatdecarboxylase 65 kommen verändertes Spleißen, die mögliche Lage in Linkage Disequilibrium zu einem bisher nicht untersuchten, funktionellen Polymorphismus oder ein unterschiedlicher Expressionsgrad durch Beeinflussung der DNA-Bindungsaffinität zu regulatorischen Proteinen in Frage. Ein Mangel oder eine Fehlfunktion von GAD65 würde in Folge einer reduzierten GABA-Synthese bzw. -Freisetzung zu einer gestörten Feinregulation der inhibitorischen Signalübertragung an sensorischen und motorischen Schaltstellen führen. Die postnatale Reifung der Gehirnwindungen, die neuronale Migration, die Zelldifferenzierung und die Synaptogenese sind ebenfalls abhängig von GAD65 bzw. GABA. Veränderungen der Expression oder der Funktion des Enzyms könnten somit Auswirkungen auf die kognitiven Fähigkeiten haben.

Präsentation des Researcher of the Month (Februar 2009) Researcher of the Month der Medizinischen Universität Wien Wien vom 2009-04-22

Die autosomal dominante Optikusatrophie ist mit Mutationen in dem Gen OPA1 assoziiert. OPA1 kodiert eine konservierte mitochondriale Dynamin-ähnliche GTPase. Das Ortholog von OPA1 in S. cerevisiae ist Mgm1. Mgm1 liegt im Intermembranraum der Mitochondrien assoziiert mit der Innenmembran in zwei Proteinisoformen vor: der langen (l-Mgm1) und der kurzen Isoform (s-Mgm1). Beide Isoformen sind für den Erhalt der mitochondrialen Morphologie und der mitochondrialen DNA erforderlich. l-Mgm1 wird von der mitochondrialen Rhomboidprotease Pcp1 durch limitierte N-terminale Proteolyse in s-Mgm1 umgesetzt. OPA1 ist ebenfalls für den Erhalt normaler mitochondrialer Morphologie in Säugetierzellen erforderlich. Zusätzlich reguliert es die Freisetzung von Cytochrom c während der Apoptose. Insgesamt acht Transkriptionsvarianten von OPA1 sind bekannt, die durch alternatives Spleißen der N-terminal gelegenen Exons 4, 4b und 5b entstehen. Auf Proteinebene ließen sich bis zu fünf OPA1-Proteinisoformen unterschiedlicher Größe voneinander abgrenzen. Die Proteinisoformen liegen zum einen Teil membranverankert in der Innenmembran und zum anderen Teil peripher mit der Innenmembran assoziiert im Intermembranraum der Mitochondrien vor. Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich mit der Biogenese der verschiedenen OPA1-Proteinisoformen. Hierzu wurden OPA1-Transkriptionsvarianten in Hefe heterolog exprimiert. OPA1 wird in Hefe ähnlich wie in Säugetierzellen prozessiert. Die Prozessierung erfolgt N-terminal, an mehreren Stellen und schrittweise. Die menschliche mitochondriale Rhomboidprotease PARL kann Pcp1 in der Hefe voll komplementieren, aber weder Pcp1 noch PARL prozessieren OPA1. In PARL-/--Mauszellen wird OPA1 normal prozessiert. In der Hefe ist die Prozessierung von OPA1 von den Untereinheiten Yta10 und Yta12 der mitochondrialen AAA-Protease der Matrix (m-AAA-Protease) abhängig. Durch Expression der Untereinheiten der menschlichen m-AAA-Protease, Paraplegin und AFG3L2, lässt sich die Prozessierung von OPA1 in yta10yta12 rekonstituieren. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Biogenese von Mgm1/OPA1 nicht vollständig von der Hefe bis zu Säugetieren konserviert ist. Der Austausch der prozessierenden Protease könnte in Verbindung mit einem Mechanismus zur Qualitätssicherung der Mitochondrien in Metazoa stehen.

The major goal of the project was the investigation of proteins that regulate dynamic rearrangements of the actin cytoskeleton in Dictyostelium discoideum amoebae. Among the proteins studied in detail were (i) D. discoideum vasodilator stimulated phosphoprotein DdVASP and a new profilin isoform as putative regulators of filopodia formation, and (ii) the Ste20-like kinases Krs1 and Severin-Kinase as members of signalling cascades towards the actin cytoskeleton. Filopodia are bundles of actin filaments projecting from the cell surface. They are found on a variety of cell types and are needed among others, for cell adhesion, sensory and exploratory functions. Filopodia are frequently found associated with sheet-like arrays of actin filaments called lamellipodia and membrane ruffles. The function of the VASP homolog from D. discoideum in filopodia formation was studied using molecular, biochemical and cell biological approaches. The protein sequence of DdVASP shares a significant homology to the members from other species. The protein harbours two Ena/VASP homology domains EVH1 and EVH2 separated by a polyproline stretch. The EVH2 domain is characterised by a G-actin binding site (GAB), an F-actin binding site (FAB) and a tetramerisation domain. As a tetramer the DdVASP protein can nucleate actin polymerization and bundle actin filaments. The in vitro nucleating activity of DdVASP is salt dependent and its nucleating activity is completely abolished at 100 mM salt. However, the F-actin bundling activity as determined by the low speed sedimentation assay was not disturbed. The ability of DdVASP to influence the binding of capping protein to the growing ends of the actin filaments was tested through elongation of capped F-actin seeds and by depolymerization of capped filaments upon dilution below the critical concentration of the barbed ends. Results from both sets of experiments showed that DdVASP cannot remove capping protein from the barbed ends. The D. discoideum formin dDia2, which was previously reported to be essential for filopodia formation could elongate the capped F-actin seeds. In vitro biochemical data led to the conclusion that the bundling activity of DdVASP is the essential in vivo function to stabilise actin filaments in emerging filopodia. To test this hypothesis, a DdVASP null mutant was isolated. As expected the mutant failed to produce any filopodia. Expression of wild type DdVASP, but not DdVASPFAB, rescued the phenotype suggesting the importance of the bundling activity of DdVASP in filopodia formation. To confirm that the data obtained with DdVASP were not species specific, key biochemical functions of HsVASP were also tested. The results indicated that VASPs are functionally well conserved throughout evolution. During this study, a third profilin isoform, profilin III, was further characterised. Specific interaction between profilin III and DdVASP was discovered. Profilin III shares a limited homology at the amino acid level with the other two and well studied profilins. Polyclonal antibodies that recognise only the profilin III isoform showed that in wild type cells profilin III represents less than 1% of all profilins. This suggests a distinct role for profilin III, because a low protein concentration argues against an actin sequestering function. Immunolocalisation studies showed profilin III in filopodia and enriched at their tips. Cells lacking the profilin III protein show defects in cell motility during chemotaxis. The second part of the project dealt with the characterisation of two D. discoideum Germinal Centre Kinases (GCK). The catalytic domain of Krs1 was found to be highly homologous to the catalytic region of human MST1 and MST2 from the GCK-II subfamily. The regulatory region harbours the putative inhibitory domain (aa 330-379) and a possible multimerization (SARAH) domain (aa 412-458) described for GCKs in higher organisms. This SARAH region spans about 50 amino acid residues, is located at the extreme carboxyl terminus and most likely forms an  - helical coiled-coil motif. GFP-Krs1 overexpressing wild type cells showed an enrichment of the kinase in the cell cortex, and motility of these cells during aggregation was reduced. Krs1 knockout strains exhibited only subtle differences to wild type cells. Severin kinase is encoded by the gene svkA, and phylogenetic analysis groups it into subfamily GCK-III, along with human MST3, MST4 and YSK/SOK-1. Immunoblot analysis with polyclonal antibodies showed an uniform expression level throughout development. Gene disruption of svkA resulted in cells that had problems to divide both in submerged or in shaking cultures. Though the motility and chemotaxis of these cells remain unaltered compared to the wild type cells, the movement of the multicellular slugs is disturbed. In addition, development was delayed and the mutant formed aberrant fruiting bodies.

