Podcasts about proteomanalysen

Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, molekulare Vorgänge während der B-Zellentwicklung in der Bursa Fabricii des Haushuhns mittels proteomischer Analysen zu charakterisieren. Hierfür wurden zunächst repräsentative Zeitpunkte der bursalen B-Zellentwicklung für die Probengewinnung definiert. Daran schlossen sich qualitative Proteomanalysen der Bursa Fabricii zu den gewählten Entwicklungszeitpunkten Embryonaltag 10 (ET10), Embryonaltag 18 (ET18), Tag 2 und Tag 28 nach dem Schlupf an. Diese erfolgten durch Vorfraktionierung der Proben mittels 1D-SDS-PAGE und nano-HPLC gefolgt von Tandem-MS-Analysen. Hierbei konnten für die bursalen Proteome zu jedem Zeitpunkt zwischen 1152 und 1392 Proteine identifiziert werden (FDR < 1 %). Überschneidungen der einzelnen Zeitpunkte in 537 allgemeinen Struktur- und Stoffwechsel-Proteinen berücksichtigt, wurden insgesamt 2214 verschiedene Proteine identifiziert. Eine zusätzliche qualitative Analyse aufgereinigter bursaler B-Zellen führte zur Identifizierung von 758 Proteinen. Durch genontologische Analysen konnte festgestellt werden, dass für das Zellwachstum verantwortliche Proteine va. zu den frühen Zeitpunkten zu finden waren, während Proteine, welche eine Rolle für das Immunsystem spielen, eher zu späteren Entwicklungszeitpunkten in Erscheinung traten. Dies spiegelt die Entwicklung der Bursa von der unreifen, embryonalen Wachstums- und Differenzierungsprozessen unterliegenden Bursaanlage, zum fertig ausdifferenzierten, primär-lymphatischen Organ auf molekularer Ebene wider. Konform zu den hohen Proliferationsraten der B-Zellen während der Bursaentwicklung fanden sich in den genontologischen Analysen der B-Zellen besonders hohe Anteile an Proteinen, welche für Zellteilung verantwortlich sind. Proteine, welche in Zusammenhang mit Zellmigration stehen, wurden vor allem in der B-Zell-Probe sowie an ET10 gefunden, was als Hinweis auf eine Beteiligung dieser Proteine an der Einwanderung der B-Zellen in die Bursaanlage betrachtet werden kann. Die anschließende quantitative Proteomanalyse wurde zu denselben Entwicklungszeitpunkten an je sechs biologischen Replikaten mittels 2D-DIGE durchgeführt. In der statistischen Auswertung der quantitativen Veränderungen zeigten sich 402 hochsignifikante Unterschiede zwischen den bursalen Proteomen der verschiedenen Entwicklungszeitpunkte, wobei die sehr große Übereinstimmung der Analyseergebnisse innerhalb der biologischen Replikate die gute Reproduzierbarkeit der Experimente belegte. Die deutlichsten Veränderungen zeigten sich zwischen ET10 und allen weiteren Zeitpunkten, wohingegen innerhalb der übrigen Stadien eine geringere Anzahl signifikanter Unterschiede nachgewiesen wurde. Für die 402 differentiell exprimierten Proteine konnten verschiedene charakteristische Protein-expressionsverläufe nachgewiesen werden, welche Rückschlüsse auf die biologischen Hintergründe ermöglichten. Durch massenspektrometrische Analysen der Proteine mittels MALDI-TOF/TOF und LC-MS/MS gelang es, 203 der 242 zur Identifikation vorgesehenen Spots zu identifizieren. Im Rahmen einer bioinformatischen Auswertung des erhaltenen Datensatzes erbrachten sowohl die genontologische Analysen als auch Pathway-Analysen wesentliche Anhaltspunkte für die Auswahl besonders interessanter und vielversprechender Proteine für weiterführende funktionelle Analysen. Unter den identifizierten, differentiell exprimierten Proteinen fanden sich auffällig viele Vertreter des Aktin-Zytoskelett-Pathways, welcher für die mechanische Stabilisierung von Zellen und deren aktive Bewegungen verantwortlich ist. Dabei fielen in dieser Arbeit sowohl Vinculin als auch Gelsolin durch ihre charakteristischen Expressionsmuster auf. Vinculin zeigte zu Beginn der embryonalen Entwicklung erhöhte Abundanzwerte, welche nach ET18 steil abfielen. Als fokales Adhäsionsprotein stellt es ein Schlüsselprotein in der Regulation der Übertragung von kontraktilen Kräften dar, welche die Voraussetzung für die Migration von Zellen sind. Gelsolin, ein wichtiges Apoptose-Effektorprotein, welches auch in Verbindung mit Zellmotilität gebracht wird, zeigte erhöhte Expressionslevel an ET18, welche über die nachfolgenden Entwicklungszeitpunkte abfielen. Gelsolin konnte in drei verschiedenen Ladungs-Isoformen detektiert werden. Für die Fragestellung dieser Arbeit interessant erschien weiterhin eine Gruppe differentiell exprimierter Proteine des Retinolsäure-Metabolismus. Im Einzelnen wurden die Retinaldehydrogenase 2 (ALDH1A2), das „retinol-binding protein 5“ (RBP5), das „fatty acid-binding protein 7“ (FABP7), und Transthyretin (TTR) mit ähnlichen Proteinexpressions-profilen detektiert, welche ihr Expressionsmaximum jeweils an ET10 aufwiesen. Das könnte ein Hinweis sein, dass die embryonale Entwicklung der Bursa Fabricii von ähnlichen Faktoren gesteuert ist wie die embryonale Ausbildung der sekundär-lymphatischen Organe beim Säuger, bei der Retinolsäure-abhängige Proteine eine entscheidende Rolle spielen. Über die Thematik dieser Arbeit hinausgehend, stellt der umfangreiche proteomische Datensatz dieser Arbeit eine wertvolle Ressource dar, die sowohl für weitere Fragestellungen bezüglich der Bursa Fabricii des Huhns, als auch für die Vervollständigung der Annotation des Hühnergenoms genutzt werden können.

