Refine
Year of publication
Document Type
- Doctoral Thesis (38)
- Article (28)
Has Fulltext
- yes (66)
Is part of the Bibliography
- no (66)
Keywords
- - (15)
- Vorhofflimmern (4)
- Diabetes mellitus (3)
- Proteomanalyse (3)
- B-Zelle (2)
- Biomaterial (2)
- CRMP2 (2)
- Cytokine (2)
- Insulin (2)
- Langerhans-Inseln (2)
- MICAL (2)
- Mas receptor (2)
- Mas-Rezeptor (2)
- PSMC5 (2)
- Prostatakrebs (2)
- Proteine (2)
- Renin-Angiotensin-System (2)
- TPD52 (2)
- Thioredoxine (2)
- Titan (2)
- atrial fibrillation (2)
- autoinflammation (2)
- proteasome (2)
- proteasomopathy (2)
- redox signaling (2)
- thermodynamics (2)
- 1-MT (1)
- ACE2 (1)
- APP (1)
- Abdominal fat (1)
- Acrylsäure (1)
- Acute decompensated heart failure (1)
- Allylamin (1)
- Alzheimer's disease (1)
- AminopeptidaseN (1)
- Androgen-Rezeptor (1)
- Androgenrezeptor (1)
- Angiogenese (1)
- Angiotensin-(1-7) (1)
- Antibacterial host defense (1)
- Apoptoserate (1)
- Asthma bronchiale (1)
- Atrial Fibrillation (1)
- Autoantikörper (1)
- BETA2 (1)
- BRIN-BD11-Insulinomazellen (1)
- Beschichtung (1)
- Biochemie (1)
- Biokompatibilität (1)
- Burkholderia (1)
- CANDLE (1)
- CD13 (1)
- CHO-Zelle (1)
- COVID-19 (1)
- Chagas’ disease (1)
- Collapsin Response Mediator Protein 2 (1)
- Congestion (1)
- DNA (1)
- Docosahexaensäure (1)
- Doublecortin (1)
- Doxorubicin (1)
- Dronedaron (1)
- Dronedarone (1)
- Entwicklungsstörung (1)
- Entzündung (1)
- Epidermal growth factor receptor (1)
- FRET (1)
- Fluoreszenz-Resonanz-Energie-Transfer (1)
- Fructoselysin (1)
- G-quadruplexes (1)
- GADA (1)
- Gas5 (1)
- Gefitinib (1)
- Gen (1)
- Glucose (1)
- Glutaredoxin (1)
- Glutaredoxin 2 (1)
- Glutaredoxine (1)
- Glutathion (1)
- Glutathione (1)
- Glykation (1)
- Grx2 (1)
- HL-1 (1)
- HL-1 Cardiomyocytes (1)
- HL-1 cardiomyocytes (1)
- HLA-DQB1 (1)
- Hepatozyt (1)
- Herpes (1)
- Herpesvirus suis (1)
- Herzrhythmusstörung (1)
- Heterologe Genexpression (1)
- Hormonresistentes Prostatakarzinom (1)
- Hypernephrom (1)
- IA-2A (1)
- IAA (1)
- IDO (1)
- Immuncytochemie (1)
- Immunhistochemie (1)
- Immunosuppression (1)
- Immunreaktion (1)
- Implantat (1)
- Implantation (1)
- In vivo (1)
- Inferior vena cava (1)
- Inflammation (1)
- Influenza A virus (1)
- Inhibitoren (1)
- Insulinsekretion (1)
- Intelligenzminderung (1)
- Interferon <gamma-> (1)
- Interleukin-37 (1)
- Irbesartan (1)
- Islets of Langerhans (1)
- KYNA (1)
- Kinesine (1)
- Klassische Schweinepest Virus (1)
- LA-, HA-MRSA (1)
- Leptin (1)
- Lipopolysaccharid (1)
- M1 macrophage (1)
- M2 macrophage (1)
- MAP-Kinase (1)
- MARK2 (1)
- MSSA (1)
- Makrophage (1)
- Marker Impfstoffe (1)
- Mas Rezeptor (1)
- Metabolic Syndrom (1)
- Metabolisches Syndrom (1)
- MiD51 (1)
- Micro Array (1)
- Mikroglia (1)
- Mitochondrium (1)
- Molekularbiologie (1)
- Molekulare Virologie (1)
- Monozyt (1)
- Mutation (1)
- Myocardial infarction (1)
- Myokardinfarkt (1)
- NADPH oxidase (1)
- NADPH-Oxidase (1)
- NF-κB signal transduction pathway (1)
- NT‐proBNP (1)
- Netrin-Signaling (1)
- Neurobiologie (1)
- Neuroendokrine Differenzierung (1)
- Neurogenese (1)
- Neurologie (1)
- Nicotinamid N-Methyltransferase (1)
- Niedertemperaturplasma (1)
- Nrf2-sinaling (1)
- Nukleophosmin (1)
- Osteosarkom (1)
- Oxidative burst (1)
- Oxidoreduktase (1)
- PC-1 (1)
- PDX-1 (1)