Einfluss der F1FO-ATP Synthase-Oligomerisierung auf den bioener-getischen Zustand von Mitochondrien Eine wichtige Funktion der Mitochondrien besteht in der Bereitstellung von ATP, dessen Synthese durch die OXPHOS-Komplexe der Innenmembran bewerkstelligt wird. Zusätzlich besitzt die F1FO-ATP Synthase eine strukturgebende Aufgabe. Dazu bildet diese Oligomere aus, die für die Ausbildung von Cristaestrukturen essentiell sind. Insbesondere die oligomer-spezifischen Untereinheiten Su e und Su g sind dafür, nicht jedoch für die enzymatische Aktivität der F1FO-ATP Synthase, notwendig. Der Einfluss der F1FO-ATP Synthase Assemblierung auf den bioenergetischen Zustand von Mitochondrien wurde in dieser Arbeit untersucht. Teildeletionen der C-terminalen ‚coiled-coil’-Domänen von Su e weisen eine verringerte Stabilität der Oligomere auf. Diese Destabilisierung geht mit einer Reduktion des mitochondrialen Membranpotentials und der Wachstumsrate einher, ist jedoch für die Ausbildung von Cristaestrukturen hinreichend. Des Weiteren sind die enzymatischen Aktivitäten der Atmungskettenkomplexe, die Integrität der Innenmembran sowie die Verlustrate der mtDNA in diesen Mutanten nicht beeinträchtigt. Der beobachtete Phänotyp ist daher nicht auf Sekundäreffekte zurückzuführen. Diese Arbeit unterstützt ein Modell, nach dem die Assemblierung der F1FO-ATP Synthase zu Oligomeren für die räumliche Anordnung auch von anderen Proteinkomplexen in Form von Mikrodomänen für einen effizienten Substratumsatz während der oxidativen Phosphorylierung oder für deren Regulation notwendig ist. Somit hat die Stabilität der F1FO-ATP Synthase-Oligomere einen Einfluss auf die bioenergetische Leistungsfähigkeit von Mitochondrien. Charakterisierung der mitochondrialen Rhomboidprotease Pcp1 Das Dynamin-ähnliche mitochondriale Protein Mgm1 kommt in zwei Isoformen vor, die möglicherweise an der Ausbildung von Cristaestrukturen beteiligt sind. Die kurze Isoform, s-Mgm1, entsteht in Abhängigkeit von der hochkonservierten Intramembran-Rhomboidprotease Pcp1. Zur genaueren Aufklärung dieser Prozessierung wurde die Topologie und Biogenese von Pcp1 ermittelt. Pcp1 durchspannt die mitochondriale Innenmembran mit sieben Transmembrandomänen und besitzt eine Nin-Cout-Topologie. Untersuchungen zum Import von Pcp1 zeigen, dass dessen Import in die innere Membran von der TIM23-Translokase vermittelt und die mitochondriale Signalsequenz schrittweise durch die zwei Proteasen MPP und MIP entfernt wird. Außerdem wird möglicherweise die C-terminale Transmembrandomäne von Pcp1, entsprechend einem ‚Stop-Transfer’-Mechanismus, in der TIM23-Translokase arretiert und anschließend lateral in die Innenmembran inseriert. Alternativ wird Pcp1 zunächst vollständig in die Matrix importiert und anschließend über den konservativen Sortierungsweg in die Innenmembran inseriert. Die bisherigen Ergebnisse lassen eine Unterscheidung zwischen diesen beiden Möglichkeiten nicht zu. Aufgrund von Sequenzvergleichen verschiedener Rhomboidproteasen wurden wie in anderen Serinproteasen drei konservierte Aminosäurereste als mögliche katalytische Triade postuliert. Um dies zu untersuchen, wurden diese Aminosäurereste jeweils gegen Alanin ausgetauscht. Zwei dieser Punktmutationen, in Serin-256 oder Histidin-313, führen zur vollständigen Inaktivierung von Pcp1, während die Aminosäure Asparagin-202 für die Aktivität nur partiell notwendig ist. Insgesamt zeigen diese Ergebnisse, dass die mitochondriale Rhomboidprotease Pcp1 mit einer katalytischen Diade eine besondere Stellung unter den Serinproteasen einnimmt.