Ein Habitat von Escherichia coli ist der Gastrointestinaltrakt von Säugetieren, der sich durch anaerobe Bedingungen und eine hohe Osmolalität auszeichnet. E. coli ist aber auch freilebend in Gegenwart von Sauerstoff in der Umwelt bei variierenden Osmolalitäten nachzuweisen. Eine Adaptation an diese ständig wechselnden Umweltbedingungen ist entscheidend für Wachstum und Überleben. In dieser Arbeit wurde der Adaptationsprozess an erhöhte Osmolalitäten durch globale Proteomanalysen untersucht. Zusätzlich wurden verschiedene Aspekte des Prozesses im Detail analysiert, um weitere regulatorische Komponenten aufzudecken. Es wurden globale Proteomveränderungen im pI-Bereich 4-7 nach osmotischem Stress unter aeroben Bedingungen zeitabhängig visualisiert. Es konnte eine verstärkte Produktion von 12 Proteinen nachgewiesen werden. 11 zusätzliche Proteine akkumulierten in Zellen, die einem osmotischen Stress ausgesetzt waren, der durch Zugabe des Salzes NaCl ausgelöst wurde. Der Großteil der durch Massenspektrometrie identifizierten Proteine waren Proteine mit allgemeiner Schutzfunktion, die auf transkriptioneller Ebene vom globalen Stressregulator RpoS reguliert werden. Der Vergleich von aeroben und anaeroben Bedingungen ergab eine Überlappung der akkumulierten Proteine von 50 %. Durch ergänzende Proteomanalysen mit alternativen Gelsystemen konnten zwei weitere Proteine identifiziert werden, die an der Osmostressantwort beteiligt sind. Die Zugabe des kompatiblen Soluts Glycinbetain resultierte in einer verminderten Akkumulation von 9 RpoS-regulierten Proteinen bei Salzstress unter aeroben Bedingungen. Für mindestens zwei Proteine konnte eine gegenläufige Regulation nachgewiesen werden. Unter anaeroben Bedingungen verminderte Glycinbetain die Akkumulation eines Proteins (ProX) nach Zugabe von NaCl. Es wurden Proteomanalysen einer K+-Aufnahmemutante im Vergleich zum Wildtyp bei hyperosmotischem Stress erstellt, um den Einfluss der erhöhten intrazellulären K+-Konzentration auf die nachfolgende Stressantwort zu untersuchen. Es konnte gezeigt werden, dass die Regulation von zwei Proteinen (ProX und TnaA) von der K+-Akkumulation abhängig ist. Das Regulationsmuster weiterer Proteine, insbesondere metabolischer Enzyme, war durch die fehlende Akkumulation von K+ in der Mutante beeinflusst. Es wurde eine Methode entwickelt, um Veränderungen der Proteininteraktionen direkt nach Salzstress aufzuzeigen. Durch Fixierung der Zellen mit Formaldehyd und anschließender Fraktionierung der Proteine konnten umfassende Veränderungen im Interaktionsmuster periplasmatischer Proteine nachgewiesen werden. Eine Bildung von Sauerstoffradikalen bei hyperosmotischem Stress konnte unter Verwendung eines Fluoreszenzfarbstoffes erstmalig in E. coli nachgewiesen werden. Die Inhibierung der Radikalbildung durch Inkubation mit Natriumascorbat führte zu einer verminderten Überlebenswahrscheinlichkeit der Zellen bei sehr hohen NaCl-Konzentrationen. Zellen, die in Gegenwart von Natriumascorbat einem Salzstress ausgesetzt waren, wiesen verminderte Mengen bestimmter Osmostress-involvierter Proteine auf. Für E. coli Stämme, denen Sauerstoffradikal-abbauende Enzyme wie Katalase und Superoxiddismutase fehlten, wurde eine erhöhte Salzstressresistenz gezeigt. Die phänotypische Analyse einer hdhA Mutante ergab verminderte Wachstumsraten bei erhöhten Osmolalitäten. Die Mutante war im Vergleich zum Wildtyp durch reduzierte Biofilmbildung und Beweglichkeit sowie Veränderungen im Proteom nach hyperosmotischem Stress gekennzeichnet. Die osmotisch induzierte, cytoplasmatische Trehalase TreF reguliert die intrazelluläre Trehalosekonzentration bei Salzstress unter aeroben Bedingungen. Unter anaeroben Bedingungen konnten keine Unterschiede in den Trehalosekonzentrationen in einer treF-Mutante im Vergleich zum Wildtyp beobachtet werden. Die Zugabe des kompatiblen Solutes Glycinbetain führte unabhängig von der Sauerstoffverfügbarkeit zur verstärkten Produktion von TreF.

EBV wird ätiologisch mit der Entstehung verschiedener Tumoren in Zusammenhang gebracht. Inwieweit eine EBV-Infektion die zellulären Funktionen in humanen primären B-Lymphozyten zu einem frühen Zeitpunkt der EBV-Infektion beeinflusst, wurde mittels Proteomanalysen untersucht. Die identifizierten Proteine wurden in Einklang mit einer evtl. Tumorentstehung gebracht. Es zeigte sich, dass diese Proteine v.a. die Proliferation der B-Lymphozyten steigerten.