- PRAAS (1)
- PSMA5 (1)
- PSMB10 (1)
- PSMB8 (1)
- Pancreatic Beta-Cell (1)
- Pathoproteomics (1)
- Pax6 (1)
- Pax6(5a) (1)
- Pentetrazol (1)
- Peroxiredoxin (1)
- Phagocytosis (1)
- Phospholipide (1)
- Phosphoproteom (1)
- Phosphoproteomics (1)
- Phosphorylierung (1)
- Pichia pastoris (1)
- Plasmapolymerisation (1)
- Pneumococcal pneumonia (1)
- Posttranslationale Modifikation (1)
- Promotoranalyse (1)
- Prostatakarzinom (1)
- Prote (1)
- Proteasom (1)
- Proteasom-Assoziierte Störungen (1)
- Protein-Protein-Interaktion (1)
- Proteinbiochemie (1)
- Proteom (1)
- Quantifizierung (1)
- RAAS (1)
- ROS (1)
- Rapid Atrial Pacing (1)
- Reactive oxygen species (1)
- Real time quantitative PCR (1)
- Redoxreaktion (1)
- Redoxregulation (1)
- Renin-Angiotensin System (1)
- Rezeptor (1)
- SBK2 (1)
- SDS-SP3 protocol (1)
- SILAC (1)
- Schilddrüsenhormon (1)
- Schlaganfall (1)
- Screening (1)
- Signaltransduktion (1)
- Signalwege (1)
- Sonic Hedgehog signaling (1)
- Sra1/Cyfip1 (1)
- Stickstoffmonoxid-Synthase (1)
- Subventrikularzone (1)
- Syndrom (1)
- TGF (1)
- TLR4 signaling (1)
- TRPC (1)
- Tau (1)
- Tegumentproteine (1)
- Tenascin-R (1)
- Thiole (1)
- Thioredoxin (1)
- Thyroid function (1)
- Thyroid-stimulating hormone (1)
- Tiermodell (1)
- Transkriptionsfaktorbindungsstelle (1)
- Tumorbiologie (1)
- Tumormarker (1)
- Typ-1-Diabetes (1)
- Type 1 Diabetes (1)
- Ultrasound (1)
- Verhaltenstest (1)
- Visceral adipose tissue (1)
- Visceral body fat (1)
- Vitamin B6 deficiency (1)
- Wirt-Pathogen-Interaktion (1)
- Wnt (1)
- Wnt-signaling (1)
- Zelllinie (1)
- Zellmigration (1)
- Zellproliferation (1)
- Zusammensetzung (1)
- Zytoskelett (1)
- [Fe-S] Cluster (1)
- acute kidney injury (1)
- airway inflammation (1)
- angiotensin (1)
- angiotensin 1-7 (1)
- antioxidant signaling pathways (1)
- antioxidative Enzyme (1)
- asthma (1)
- atrial (1)
- atrial tissue (1)
- autoimmune (1)
- biofilm (1)
- calorimetry (1)
- cancer (1)
- cancer stem cell (1)
- cardiolipin composition (1)
- castration resistant prostate cancer (1)
- catalytic activity (1)
- codon (1)
- collapsin response mediator protein 2 (1)
- cyclooxygenase (1)
- cystic fibrosis (1)
- cytotoxicity (1)
- de novo mutations (1)
- dihydropyrimidinase-related protein 2 (1)
- drug resistance (1)
- eicosanoids (1)
- endoplasmic reticulum lipid raft-associated protein 2 (1)
- enzyme (1)
- extravasation (1)
- formalin fixed and embedded brain sample (1)
- geistige Behinderung (1)
- gene library (1)
- glutamat-cystein-ligase (1)
- glutaredoxin 2 (1)
- glutaredoxins (1)
- glutathione (1)
- hemolysis (1)
- idiopathic dilated cardiomyopathy (1)
- immunity (1)
- infection (1)
- inflammation (1)
- integrated stress response (1)
- intellectual disability (1)
- interferon (1)
- interferonopathy (1)
- intracellular signalling (1)
- invasion (1)
- katalytische Aktivität (1)
- kinetics (1)
- klarzelliges Nierenzellkarzinom (1)
- kynurenine pathway (1)
- lipid mediator (1)
- mRNA expression (1)
- macrophage (1)
- mass spectrometry (1)
- miRNA (1)
- miRNA 3687 (1)
- miRNA 4417 (1)
- miRNA-1 (1)
- miRNA-328 (1)
- miRNS (1)
- microvascular flow (1)
- mitochondrial dynamics (1)
- mitochondrial fission (1)
- mitochondrial respiration (1)
- mitophagy (1)
- mutations (1)
- neurodegeneration (1)
- neurodevelopmental disorders (1)