Podosomen sind ein prominenter Teil des Aktinzytoskelettes primärer humaner Makrophagen und wahrscheinlich essentiell für Adhäsion, Matrixverdau und gerichtete Migration. In der vorliegenden Arbeit wurde die Regulation dieser Strukturen untersucht. Es konnte zunächst gezeigt werden, dass Monozyten Podosomen nicht nur auf starren, künstlichen Oberflächen wie Glas-Deckgläschen ausbilden, sondern auch auf einem Monolayer aus Endothelzellen. Dies unterscheidet sie klar von anderen Adhäsionsstrukturen wie z.B. focal adhesions. Auch in verschiedenen Zelllinien, unter anderem in Krebszellen, ließen sich podosomale Strukturen nachweisen bzw. induzieren. Diese Befunde sind Hinweis einerseits auf die physiologische Relevanz von Podosomen und andererseits auf eine wahrscheinlich weite Verbreitung dieser Strukturen in verschiedenen Zelltypen. Podosomen sind hochdynamische Strukturen mit einer Halbwertszeit von 2-12 Minuten, das heißt, es werden permanent Podosomen abgebaut und neu gebildet. Dazu ist die Polymerisation und Depolymerisation von filamentösem (F-)Aktin notwendig. Regulationsmechanismen F-Aktin-aufbauender Wege sind gut untersucht und bekannt, weshalb in der vorliegenden Arbeit F-Aktin-abbauende Wege untersucht wurden. Ein wichtiger Regulator des Aktinzytoskelettes ist Cofilin, das die Depolymerisierung von Aktinfilamenten beschleunigt und unter anderem durch Phosphorylierung am Serin-3 inaktiviert werden kann. Folgende Ergebnisse sprechen für eine wichtige Rolle von Cofilin in der Podosomen-Regulation: Es konnte eine spezifische Lokalisation von Cofilin und phosphoryliertem Cofilin in der Aktin-reichen Podosomen-Kernstruktur nachgewiesen werden. Im Western Blot zeigte sich eine Korrelation des Grades der Cofilin-Phosphorylierung mit der Podosomenanzahl. Durch Mikroinjektion eines kurzen Peptids, welches die Cofilin-Phosphorylierung inhibiert, sowie durch Transfektion von Cofilin-siRNA konnte die Podosomen-Bildung reduziert werden. Die am besten untersuchten Cofilin-Kinasen sind die LIM-Kinasen 1 und 2. Mittels RT-PCR war in unserer Arbeitsgruppe bereits die Expression von LIMK1 in Makrophagen nachgewiesen worden. Auch Ergebnisse im Western Blot sowie in DNA-Arrays weisen auf LIMK1 als dominante Isoform in Makrophagen hin. In fixierten Präparaten konnte allerdings weder mit kommerziell erhältlichen noch mit einem selbst hergestellten, gegen die LIM-Domänen von LIMK1 gerichteten Antikörper eine spezifische Lokalisation von LIMK1 an Podosomen nachgewiesen werden. Mittels Nucleofection wurden deshalb verschiedene LIM-Kinase-Konstrukte transfiziert und überexprimiert. Dabei bestätigten sich die Ergebnisse der Antikörperfärbungen, keines der Konstrukte war in Podosomen zu finden. Alle Konstrukte mit Kinase-Aktivität führten zum raschen Krampfen und Ablösen der Zellen, wobei die Adhäsionsfläche bis zuletzt mit Podosomen bedeckt war. Im Gegensatz zu den Befunden aus der Transfektion war durch Mikroinjektion der konstitutiv aktiven Kinase-Domäne von LIMK1 eine deutliche Reduktion der Podosomen-Bildung zu erzielen. Hier können konzentrationsabhängige Effekte eine Rolle spielen. Als Gegenspieler der LIM-Kinasen wurden die Phosphatasen PP1 und PP2A beschrieben. Eine spezifische Lokalisation von PP2A an Podosomen war jedoch nicht nachzuweisen, zudem hatte eine Inhibition der beiden Phosphatasen keinen Effekt auf die Podosomenbildung oder den Podosomenabbau. Dies spricht gegen eine Beteiligung von PP1 oder PP2A an der Podosomenregulation. LIM-Kinasen selbst können durch Effektoren der Rho-GTPasen Rho, Rac und Cdc42 reguliert werden. So aktiviert der Rho-Effektor ROCK LIMK1 und LIMK2. Der ROCK-Inhibitor Y?27632 führte zu einer Störung der Podosomen-Verteilung, auch die Podosomen-Neubildung wurde stark inhibiert. Dies spricht für eine Beteiligung von ROCK an der Podosomenregulation. Auch Rac und Cdc42 können durch die gemeinsamen Effektoren der PAK-Familie eine Aktivierung von LIMK1 bewirken, dabei sind PAK1 und PAK4 die am besten untersuchten Isoformen. Die Transfektion verschiedener PAK1- und PAK4-Konstrukte führte jeweils zu einer Reduktion der Podosomen-Anzahl, unabhängig von der Kinase-Aktivität des Konstruktes. Die Kinase-inaktive PAK4-Mutante führte zu einer Reduktion des F-Aktin mit kleinen Podosomen, während die konstitutiv-aktive PAK4-Mutante große Podosomen mit vermehrtem F-Aktin bewirkte. Weitere Arbeiten zur Untersuchung vor allem von PAK4 in unserer Arbeitsgruppe konnten diese Ergebnisse bestätigen und quantifizieren sowie weitere Interaktionspartner nachweisen. Eine weitere Regulationsmöglichkeit von Cofilin ist die Bindung des second messengers PIP2, welcher unter anderem durch Isoformen der Phospholipase C (PLC) hydrolysiert werden kann. Die Mikroinjektion zweier Peptide, die laut Literatur zu einer PIP2-Inhibition bzw. einer Steigerung des PIP2-Abbaus führen, hatte keinen Einfluss auf Podosomen. Durch Transfektion der PH-Domäne von PLCd1, welche als PIP2-Sensor eingesetzt werden kann, konnte jedoch eine teilweise Lokalisation von PIP2 an Podosomen gefunden werden. Mit spezifischen Antikörpern konnte zudem eine Lokalisation von PLCb1 im Aktin-reichen Podosomenkern und von PLCb2 in der podosomalen Ringstruktur nachgewiesen werden, PLCb3 zeigte keine spezifische Lokalisation. Auch ein PLCb2-Konstrukt reicherte sich nach Transfektion in der podosomalen Ringstruktur an. Der PLC-Inhibitor U-73122 führte zu einem kompletten Verschwinden der Podosomen mit nachfolgender Ablösung der Zellen. Aufgrund dieses Befundes und der spezifischen Lokalisation ist von einer Beteiligung der PLCb1 und PLCb2 in der Podosomen-Regulation auszugehen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit konnten somit wichtige Effektoren der podosomalen Aktinregulation identifiziert werden: Cofilin als direkter Interaktionspartner von Aktin, LIMK1 als Cofilin-Regulator sowie ROCK und PAK als upstream-Regulatoren in der Signalkaskade. Darüber hinaus scheinen PLCb1 und PLCb2, möglicherweise über PIP2, ebenfalls an der Podosomen-Regulation beteiligt zu sein. Dies legt die Grundlage für weitere Untersuchungen über die molekularen Mechanismen der podosomalen Aktinregulation.