- neuroendocrine differentiation (1)
- neutrophil (1)
- nucleophosmin (1)
- oxidative dysbalance (1)
- oxidative stress (1)
- oxidoreductase (1)
- pacing (1)
- pancreatic beta cells (1)
- peroxiredoxin (1)
- phosphoproteomics (1)
- pig (1)
- posttranslational modification (1)
- prostate cancer (1)
- proteasome associated autoinflammatory syndrome (1)
- proteasome-associated autoinflammatory syndrome (1)
- proteasomes (1)
- protein biochemistry (1)
- protein engineering (1)
- protein expression (1)
- protein preparation (1)
- protein-protein interaction (1)
- proteostasis (1)
- quantitative Proteomics (1)
- randomization (1)
- rapid pacing (1)
- rapid-pacing (1)
- reactive oxygen species (1)
- reactive oxygen species (ROS) (1)
- redox (1)
- redox metabolism (1)
- redox relay (1)
- remodeling (1)
- signalling pathways (1)
- snoRNAs (1)
- syndromic (1)
- topology (1)
- trinucleotide building block (1)
- tryptophan (1)
- tumorassoziierte Enzymalteration (1)
- type I interferon (1)
- ubiquitin (1)
- ubiquitin–proteasome system (1)
- unfolded protein response (1)
- virulence (1)
- von Hippel-Lindau-Syndrom (1)
- xGelsolin (1)
- β-Zelle (1)
Institute
- Institut für Med. Biochemie u. Molekularbiologie (66) (remove)
Publisher
- Frontiers Media S.A. (9)
- MDPI (9)
- S. Karger AG (2)
- Springer Nature (2)
- Wiley (2)
- American Society for Microbiology (ASM) (1)
- Elsevier (1)
- Public Library of Science (PLoS) (1)
- SAGE Publications (1)
Tachyarrhythmie in vivo und in vitro verursacht eine massive Alteration des Transkriptoms des Vorhofs bzw. der Kardiomyozyten, welche durch Irbesartan teilweise reversibel sind. Mögliche Mechanismen der differentiellen Beeinflussung dieses Expressionsverhaltens sollten sowohl in einer vergleichenden Promotoranalyse als auch in in vivo und in vitro Experimenten untersucht werden. Die vergleichende Promotoranalyse Irbesartan-regulierter Genen bei simuliertem Vorhofflimmern in vivo im Schwein zeigte das signifikant häufigere Vorhandensein der Transkriptionsfaktorbindungsstelle V$HAND1E47_01 in Promotoren der durch Irbesartan supprimierten Gene. Mit steigendem Irbesartaneffekt nimmt die Häufigkeit dieser Bindungsstelle signifikant ab. In vitro konnte an murinen HL1-Kardiomyozyten unter rapid-pacing und bei gleichzeitiger Irbesartaninkubation eine Induktion der Hand1-Expression gezeigt werden, simuliertes Vorhofflimmern in vivo respektive rapid-pacing in vitro allein zeigen keinen signifikanten Effekt auf die Expression. Für die aus der Promotoranalyse abgeleiteten hypothetischen Hand1-Targetgene E2F8 und PPP2R5B wurde in vitro ein zu den in vivo Daten deutlich unterschiedliches Expressionsverhalten beobachtet. Aus den in vitro Daten lässt sich die Vermutung der gegenseitigen Beeinflussung dieser Faktoren und Verschränkung des Renin- Angiotensin-Netzwerks und Calciumsignalings ableiten. Es scheint unter rapid-pacing und gleichzeitiger Irbesartaninkubation in vitro ein proliferations- und regenerationsförderndes Milieu zu entstehen, welches die protektiven Eigenschaften der Angiotensin II-Antagonisten bei Vorhofflimmern erklären könnte. Hierbei könnte Hand1 auf transkriptionsregulierender Ebene eine Schlüsselrolle spielen. Überexpressionen von Hand1 lieferten keine eindeutigen und sicheren Ergebnisse.