Unzureichende Möglichkeiten in Diagnose und Behandlung von epithelialen Ovartumoren führen zu einer niedrigen Überlebensrate der Patientinnen. Die molekularen Zusammenhänge, die der Progression dieser Krankheit zugrunde liegen, sind noch weitgehend unbekannt und erschweren Verbesserungen in der Früherkennung und Therapie. In der vorliegenden Arbeit wurden mit Hilfe der Affymetrix Genchip-Technologie die Genexpressionsprofile von elf Ovartumor-Zelllinien mit denen von zwei IOSE-Zelllinien, die aus normalen Epithelzellen des Ovars etabliert wurden, verglichen. So sollten Gene identifiziert werden, welche die Tumorzellen von den normalen Zellen unterscheiden und eventuell als diagnostischer Marker oder als Zielgen für therapeutische Zwecke dienen können. Mit besonderem Augenmerk auf Transmembran- bzw. sezernierte Proteine wurden zunächst 21 bzw. sieben Gene in den beiden Gruppen identifiziert, deren Überexpression in Karzinomen des Ovars zum ersten Mal ermittelt wurde. Die Ergebnisse der Affymetrix-Analyse wurden mittels RT-PCR in sieben ausgewählten Genen bestätigt. Die Expressionsanalysen von drei ausgewählten Genen, NMU, JAG2 und L1CAM, wurden auf Ovartumor-Gewebeproben ausgeweitet und eine mögliche Rolle in der Tumorgenese des Ovarkarzinoms diskutiert. Da für L1CAM spezifische Antikörper zur Verfügung standen, konnte gezeigt werden, dass die Abundanz der L1CAM-mRNA mit der Protein-Abundanz korrelierte und die Lokalisierung in der Zelle wie erwartet in der Plasmamembran erfolgte. Die Expression von L1CAM konnte immunhistochemisch in Paraffinschnitten von Ovarkarzinomen nachgewiesen werden. Zu einem geringeren Prozentsatz konnte das Zelladhäsionsmolekül auch in Borderline-Tumoren, die in der Regel durch eine gute Prognose gekennzeichnet sind, und Fibromen identifiziert werden. In malignen Ovartumoren nicht epithelialer Herkunft konnte keine L1CAM-Expression festgestellt werden. Zeitgleich wurde die Überexpression von L1CAM in Ovarkarzinomen beschrieben und das Molekül als prognostischer Marker in Karzinomen des Ovars, Uterus und des Endometriums identifiziert. Durch funktionelle Analysen sollte die Funktion von L1CAM in Ovartumorzellen untersucht werden. Bei der Klonierung von L1CAM wurde festgestellt, dass aus den verwendeten Ovartumor-Zelllinien nur eine Isoform des Gens isoliert werden konnte, in der die Exons 2 und 27 deletiert sind. In stabilen L1CAMΔ2,27-Transfektanten konnte gezeigt werden, das die Expression dieser Isoform zu erhöhter Adhäsion an Laminin im Vergleich zu Vektor-Transfektanten führt. Die Invasionsfähigkeit der Transfektanten wurde durch die ektopische L1CAMΔ2,27-Expression nicht verändert. Zusammenfassend wurden in dieser Arbeit unter der Verwendung der Genchip-Technologie die zwei potenziellen Markergene NMU und JAG2 identifiziert, die in weiteren Analysen auf ihre Bedeutung in Ovarkarzinomen untersucht werden müssen. L1CAM wurde in immunhistochemischen Studien als Marker identifiziert, dessen prognostischer Wert in Zukunft die Diagnose und Therapie dieser aggressiven Erkrankung verbessern könnte. Zudem bieten die vielfältigen Funktionen von L1CAM Möglichkeiten bei der therapeutischen Intervention durch monoklonale Antikörper, die durch die Expression einer Spleißvariante in Ovartumorzellen spezifiziert werden könnte.

Erstmalige Klonierung der beta3-Untereinheit des spannungsaktivierten Kalziumkanals und einer trunzierten Spleißvariante in menschlichem Herzmuskelgewebe. Bei ischämischer Kardiomyopathie verändertes Genexpressions-Verhältniss der Isoformen zueinander. In Northern-Blot-Untersuchungen Nachweis einer relevanten Expression kodierender Transkripte der beta3-Untereinheit in normalem und terminal insuffizientem humanem Myokard.

In ischämisch geschädigten Regionen des Herzens, konnte mit Hilfe der Positronen Emissions Tomographie (PET) eine erhöhte Aufnahme des Glukoseanalogs Fluor-18-Deoxyglukose (18FDG) bei gleichzeitig verminderter Durchblutung festgestellt werden. Diese Beobachtung weist auf noch vitales Gewebe mit verändertem Glukosemetabolismus hin und ist Ausdruck einer Stoffwechseladaption an diese besondere Situation. Ziel der Studie war es festzustellen, inwieweit eine erhöhte Expression der Glukosetransporter GLUT1, 3, 4, bzw. der Hexokinase (HK) ursächlicher (Teil-) Mechanismus für die beobachtete Steigerung der Glukoseaufnahme in die Herzmuskelzelle sein kann. Methoden: Zur Überprüfung der Existenz einer natürlichen regionalen Variabilität der Untersuchungsparameter, wurde eine molekularbiologische Analyse zuerst am nicht-ischämischen Schweinemyokard durchgeführt. Die Herzen von geschlachteten Tieren (n=6) wurden in definierte epi- und endokardiale Regionen des linken und rechten Ventrikels, sowie den Atrien unterteilt. Der zweite Teil der Studie untersuchte die Veränderungen in chronisch ischämischen Herzen (n=6). Im tierexperimentellen Versuchsaufbau wurde dafür bei jungen Schweinen ein modifizierter Stent in die linke Koronararterie (LAD) implantiert, der zu einer initialen Stenose von 75% führte. Ziel war ein langsamer Fortschritt des Verschlusses mit kompletter Stenose nach Ende des Versuchzeitraums von 28 Tagen. Anschließend wurden klinische Untersuchungen mit Hilfe des PETs durchgeführt, die Tiere euthanasiert und die Herzen entnommen. Myokardiale Biopsien wurden aus Regionen gewonnen, in denen im PET eine erhöhte Glukoseaufnahme bei gleichzeitig reduzierter Perfusion festgestellt worden war („mismatch“), aus Arealen mit reduzierter Perfusion und normalem bzw. vermindertem Glukosestoffwechsel („match“), sowie aus Regionen ohne jegliche Veränderung (REMOTE). Die Gewebeproben wurden auf ihren Protein- und mRNA-Gehalt an GLUT1, 3, 4, sowie der Hexokinase II untersucht. Die Quantifizierung der Proteine erfolgte nach Anreicherung der Membranfraktionen, durch Immunoblotting mit spezifischen Antikörpern und wurde bezogen auf einen intern mitgeführten Standard ausgewertet. mRNA wurde aus dem Gewebe extrahiert und die Kopienanzahl nach RT-PCR mit Hilfe der LightCycler Technik und spezifischen, fluoreszierenden Hybridisationsproben bestimmt. Ergebnisse: Die Ergebnisse der nicht-ischämischen Herzen zeigen, dass innerhalb des linken Ventrikels keine regionalen Unterschiede der untersuchten Parameter nachzuweisen waren. Interessanterweise konnte dagegen im Bereich der Atrien eine deutliche Reduktion der GLUT1 Expression festgestellt werden. In den ischämischen Herzen wurde innerhalb des Versorgungsgebietes der linken Koronararterie (LAD) eine signifikante Steigerung (p

Neuere Studien zeigen, dass Fehlregulationen alternativer Spleißprozesse erheblichen Einfluss auf die Entstehung von Krankheiten besitzen können. Exon 10 des Tau-Gens wird alternativ gespleißt und je nachdem, ob das Exon ein- oder ausgeschlossen wird, werden Isoformen mit drei (Tau -Exon 10) bzw. vier (Tau +Exon 10) Mikrotubuli-Bindungsmotiven generiert. Bei der Frontotemporalen Demenz mit Parkinsonismus gekoppelt an Chromosom 17 (FTDP-17) führen bestimmte Spleißmutationen zur Retention von Exon 10. Wie die FTDP-17 gehört auch die Alzheimer-Erkrankung zu den sog. Tauopathien, einer Gruppe von Krankheiten, die durch übermäßige Ablagerungen des Tau-Proteins im Gehirn charakterisiert sind. Im Rahmen dieser Arbeit wurde an humanem post mortem Gewebe untersucht, ob der Alzheimer-Erkrankung ein Fehler im Regulationsmechanismus des alternativen Spleißens zugrunde liegt. Mittels RT-PCR und Western Blot wurde das Spleißmuster von Tau Exon 10, dem humanen Transformer2-beta (Htra2-ß) und der CDC-ähnlichen Kinase2 (Clk2) untersucht. Ebenso wie Tau Exon 10 werden auch Htra2-ß und Clk2 alternativ gespleißt, wodurch Isoformen mit unterschiedlichen Funktionen entstehen können. Auf mRNA-Ebene konnte gezeigt werden, dass es im präfrontalen und temporalen Kortex der Alzheimer-Gehirne im Vergleich zu Kontrollhirnen zu einer signifikant stärkeren Expression der Isoform tau +Exon10 kommt. Ein möglicher Mechanismus könnte die Regulation des in Zellkulturexperimenten beobachteten Einflusses von hTRA2-ß auf das alternative Spleißen von Tau Exon 10 sein. Die im Temporalkortex der Alzheimer-Patienten verstärkt exprimierte Isoform htra2-ß1 unterstützt diese Befunde. Ebenfalls aus Zellkulturexperimenten ist bekannt, dass CLK2 sowohl das alternative Spleißen von Htra2-ß wie auch wahrscheinlich indirekt das von Tau Exon 10 beeinflusst. Untersuchungen zur RNA-Expression von clk2 ergaben, dass die phosphorylierungsaktive Isoform clk2 +Exon 4 in allen untersuchten Regionen bei Alzheimer-Patienten im Vergleich zu Kontrollen signifikant vermindert exprimiert wird. Dies deutet auf ein Zusammenspiel zwischen Clk2, Htra2-ß und dem alternativen Spleißen von Tau Exon 10 hin, sodass man sowohl von Htra2-ß wie auch Clk2 einen Einfluss auf die Regulation des alternativen Spleißens von Tau Exon 10 annehmen könnte. Basierend auf Forschungsergebnissen zum Einfluss von Phosphatase-Inhibitoren auf alternatives Spleißen in der spinalen Muskelatrophie (SMA), ist es denkbar, mittels spezifischer Phosphatase-Inhibitoren Einfluss auf die Fehlregulation des alternativen Spleißens von Tau Exon 10 zu nehmen. So könnten beispielsweise Phosphatase-Inhibitoren gegen htra2-ß1 eine verstärkte Phosphorylierung dieses Proteins bewirken und somit den Ausschluss von Tau Exon 10 verstärken. Dieser Mechanismus könnte für die Etablierung eines neuen Therapieansatzes herangezogen werden.

In S. cerevisiae bilden Mitochondrien ein tubuläres Netzwerk, für dessen Erhaltung ein Gleichgewicht aus Fusions- und Teilungsprozessen notwendig ist. Mgm1 ist ein Dynamin-ähnliches Protein in Mitochondrien, das an der mitochondrialen Fusion beteiligt ist. Es kommt in einer großen Isoform (l-Mgm1) von 97 kD und einer kleinen Isoform (s-Mgm1) von 84 kD vor. In der vorliegenden Arbeit sollte die Biogenese dieser beiden Isoformen und ihre Rolle in der Erhaltung der mitochondrialen Morphologie und der mitochondrialen DNA geklärt werden. Beide Isoformen konnten im Intermembranraum von Mitochondrien lokalisiert werden. Durch Immunpräzipitation und N-terminale Sequenzierung wurden die N-Termini beider Isoformen identifiziert. l-Mgm1 besitzt an seinem N-Terminus ein hydrophobes Segment. Mit diesem Segment ist es in der inneren mitochondrialen Membran verankert. s-Mgm1, dem dieses Segment fehlt, ist peripher membranassoziiert. Die Rhomboid-ähnliche Protease Pcp1 in der mitochondrialen Innenmembran ist für die Prozessierung von Mgm1 zu s-Mgm1 verantwortlich. Die Deletion von PCP1 führt zur Fragmentierung und Aggregation der Mitochondrien und zum Verlust der Respirationskompetenz und der mitochondrialen DNA. Dieser Phänotyp ist von dem der Deletion von MGM1 nicht zu unterscheiden. Der Phänotyp der Deletion von PCP1 ist eine direkte Konsequenz der fehlenden Mgm1–Prozessierung und des Fehlens von s-Mgm1. Darüber hinaus ist die Bildung beider Isoformen in ungefähr gleicher Menge für die volle Funktionalität von Mgm1 erforderlich. Für die koordinierte Bildung beider Isoformen ist eine konservierte Abfolge von zwei hydrophoben Segmenten am N-Terminus von Mgm1 erforderlich. Das weiter C-terminal gelegene hydrophobe Segment enthält die Spaltstelle für Pcp1. Die Hydrophobizität des N-terminalen Segments determiniert hingegen das Mengenverhältnis beider Isoformen. Dabei führt verringerte Hydrophobizität zur vermehrten Bildung von s-Mgm1, während erhöhte Hydrophobizität die Bildung von s-Mgm1 fast vollständig verhindert. Die intermediäre Hydrophobizität der Wildtyp-Sequenz ist kritisch für die koordinierte Bildung beider Isoformen im Verhältnis von ungefähr 1:1. Die Bildung von s-Mgm1 hängt weiterhin von einem funktionalen Importmotor und einer hinreichend hohen ATP–Konzentration in der mitochondrialen Matrix ab. l-Mgm1 kann dagegen ATP-unabhängig und unabhängig vom Importmotor gebildet werden. Diese Daten führten zum Modell der alternativen Topogenese von Mgm1. Demnach dient das erste hydrophobe Segment als Stopp-Transfer-Signal im TIM17/TIM23-Translokationskomplex. Laterale Insertion dieses Segments in die mitochondriale Innenmembran führt zur Bildung von l-Mgm1. Die Überwindung dieses Translokationsarrests führt zum weiteren Import bis das zweite hydrophobe Segment mit der Spaltstelle die Innenmembran erreicht. Dort entsteht durch Pcp1-Spaltung s-Mgm1. Der weitere Import und damit die Pcp1-Prozessierung sind abhängig von ATP und einem funktionalen Importmotor. Die Bildung von l-Mgm1 und s-Mgm1 sind kompetierende Prozesse. Störungen in diesem kompetitiven Gleichgewicht (veränderte Hydrophobizität des ersten hydrophoben Segments, nicht funktionaler Importmotor, niedrige ATP–Konzentration in der Matrix) führen zu Verschiebungen im Verhältnis beider Mgm1-Isoformen und zur Fragmentierung und Aggregation der Mitochondrien. Daher stellt der Mechanismus der alternativen Topogenese eine Möglichkeit dar, wie der bioenergetische Zustand der Mitochondrien auf molekularer Ebene an die mitochondriale Struktur gekoppelt sein könnte. Auf diese Weise könnte in Mitochondrien, deren bioenergetischer Status z.B. aufgrund von Mutationen in der mitochondrialen DNA, wie sie durch oxidativen Stress entstehen, gestört ist, die Bildung von s-Mgm1 verringert sein. Möglicherweise führt das dazu, dass die betroffenen Mitochondrien nicht mehr effizient fusionieren und so aus dem mitochondrialen Netzwerk ausgeschlossen werden. Der Mechanismus der alternativen Topogenese würde in diesem Fall gegen geschädigte mitochondriale DNA selektionieren und so deren Vererbung unterbinden.