Zusammenfassung:
Zielstellung dieser Arbeit war es, den Einfluss von „lone atrial fibrillation“ auf die extrazelluläre und intrazelluläre Signaltransduktion des TGF-beta1-Signalweges zu untersuchen. Dazu wurde das Modell des „acute rapid pacing“ unter Verwendung muriner HL-1-Zellen genutzt. Weiterhin wurde die Einflussnahme von Irbesartan auf die festgestellten Veränderungen geprüft.
„Acute rapid pacing“ führte zu einer erhöhten mRNA-Expression profibrotischer Faktoren wie CTGF, SGK1 und TGF-beta1. Marker für kardiale Schädigung wie MSTN und FSTL3 zeigten ebenfalls eine Erhöhung des mRNA-Gehaltes nach „acute rapid pacing“. Kardial protektive Faktoren wie FSTL1 fanden sich im mRNA-Gehalt dagegen erniedrigt. Auf Proteinebene zeigte sich eine Mehrexpression des Stressmarkers GSK. Die Verwendung von Irbesartan beim „acute rapid pacing“ führte zu einer Reduktion der elevierten mRNA-Gehalte der profibrotischen Faktoren CTGF, SGK1 und TGF-beta1. Gleichfalls sank durch Irbesartan der erhöhte mRNA-Gehalt der kardialen Schädigungsmarker MSTN und FSTL3. Auf den mRNA-Gehalt des kardioprotektiven FSTL1 hatte Irbesartan keinen bedeutenden Einfluss. Auf Proteinebene konnte eine Minderexpression des Stressmarkers GSK festgestellt werden, wenn „rapidly paced“ Zellen mit Irbesartan inkubiert worden waren. Für andere untersuchte, mutmaßliche Modifikatoren wie Endoglin und FSTL5 lassen sich keine relevanten Aussagen ableiten.
In Bezug auf den weiteren Signalweg sprechen die Ergebnisse der mRNA-Werte von ALK1 (Acvrl1), ALK2 (Acvr1) und ALK5 (Tgfbr1) nach „acute rapid pacing“ für eine Aktivierung des Phospho-Smad-1/-5/-8-Schenkels. Die Ergebnisse der Proteinexpression von Phospho-Smad-1/-5/-8 und phospho-Smad-2 nach „acute rapid pacing“ bzw. Inkubation mit TGF-beta1 stützen diese These.
Tgfbr2-mRNA konnte in HL-1-Zellen wiederholt nicht nachgewiesen werden, wurde jedoch in Kardiozyten von Mus musculus detektiert. Dies spricht für relevante Unterschiede im kanonischen TGF-beta-Signalweg zwischen HL-1-Zellen und nativem Mausgewebe.
Die untersuchten Zielgene des TGF-beta-Signalwegs – ID1, ID2 und ID3 – zeigten in Bezug auf ihre mRNA nach „acute rapid pacing“ ein differenziertes Verhalten mit Anstieg von ID1 und Absenkung von ID2 und ID3, was zum Prozess eines Remodelings passt. Irbesartan führte in Bezug auf die mRNA der genannten Zielgene nach „acute rapid pacing“ zu keiner signifikanten Änderung.
Zusammenfassung
Im Rahmen immunologischer Erkrankungen, wie Autoimmun- oder inflammatorischer Erkrankungen, Erkrankungen des zentralen Nervensystems oder Krebserkrankungen spielen Peptidasen eine wichtige Rolle [1, 2]. Die Exopeptidasen Membran-Alanyl-Aminopeptidase N (APN/CD13) und Dipeptidylpeptidase IV (DP IV/CD26) sind essentiell für die Regulation vieler biologischer Prozesse, insbesondere für die Autoimmunität und die Inflammation [3-5]. Literaturdaten und Vorarbeiten verschiedener Arbeitsgruppen belegen immunmodulatorische Eigenschaften von Inhibitoren der enzymatischen Aktivität der APN. Sowohl in vitro als auch in verschiedenen Krankheitsmodellen der Maus in vivo, zeigten sich therapeutisch relevante immunsuppressive Effekte dieser Inhibitoren [7, 11]. Mechanistisch liegen diesen positiven Wirkungen unter anderem eine Hemmung der Produktion und Sekretion proinflammatorischer Zytokine, sowie die Verstärkung der Produktion und Sekretion immunsuppressiver Zytokine zu Grunde [5]. Die Inhibitoren scheinen auch einen immunmodulatorischen Einfluss auf den Wnt Signalweg zu haben, der als Signaltransduktionsweg wichtige Aufgaben in der Regulation von Zellmigration, Polarität, interzellulärer Kontakte und für die frühe Embryonalentwicklung übernimmt [47]. Im Rahmen dieser Arbeit wurde sowohl der Einfluss verschiedener Inhibitoren der APN als auch des genetischen CD13-Knockouts in Mäusen auf die Aktivierung verschiedener Mikrogliazellpopulationen und auf die Expression von Komponenten des Wnt Signalweges untersucht. In Abhängigkeit von der Aktivierung war sowohl eine gesteigerte Expression proinflammatorischer Zytokine, als auch eine Hemmung der Komponenten des Wnt Signalweges in BV2 Mikrogliazellen zu beobachten. In BV2 Mikrogliazellen konnten keine signifikanten Einflüsse durch die Inhibitoren A1.002 und IP10.C9 detektiert werden. Lediglich durch den CD13-Antikörper My 7 konnten immunsuppressive Effekte in aktivierten BV2 Mikrgoliazellen beobachtet werden. In CD13-Knockout Mäusen konnte eine signifikante Reduktion der Wnt 10b positiven Mikrogliazellen gezeigt werden. In der Zusammenschau aller Ergebnisse lassen sich regulatorische Zusammenhänge zwischen der Aktivität der Mikrogliazellen, sowie der APN und dem Wnt Signalweg aufzeigen. Daher erscheinen weiterführende Analysen in primären isolierten Mikrogliazellen sinnvoll, um die Bedeutung von Inhibitoren der APN in neuronalen Zellen zu ermitteln. Dabei spielen nicht nur die Inhibitoren selbst, sondern auch deren Inkubationsbedingungen im Verhältnis zur LPS-vermittelten Zellaktivierung eine entscheidende Rolle.
Anhand von in vivo-Experimenten wurde der Einfluss des mitogen wirkenden Schilddrüsenhormons Trijodthyronin (T3) auf die Proliferation von Hepatozyten sowie eine möglich Tumorentstehung hin untersucht. Hierzu wurden zuvor thyreoidektomierten männlichen Lewis Ratten Schilddrüsenfollikel via Portalvene in die Leber transplantiert. NAch 3 Monaten wurden die Tiere getötet und die gewonnenen Lebergewebe immunhistochemisch hinsichtlich des Proliferationsindex mittels Bromodesoxyuridin sowie der Expression von TGF alpha (TGF alpha) und des Epidermal growth factor-receptors (EGF-R) durchgeführt. Nach 3 Monaten waren die Follikel angewachsen und im Abstromgebiet der Transplanatate entstanden glykogenarme, amphophilzellige Leberherde, deren Hepatozyten eine Hyperproliferation zeigten. Die Heatozyten der Leberherde weisen eine verminderte Expression von TGF alpha auf, sodass diesem Wachstumsfaktor in der Entstehung der Leberherde bei diesem Transplantationsmodell keine entscheidenden Rolle zu spielen scheint. Dennoch konnte durch Applikation des Tyrosinkinaseinhibitors Gefitinib, welcher den EGF-R als Rezeptor von TGF alpha blockiert, eine Reduktion der Proliferationsaktivität der Hepatozyten nachgewiesen werden. Dieser Effekt ist am ehesten durch Blockade der dem EGF-R nachgeschalteten intrazellulären Signalwege zurückzuführen, die unabhängig von TGF alpha durch andere Liganden aktiviert werden könnnen. In vitro Experimente an HepG2-Zellen zeigten eine durch T3 bedingte Steigerung der Proliferationsaktivität. Unter Behandlung der Zellen mit Gefitinib verringerte sich die Proliferationsaktivität dosisabhängig. Dieser Effekt konnte bei gleichzeitiger Anwesenheit von T3 noch verstärkt werden und ist mutmaßlich auf eine durch T3 erhöhte EGF-R-Expression der Hepatozyten zurückzuführen. Im Beobachtungszeitraum von 3 Monaten sind keine hepatozellulären Adenome (HCA) oder Karzinome (HCC) entstanden. Diese Arbeit liefert einen Beitrag zur Aufklärung der molekularen Grundlagen des Proliferationsverhaltens von Hepatozyten im Kontext der komplexen Entstehunsmechanismen des hepatozellulären Karzinoms.