Seit der ersten Charakterisierung des Ih-Stroms wird dessen Funktion im Herzen, insbesondere während der langsamen spontanen Depolarisation im Sinusknoten kontrovers diskutiert. 1998 gelang es mehreren Arbeitsgruppen unabhängig voneinander, die entsprechenden Gene zu identifizieren, die für die Ih-Kanäle kodieren. Diese HCN-Genfamilie umfasst 4 Isoformen, wobei jede Isoform ein spezifisches Expressionsmuster besitzt. Im Säugetiersinusknoten konnte auf Transkriptebene gezeigt werden, dass HCN4 die dominante HCN Isoform darstellt. Um die physiologische Funktion von HCN4 aufzuklären wurden in der vorliegenden Arbeit Mäuse generiert und analysiert, die für diese HCN Isoform defizient sind. Es konnte gezeigt werden, dass HCN4 für die Funktion des sich entwickelnden kardialen Reizleitungssystems essentiell ist. Im Wildtyp Embryo wird HCN4 Transkript und Protein in der Region exprimiert, in der sich der Sinusknoten entwickelt. Mäuse die für den HCN4-Kanal ubiquitär oder herzspezifisch defizient sind, sterben zwischen ET 10,0 und 11,5. Histologische Untersuchungen an den HCN4-defizienten Tieren zeigten keine offensichtlichen morphologischen Defekte. Im Durchschnitt ist Ih in den Knock-out Kardiomyozyten um 85% reduziert. Die Herzen der HCN4-defizienten Mäuse schlagen signifikant langsamer als die von Wildtypen und können durch cAMP nicht stimuliert werden. Sowohl in Wildtypen als auch in HCN4-/--Mäusen konnten Kardiomyozyten mit einem "primitiven" Schrittmacherpotential detektiert werden. Hingegen sind Zellen mit einem ausgereiften Schrittmacherpotential, die im Wildtyp ab ET 9,0 auftreten, nicht im Knock-out zu finden. Deshalb ist der HCN4-Kanal für die Bildung von Schrittmacherpotentialen im sich entwickelndem Sinusknoten essentiell. Im adulten Tier wird HCN4 ausschließlich in Herzregionen exprimiert die spontane Aktivität aufweisen. Proteinexpression wurde sowohl im ganzen Sinusknoten als auch in isolierten Sinusknotenzellen, im AV Knoten und auf den Herzklappen nachgewiesen. Wegen der embryonalen Letalität des globalen HCN4 Knock-outs wurden mit Hilfe des Cre loxP Systems herzspezifische HCN4-defiziente Tiere hergestellt. Nach genauer Analyse von fünf verschiedenen Cre Transgenen konnte schließlich mit Hilfe der induzierbaren MerCreMer Maus die HCN4 Expression im Sinusknoten um etwa 90% reduziert werden. Mit diesen Tieren sollte es möglich sein, die Rolle von Ih im Herz zu untersuchen. Vorläufige in-vivo EKG Messungen ergaben aber Bemerkenswerterweise bisher noch keine Unterschiede zwischen Wildtyp und der herzspezifischen HCN4-MerCreMer-KO Maus.