Das Ziel dieser Arbeit ist es, mittels RP (rapid pacing) in vitro bzw. RAP (rapid atrial pacing) in vivo die Bedeutung der miRNAs-1 und -328 für Remodeling-Vorgänge bei Vorhofflimmern zu untersuchen. Von Interesse ist dabei einerseits die Bestimmung des zeitabhängigen Expressionsniveaus der miRNAs unter RP, während andererseits die Auswirkungen ihres funktionellen „knock-down“ auf das Protein-Expressionsmuster von Kardiomyozyten untersucht werden. Für die geplanten Analysen (RT-qPCR, 2-D-Gelelektrophorese) solletn primäre Schweine- und Mauskardiomyozyten sowie die murine HL-1-Kardiomyozytenlinie als Modelle dienen. Im Zentrum der Untersuchungen stehen dabei akut eintretende Veränderungen, da diese für den pathophysiologischen Übergang in die persistierende Rhythmusstörung relevant sind, aber aufgrund der möglichen reversiblen Natur interessante therapeutische Optionen eröffnen könnten. Aufbauend auf die bereits gewonnenen Erkenntnisse in der Literatur soll diese Arbeit einen Beitrag für das Verständnis von atrialen Remodeling-Prozessen leisten, die das Vorhofflimmern zu einer chronischen Krankheit mit erheblichen Komplikationen machen.
Type I interferonopathies cover a phenotypically heterogeneous group of rare genetic diseases including the recently described proteasome-associated autoinflammatory syndromes (PRAAS). By definition, PRAAS are caused by inherited and/or de novo loss-of-function mutations in genes encoding proteasome subunits such as PSMB8, PSMB9, PSMB7, PSMA3, or proteasome assembly factors including POMP and PSMG2, respectively. Disruption of any of these subunits results in perturbed intracellular protein homeostasis including accumulation of ubiquitinated proteins which is accompanied by a type I interferon (IFN) signature. The observation that, similarly to pathogens, proteasome dysfunctions are potent type I IFN inducers is quite unexpected and, up to now, the underlying molecular mechanisms of this process remain largely unknown. One promising candidate for triggering type I IFN under sterile conditions is the unfolded protein response (UPR) which is typically initiated in response to an accumulation of unfolded and/or misfolded proteins in the endoplasmic reticulum (ER) (also referred to as ER stress). The recent observation that the UPR is engaged in subjects carrying POMP mutations strongly suggests its possible implication in the cause-and- effect relationship between proteasome impairment and interferonopathy onset. The purpose of this present review is therefore to discuss the possible role of the UPR in the pathogenesis of PRAAS. We will particularly focus on pathways initiated by the four ER-membrane proteins ATF6, PERK, IRE1-a, and TCF11/Nrf1 which undergo activation under proteasome inhibition. An overview of the current understanding of the mechanisms and potential cross-talk between the UPR and inflammatory signaling casacades is provided to convey a more integrated picture of the pathophysiology of PRAAS and shed light on potential biomarkers and therapeutic targets.
Makrophagen spielen eine essentielle Rolle bei Entzündungsprozessen sowie bei der Aktivierung von Abwehrmechanismen gegenüber bakteriellen Infektionen. Als Antwort auf inflammatorische Cytokine und bakterielle Produkte setzen Makrophagen Stickstoffmonoxid (NO) und reaktive Sauerstoffverbindungen (ROS) frei, die sowohl redox-sensitive Signaltransduktionswege vermitteln als auch Zellschäden induzieren. Ein wichtiger Bestandteil des zellulären Abwehrsystems stellen unter anderem die ubiquitär exprimierten Peroxiredoxine (Prxs) dar. Sie bilden eine Familie von sechs Thiol-abhängigen Peroxidasen, die Wasserstoffperoxid, organische Peroxide sowie reaktive Stickstoffverbindungen reduzieren können. Neben ihrer antioxidativen Funktion sind sie in die Regulation der Zellproliferation, Signaltransduktion sowie Apoptose involviert. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass Peroxiredoxine in Knochenmarkmakrophagen (bone marrow-derived macrophages; BMM) von BALB/c- und C57BL/6-Mäusen konstitutiv exprimiert werden und die Stimulation mit Lipopolysaccharid (LPS) und Interferon γ (IFNγ) zu einer Änderung der Genexpression von Prxs führt. Während in C57BL/6 BMM die Induktion der Genexpression von Prx 1, 2, 4 und 6 durch LPS und IFNγ von der induzierbaren NO-Synthase (iNOS) abhängig war, konnte in BALB/c BMM nur eine iNOS-abhängige Induktion der Prx 1- und Prx 6-Genexpression nachgewiesen werden. Des Weiteren wurde untersucht, ob die Tyrosinkinase JAK2, Tyrosinkinasen der Src-Familie, die Phosphatidylinositol-3-Kinase (PI3K), Proteinkinase C-Isoenzyme sowie p44/42 MAPK, p38 MAPK und c-Jun-N-terminalen Kinase (JNK) an der LPS- und IFNγ-induzierten Genexpression von Prx 1, 5 und 6 beteiligt sind. Außerdem konnte erstmals gezeigt werden, dass die Genexpression von Prx 6 durch Nrf2- (nuclear factor-erythroid 2p45 (NF-E2)-related factor 2-) Aktivatoren induzierbar ist und der Genknockout von Nrf2 die LPS- und IFNγ-vermittelte Induktion von Prx 6 in Makrophagen herabsetzt. Des Weiteren war die cytosolische Phospholipase A(2) (cPLA(2)) in die Regulation der LPS- und IFNγ-induzierten Transkription von Prx 5 und Prx 6 involviert. Die Hemmung der stromabwärts der cPLA(2)-gelegenen Cyclooxygenase-Enzyme (COX) führte zu einer signifikanten Abnahme der Prostaglandin (PG) E2-Sekretion sowie der Genexpression von Prx 6. Im Gegensatz dazu resultierte exogen zugeführtes PGD(2)-, PGE(1)-, PGE(2)-, PGF(2α), PGA(1), PGA(2) oder 15-deoxy-Δ12,14-PGJ(2) in einer konzentrations- und zeitabhängigen Zunahme des Prx 6-Transkriptes. Es konnte festgestellt werden, dass an der Regulation der PGD2- und PGE2-induzierten Prx 6-Genexpression die Adenylylzyklase und durch sie generiertes cAMP beteiligt sind, aber die durch cAMP-aktivierbare Proteinkinase A sowie Epac (exchange protein directly activated by cAMP) keine essentielle Bedeutung für die Prx 6-Genregulation besitzen. Die Untersuchungen der Regulation der PGE2- oder PGD2-induzierten Prx 6-Transkription zeigten weiterhin die Beteiligung der JAK2, PI3K, p38 MAPK und einiger Isoenzyme der PKC sowie die Bedeutung von Nrf2 für die Induktion der Genexpression von Prx 6 durch konventionelle und Cyclopentenon-Prostaglandine. In dieser Arbeit wurde zudem der Nachweis erbracht, dass durch die Infektion mit dem Pathogen Burkholderia pseudomallei, das als Modellorganismus Gram-negativer, intrazellulärer Erreger dient, die Genexpression von Prx 1, 5 und 6 in IFNγ-aktivierten Makrophagen von C57BL/6- und BALB/c-Mäusen induziert wird, wobei die mRNA-Induktion von Prx 1 und Prx 6 stärker in C57BL/6 als in BALB/cBMM erhöht wird. In IFNγ-aktivierten und B. pseudomallei-infizierten Makrophagen zeigte sich sowohl eine NO-abhängige Induktion der Prx 1- und Prx 6-Transkription und eine Abhängigkeit der Prx 5- und Prx 6-Genexpression von der NADPH-Oxidase-gebildeten ROS als auch eine Beteiligung von COX-1 und COX-2 an der durch B. pseudomallei-erhöhten mRNA-Expression von Prx 6. IFN&gamma-aktivierte Makrophagen, die mit Stämmen der virulenten Burkholderia-Spezies pseudomallei infiziert wurden, verfügten in den meisten Fällen über eine verstärkte Geninduktion von Prx 6, sowie iNOS- und COX-2-Proteinexpression gegenüber Makrophagen, die mit Stämmen der avirulenten Burkholderia-Spezies thailandensis infiziert wurden. Darüber hinaus zeichneten sich B. thailandensis- im Vergleich zu B. pseudomallei-infizierte BMM überwiegend durch eine geringere Genexpression und Sekretion verschiedener proinflammatorischer Cytokine wie IL-1beta, IL-6 und TNFalpha aus.
Numerous signalling pathways orchestrate the development, the functions, and the survival of cells, mostly in response to external stimuli. An overwhelming amount of data supports the concept of specific, spatio-temporal redox signalling pathways that affect the redox state of protein cysteinyl side chains and thus the biological function of these proteins. Glutaredoxins (Grxs) and thioredoxins (Trxs) catalyse reversible thiol-disulphide exchange reactions. The cytosolic Grx2 isoform Grx2c is essential for brain development and axonal outgrowth. A reversible dithiol-disulphide switch of CRMP2 has been identified as one of the major targets regulated by Grx2c. This CRMP2 redox switch is toggled in neuronal differentiation. Reduction of CRMP2 thiols induces profound conformational changes, modifying interactions and downstream elements of this redox switch. In [article I] and [manuscript V], we identified the Cys504 of CRMP2 to be the redox regulated residue. We used various in vitro assays with recombinant protein and molecular dynamics simulations to characterise the conformational change. The changes involve the solvent accessible surface area of at least one known phosphorylation site at the C-terminus of the protein. In [article III], we analysed the function of Grx2 and Trx1 in a model for perinatal asphyxia. Trx family proteins exhibit a very complex, cell-type and tissue specific expression pattern following hypoxia/ischemia and reoxygenation, especially Trx1 and Grx2. The results imply the clinical relevance for both proteins in perinatal asphyxia as well as many other neurological disorders. In agreement with the results presented in [articleI], Grx2 may be required for the re-establishment of neuronal integrity and connectivity. Cell shape, all forms of intracellular transport, and cell movement depend on the cytoskeleton, particularly on the fine tuned complex regulation of the dynamic re-arrangement of actin filaments and microtubules. In [article IV], we discuss the redox regulation of this dynamic cytoskeletal remodelling. Taking recent discoveries into account, we focus on redox signalling mechanisms, e.g. reversible thiol and methionyl switches. These switches are specifically controlled by enzymes such as Trx1 and Grx2c, for instance, and not the result of random modification by unspecific oxidants. Methionyl sulphoxidation of actin can be reversed by methionyl sulphoxide reductase (MsrA), promoting actin polymerisation. Human cells express two different Msr enzymes (MsrA and MsrB), that can reduce S- and R-methionyl sulphoxide, respectively. In the gram-positive Streptococcus pneumoniae, on the other hand, both Msr genes and thus enzymes were fused during evolution. In [article II], we characterised the surface-exposed thioredoxin family lipoproteins Etrx1 and 2 and regulators of this Msr (SpMsrAB). A loss of function of both Etrx proteins or SpMsrAB dramatically reduced pneumococcal virulence, enhanced the bacterial uptake by macrophages, and accelerated pneumococcal killing by H2O2 or free methionine sulphoxide. Identification and characterisation of components of this redox regulated system may contribute to the design of new antimicrobials. In [manuscript VI], we investigated the effects of Grx2c expression on cell morphology, migration, and invasion behaviour of cancer cells. Grx2c expressing cancer cells developed dramatic changes in phenotype, including alterations in cytoskeletal dynamics and significantly increased motility and invasiveness. We used quantitative proteomics and phopshoproteomic approaches to characterise the underlying mechanisms. Proteins and pathways regulating cytoskeletal dynamics, cell adhesion, and receptor-mediated signal transduction were detected to be specifically altered. We started a clinical pilot study with patients suffering from clear cell renal cell carcinoma (ccRCC). Grx2c was expressed with significantly higher frequency in ccRCC compared to healthy kidney tissue, associated with a strong trend for locally more advanced tumour stages and a clear tendency for a decreased cancer-specific survival, compared to patients without detectable Grx2c. These results were supported by data from "The Cancer Genome Atlas". In synopsis, the results presented and discussed in these articles and manuscripts, support the concept of specific redox signalling in different models and model organisms. They also demonstrate the importance of the specific redox control of signalling pathways that, in the case of errors or misinterpretations, contribute to pathophysiological alterations. The regulation of the CRMP2 redox switch by Grx2c, for instance, is physiologically essential for brain development, but might lead to cancer progression, if "switched on" in adult tissue. Identification of further interaction partners as well as the development of compounds modulating this redox switch and CRMP2s conformations, will be part of our future research.
Despite their very close structural similarity, CxxC/S-type (class I) glutaredoxins (Grxs) actas oxidoreductases, while CGFS-type (class II) Grxs act as FeS cluster transferases. Here weshow that the key determinant of Grx function is a distinct loop structure adjacent to theactive site. Engineering of a CxxC/S-type Grx with a CGFS-type loop switched its functionfrom oxidoreductase to FeS transferase. Engineering of a CGFS-type Grx with a CxxC/S-typeloop abolished FeS transferase activity and activated the oxidative half reaction of the oxi-doreductase. The reductive half-reaction, requiring the interaction with a second GSHmolecule, was enabled by switching additional residues in the active site. We explain howsubtle structural differences, mostly depending on the structure of one particular loop, act inconcert to determine Grx function.