Das nicht polymorphe HLA-Klasse-I-Antigen HLA-G wird hauptsächlich in der Plazenta exprimiert, wo es vermutlich den semiallogenen Fötus vor Angriff des mütterlichen Immunsystems schützt. Eine Besonderheit von HLA-G ist das Auftreten von mehreren verkürzten Isoformen, die von alternativ gespleißten Transkripten translatiert werden. Neben dem kompletten membranständigen HLA-G1 mit den extrazellulären Domänen a1, a2 und a3 existieren die verkürzten Isoformen HLA-G2 (∆a2), HLA-G3 (∆a2, ∆a3) und HLA-G4 (∆a3). Außerdem wurden die löslichen Isoformen HLA-G5 (HLA-G1s), HLA-G6 (HLA-G2s, ∆a2) und HLA-G7 (HLA-G3s, ∆a2, ∆a3) beschrieben. Um die Expression und Funktion einzelner Isoformen getrennt voneinander und ohne Beeinflussung durch andere MHC-Klasse-I-Moleküle untersuchen zu können, wurden Transfektanten für die Isoformen HLA-G1, HLA-G2, HLA-G4 und HLA-G5 in der HLA-Klasse-I-negativen humanen Zellinie K-562 generiert. HLA-G kann mit inhibitorischen und aktivierenden Rezeptoren auf NK- und T-Zellen in Wechselwirkung treten und so Effektorfunktionen beeinflussen. Die Expression von HLA-G kann außerdem indirekt über HLA-E auf die Zytotoxizität von NK-Zellen und T-Zellen einwirken. Die HLA-E-Expression ist abhängig von Peptiden aus den Signalsequenzen von HLA-Klasse-I-schweren Ketten. Zum Ausschluß der Koexpression des HLA-Klasse-I-Antigens HLA-E auf der Zelloberfläche wurden HLA-G1mut- und HLA-G4mut-cDNA-Vektoren eingesetzt, deren Exon 1 so verändert ist, daß kein Ligand für HLA-E zur Verfügung gestellt wird. Während in der Zellinie K-562 HLA-G1 und HLA-G5 auf der Zelloberfläche exprimiert bzw. sezerniert werden, waren die verkürzten Isoformen HLA-G2 und HLA-G4 mittels FACS-Analyse mit einer Reihe HLA-Klasse-I- und HLA-G-spezifischer Ak nicht auf der Zelloberfläche nachweisbar. Diese Ergebnisse korrelieren mit der Sensitivität dieser verkürzten Isoformen gegenüber Endo H. Aus der fehlenden Resistenz der HLA-G2- und HLA-G4-Polypeptide gegenüber Endo H ergibt sich kein Hinweis auf ihren Transport zur Zelloberfläche. Diese fehlende Oberflächenexpression von HLA-G2 und HLA-G4 könnte auf einer gestörten Assoziation mit b2m oder Bestandteilen der MHC-Klasse-I-Prozessierungsmaschinerie beruhen. Kopräzipitationsexperimente ergaben, daß nur die HLA-G1-schwere Kette mit b2m und TAP assoziiert ist. HLA-G2 ließ sich zwar mit TAP, jedoch nicht mit b2m kopräzipitieren und HLA-G4 ließ sich weder in Assoziation mit b2m noch mit TAP nachweisen, so daß diesen Isoformen ein wichtiger Bestandteil der vollständigen HLA-I-Komplexe fehlt und bei HLA-G4 außerdem die Beladung mit Peptiden gestört ist. Diese Daten sprechen gegen eine Zelloberflächenexpression der verkürzten HLA-G-Isoformen. Im Unterschied zu HLA-G1 war HLA-G5 nicht in Kopräzipitaten mit TAP zu finden. Daher scheint für diese Isoform eine stabile Assoziation mit TAP für die Peptidbeladung nicht essentiell zu sein. Zum funktionellen Nachweis von HLA-G wurden Zytotoxizitätstests mit der Zellinie NKL sowie mit PBL, NK-Zellen und LAK-Zellen aus dem peripheren Blut mehrerer Donoren durchgeführt. Dabei zeigte sich, daß die Expression der verkürzten Isoformen HLA-G2 und HLA-G4 die Zytotoxizität der verschiedenen Effektorzellen nicht beeinflußte. HLA-G1 inhibierte die Lyse von K-562 in Abhängigkeit von der HLA-G1-Expressionsstärke und wirkte sich weniger deutlich als eine entsprechende HLA-E-Expression auf die Zytotoxizität aus. Neben der Plazenta wird HLA-G auch in zahlreichen anderen Geweben exprimiert und kann in Tumoren induziert oder hochreguliert werden. Da bei verschiedenen Tumoren die MHC-Klasse-I-Expression aufgrund von Mutationen im b2m-Gen gestört ist, wurden HLA-G1-Transfektanten in der b2m-negativen humanen Zellinie Daudi etabliert. Daudi HLA-G1-Transfektanten weisen gegenüber K-562 HLA-G1-Transfektanten eine reduzierte HLA-G-Proteinmenge auf. In Abwesenheit von b2m ist HLA-G1 außerdem nicht resistent gegenüber Endo H und kann auch nach Inkubation der Zellen bei niedrigen Temperaturen und Zugabe von b2m oder Ligand nicht auf der Zelloberfläche nachgewiesen werden. Da von HLA-B27 bekannt war, daß b2m-freie Homodimere auf der Zelloberfläche exprimiert werden können und eine Dimerisierung von HLA-G über ungepaarte Cysteinreste möglich ist, wurden die Daudi HLA-G1-Transfektanten auf Anwesenheit von HLA-G1-Dimeren untersucht. In Abwesenheit von b2m waren jedoch keine Dimere nachweisbar. Auch in funktionellen Experimenten mit LAK oder gd T-Zellen hatte die HLA-G-Expression in Daudi HLA?G1-Transfektanten keine Auswirkung auf die Zytotoxizität oder Proliferation der Effektorzellen. Die HLA-G1-Expression in b2m-negativen Tumoren trägt daher nicht zur Tumorprogression bei. Eine Analyse der Unterschiede in der Expression und der Auswirkungen der HLA-G-Isoformen in verschiedenen Zellinien könnte Hinweise auf die Regulation und die Funktion der HLA-G-Expression liefern.

GDNF (glial cell line-derived neurotrophic factor) und NTN (Neurturin), die zwei zuerst beschriebenen Liganden der GDNF-Familie, fungieren als Überlebens- und Entwicklungsfaktoren für definierte Populationen von zentralen und peripheren Neuronen. GDNF ist darüber hinaus für die Nierenentwicklung erforderlich. Für die Vermittlung ihrer biologischen Wirkung benutzten GDNF und NTN einen Rezeptor, der aus zwei Ketten besteht: Die Signal-transduzierende Komponente RET wird sowohl von GDNF als auch von NTN benutzt. RET wird von 21 Exonen kodiert und kommt in multiplen Spleiß-Varianten vor. Für die Liganden-Spezifität ist eine zweite Rezeptorkomponente verantwortlich, ein Mitglied der GFR-Familie. GFRa-1 bindet präferentiell GDNF, während GFRa-2 NTN stärker als GDNF bindet. Ziel dieser Arbeit war es, mögliche wechselseitige Interaktionen zwischen dem Nerven- und Immunsystem durch die GDNF-Familie zu untersuchen. Zu diesem Zweck wurde zunächst die Expression von GDNF, NTN und ihrer Rezeptoren in gereinigten Immunzell-Subtypen untersucht. Dabei zeigte sich, dass der Prototyp dieser Liganden-Familie, GDNF, von keiner der untersuchten Immunzellen exprimiert wurde. Hingegen wurde das verwandte NTN von T-Zellen, B-Zellen und Monozyten exprimiert wie mit RT-PCR, Western Blot und Immunzytochemie gesehen wurde. Transkripte für das zu NTN und GDNF verwandte Persephin (PSP) wurden in Monozyten und mononukleären Zellen des peripheren Blutes gefunden. Der Transmembran-Rezeptor RET wurde von allen untersuchten Immunzell-Subtypen exprimiert. B-Zellen und T-Zellen exprimierten unterschiedliche Isoformen von RET, sowohl im extrazellulären Liganden-bindenden als auch im intrazellulären Signal-transduzierenden Teil. Die Expression der Isoformen von RET wurde zudem in T-Zellen und B-Zellen noch stark durch Aktivierung reguliert. In CD8+ T-Zellen wurde auch eine bislang noch nicht beschriebene Spleiß-Variante am 5` Ende beobachtet. Im Gegensatz zu T-Zellen und B-Zellen exprimierten Monozyten nur die volle Länge von RET. Auch die Liganden-bindenden Ketten GFRa-1 und GFRa-2 wurden von Immunzellen exprimiert wie mit RT-PCR und FACS gesehen wurde. GFRa-2 war deutlich abundanter als GFRa-1. Von GFRa-2 wurden verschiedene Isoformen in Immunzellen gefunden. In der in T-Zellen und B-Zellen am stärksten exprimierten Isoform ist Exon 2 und 3 nicht enthalten. Dem resultierenden Protein fehlen die N-terminale Cystein-reiche Domäne und eine N-Glykosylierungsstelle, eine Region, die allerdings für die Bindung von NTN und die Interaktion mit RET entbehrlich ist. Mögliche Effekte von GDNF und NTN auf Immunzellen wurden untersucht. Dabei zeigte sich, dass GDNF und NTN an der Regulation von TNF-alpha beteiligt sind. Wenn GDNF oder NTN nach 5 oder 6 Tagen zu LPS+IFN-g stimulierten Blutzellen oder zu ConA aktivierten T-Zellen gegeben wurde, dann war nach weiteren 24 h der TNF-a-Gehalt im Überstand reduziert. Weitere Experimente wiesen daraufhin, dass diese Reduktion des TNF-a-Gehalts auf eine verstärkte Aufnahme oder Verbrauch zurückzuführen ist. Proliferation, Expression von Aktivierungsmarkern (HLA-DR, CD38, CD40, CD69, CD86) oder Produktion von IFN-g und IL-4 wurden durch GDNF und NTN nicht beeinflusst. Zusammenfassend zeigt diese Arbeit, dass Immunzellen den neurotrophen Faktor NTN produzieren und Rezeptoren für GDNF und NTN besitzen. Multiple Isoformen der Signal-transduzierenden Kette RET wurden exprimiert und durch Aktivierung reguliert. NTN und GDNF regulierten in aktivierten T-Zellen und Monozyten die Aufnahme oder den Verbrauch von TNF-a. Diese Befunde weisen daraufhin, dass Immunzellen miteinander und auch mit dem Nervensystem mit Hilfe der GDNF-Familie interagieren können.

Antithrombin (AT) circulates in plasma in two isoforms, AT-alpha (90-95%) and AT-beta (5-10%). AT isoform proportions were measured in plasma samples of 17 healthy subjects and 26 posttraumatic or postoperative septic patients, as well as in 4 commercially available AT concentrates. Total AT was immune-purified from plasma and concentrates. Micellar electrokinetic chromatography was used to analytically separate and quantify the isoforms. Compared with plasma samples of healthy donors, septic plasmas revealed significantly reduced AT activity (p < 0.001) and beta-isoform content (p < 0.05). AT-beta correlated inversely with urea and creatinine serum concentrations (p < 0.01), indicating a relationship between better renal function and higher beta-isoform content. beta-Isoform neither correlated with age, gender, and 28-day mortality, nor with plasma concentrations of various inflammatory and organ function parameters. The commercial AT concentrate, which is equivalent to the current WHO standard, had an AT-beta content close to that found in plasma of healthy subjects. The availability of this novel quantitative AT isoform assay allows, for the first time, a closer look at the role of AT isoforms in hemostasis and sepsis pathophysiology. Copyright (C) 2002 S. Karger AG, Basel.

A large number of actin-binding proteins regulates the dynamics of the actin cytoskeleton. Here we report the identification and characterization of two new proteins in Dictyostelium discoideum: the novel cytoskeleton protein villidin and a third profilin isoform. One goal of the project was to analyze the features of the villidin sequence in detail and to investigate the protein by molecular, biochemical and cell biological approaches. Villidin has a calculated molecular mass of 190,000 Da. Based on the domain structure of the protein, villidin can be assigned to the gelsolin/villin-family as well as to the WD-repeat family. In principal, the group of the WD-repeat proteins includes regulatory proteins which are involved in signal transduction and other important cellular processes. The N-terminus of villidin harbours between four and eight of the specific WD-repeats and forms probably a β-propeller structure. The WD-domain is followed by an intervening domain of 400 amino acids that leads to the second characteristic villidin domain at the C-terminus. This part of the sequence exhibits a similarity to villin, though the first of the six villin domains is absent in villidin. However the typical headpiece is present. Villidin mRNA and protein are expressed in low amounts during growth and early aggregation, they are increased during development and reach highest levels at the tipped aggregate stage. The protein is present in the cytosol as well as in the cytoskeletal and the membrane fraction. These biochemical results are in agreement with the immunofluorescence data. The endogenous villidin is homogeneously distributed throughout the cytosol and localizes at vesicular structures. Colocalization experiments lead to the assumption that these structures might belong to a still unknown population of vesicles. GFP fusion proteins with the villin homology domains show a similar distribution, whereas GFP fusions of the N-terminal part encompassing the WD-repeats are present in F-actin rich regions at the plasma membrane and on internal membranes during motility, pinocytosis and phagocytosis. Mutants lacking villidin do not show an aberrant phenotype during growth and development but are defective in motility and phototaxis in the multicellular slug stage. Based on this defect and the multidomain structure of the protein, villidin might be involved in signal transduction processes leading to phototactic movement. The second part of the project dealt with a new gene which codes for a third profilin isoform in D. discoideum. The well-known Dictyostelium profilin isoforms I and II are able to interact with G-actin, PIP2 and poly-L-prolin. As in the case of profilin I and II, profilin III is encoded by a single gene. In contrast to profilin I and II, the transcription of profilin III is not developmentally regulated. All three isoforms show the typical limited homology at the amino acid level. The recombinant Profilin III protein cosediments with poly-L-prolin, inhibits the actin-polymerisation and the PIP2 interaction of profilin III competes with the G-actin affinity. The low expression of Profilin III mRNA in growing and developing cells suggests a distinct role of profilin III because a low protein concentration argues against an actin sequestering function.

By using an immunoprecipitation assay, we analysed reactivity of autoantibodies to human recombinant GAD65 and GAD67 in sera from patients with autoimmune polyendocrine syndrome Type II (APS II) with and without Type 1 (insulin-dependent) diabetes mellitus (IDDM) compared to patients with organ-specific autoimmunity. Overall antibodies to GAD65 were correlated with IDDM in all study groups, whereas GAD67 antibodies were associated with IDDM when APS II coexists. Antibodies to GAD65 and GAD67 were detected in 13 (44.8%) and 7 (24.1%) out of 29 APS II patients with IDDM, but in only 4 (13.8%) and 2 (6.9%) out of 29 APS II patients without IDDM, respectively (p < 0.05). In short-standing IDDM (< 1 year), antibodies to GAD67 were significantly more frequent in patients with APS II (5 of 9 [55.6%] subjects) compared to matched diabetic patients without coexisting polyendocrinopathy (1 of 18 [5.6%] subjects) (p < 0.02). The levels of GAD65 (142 ± 90 AU) and GAD67 antibodies (178 ± 95 AU) were significantly higher in patients with polyglandular disease than in patients with isolated IDDM (91 ± 85 AU and 93 ± 57 AU) (p < 0.02). Interestingly, all 11 GAD67 antibody positive subjects also had GAD65 antibodies (p < 0.0001), and in 10 of 11 anti-GAD67 positive sera the GAD67 antibodies could be blocked by either GAD67 or GAD65, suggesting the presence of cross-reactive autoantibodies. No correlation was observed between GAD antibodies and age, sex or any particular associated autoimmune disease, besides IDDM. GAD antibodies were present in only 1 of 6 (16.7%) patients with APS Type I, in 1 of 26 (3.9%) patients with autoimmune thyroid disease but in none of the patients with Addison's disease (n = 16), pernicious anaemia (n = 7) or normal controls (n = 50). Our data suggest distinct antibody specificities reactive to GAD isoforms in APS II and IDDM, which might reflect different mechanisms of autoimmune response in IDDM with coexisting autoimmune polyendocrine autoimmunity.