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Transcription factors (TFs) are ubiquitous gene expression regulators and play essential roles in almost all biological processes. This Ph.D. project is primarily focused on the functional characterisation of MYB112 - a member of the R2R3-MYB TF family from the model plant Arabidopsis thaliana. This gene was selected due to its increased expression during senescence based on previous qRT-PCR expression profiling experiments of 1880 TFs in Arabidopsis leaves at three developmental stages (15 mm leaf, 30 mm leaf and 20% yellowing leaf). MYB112 promoter GUS fusion lines were generated to further investigate the expression pattern of MYB112. Employing transgenic approaches in combination with metabolomics and transcriptomics we demonstrate that MYB112 exerts a major role in regulation of plant flavonoid metabolism. We report enhanced and impaired anthocyanin accumulation in MYB112 overexpressors and MYB112-deficient mutants, respectively. Expression profiling reveals that MYB112 acts as a positive regulator of the transcription factor PAP1 leading to increased anthocyanin biosynthesis, and as a negative regulator of MYB12 and MYB111, which both control flavonol biosynthesis. We also identify MYB112 early responsive genes using a combination of several approaches. These include gene expression profiling (Affymetrix ATH1 micro-arrays and qRT-PCR) and transactivation assays in leaf mesophyll cell protoplasts. We show that MYB112 binds to an 8-bp DNA fragment containing the core sequence (A/T/G)(A/C)CC(A/T)(A/G/T)(A/C)(T/C). By electrophoretic mobility shift assay (EMSA) and chromatin immunoprecipitation coupled to qPCR (ChIP-qPCR) we demonstrate that MYB112 binds in vitro and in vivo to MYB7 and MYB32 promoters revealing them as direct downstream target genes. MYB TFs were previously reported to play an important role in controlling flavonoid biosynthesis in plants. Many factors acting upstream of the anthocyanin biosynthesis pathway show enhanced expression levels during nitrogen limitation, or elevated sucrose content. In addition to the mentioned conditions, other environmental parameters including salinity or high light stress may trigger anthocyanin accumulation. In contrast to several other MYB TFs affecting anthocyanin biosynthesis pathway genes, MYB112 expression is not controlled by nitrogen limitation, or carbon excess, but rather is stimulated by salinity and high light stress. Thus, MYB112 constitutes a previously uncharacterised regulatory factor that modifies anthocyanin accumulation under conditions of abiotic stress. / Transkriptionsfaktoren (TFs) sind ubiquitäre Regulatoren der Genexpression und spielen eine essentielle Rolle in nahezu allen biologischen Prozessen. Diese Doktorarbeit hat vor allem die funktionelle Charakterisierung von MYB112 zum Thema, einem Mitglied der R2R3-MYB-TF-Familie aus der Modellpflanze Arabidopsis thaliana. Ausgesucht wurde das Gen aufgrund seiner erhöhten Expression in seneszenten Blättern, basierend auf vorangegangenen qRT-PCR Expressions-Profiling Experimenten für 1880 TFs in Arabidopsis Blättern aus drei Entwicklungsstadien (15 mm Blatt, 30 mm Blatt und 20 % vergilbtes Blatt). MYB112-Promotor-GUS-Fusionslinien wurden generiert um das Expressionsmuster von MYB112 detailliert zu untersuchen. Unter Zuhilfenahme transgener Ansätze in Kombination mit Metabolomics und Transcriptomics können wir zeigen, dass MYB112 eine wichtige Rolle in der Regulation des pflanzlichen Flavonoid-Metabolismus spielt. In MYB112 Überexpressoren und MYB112-defizienten Mutanten kommt es zu erhöhter bzw. verminderter Anthocyanin-Akkumulation. Expressions-Profiling zeigt, dass MYB112 einerseits als ein positiver Regulator des Transkriptionsfaktors PAP1 fungiert, was zu einer erhöhten Anthocyanin-Biosynthese führt, andererseits als negativer Regulator von MYB12 und MYB111 auftritt, welche beide die Flavonol-Biosynthese kontrollieren. Wir haben früh auf MYB112 reagierende Gene durch eine Kombination verschiedener Ansätze identifiziert. Diese umfassen Genexpressions-Profiling (Affymetrix ATH1 Microarrays und qRT-PCR) und Transaktivierungs-Experimente in Mesophyll-Protoplasten aus Blättern. Wir zeigen, dass MYB112 an eine 8-bp DNA-Fragment, welches die Kernsequenz (A/T/G)(A/C)CC(A/T)(A/G/T)(A/C)(T/C) aufweist. Mit Hilfe von Electrophoretic Mobility Shift Assay (EMSA) und Chromatin-Immunopräzipitation gekoppelt mit qPCR (ChIP-qPCR) zeigen wir, dass MYB112 in vitro und in vivo an die Promotoren von MYB7 und MYB32 bindet was sie damit als direkte Zielgene von MYB112 identifiziert. Es wurde bereits gezeigt, dass MYB TFs eine wichtige Rolle bei der Kontrolle der Flavonoid-Biosynthese in Pflanzen haben. Viele Faktoren, die oberhalb des Anthocyanin-Biosyntheseweges agieren, werden bei Stickstofflimitierung oder erhöhter Saccharose-Konzentration auch verstärkt exprimiert. Außer den erwähnten Bedingungen können auch andere Umweltparameter, wie z. B. erhöhter Salzgehalt und Starklicht zu erhöhter Expression führen. Im Gegensatz jedoch zu einigen anderen MYB TFs, die einen Einfluss auf Gene des Anthocyanin-Biosyntheseweges ausüben, ist die Expression von MYB112 nicht durch Stickstoff-Limitierung oder Kohlenstoffüberfluss kontrolliert, sondern wird durch erhöhten Salzgehalt sowie Starklicht stimuliert. Somit ist MYB112 ein neuer Regulator, der eine Anthocyanin-Akkumulation unter abiotischen Stressbedingungen kontrolliert.

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Das magenbesiedelnde Bakterium Helicobacter pylori gehört zu den am weitesten verbreiteten Infektionserregern. Obwohl die Infektion meist lebenslang symptomlos verläuft, kann H. pylori bei einigen Menschen schwere Erkrankungen bis hin zum Magenkarzinom verursachen. Ziele dieser Arbeit waren Magenkarzinom-assoziierte Antigene für einen diagnostischen Test zu finden und Methoden zur Untersuchung von Spotkompositionen mittels MALDI-TOF/TOF Massenspektrometrie zu entwickeln. Im ersten Teil der Promotion wurden die Antigenerkennungsmuster von 30 Magenadenokarzinom- mit 30 Ulkus duodeni-Patienten mithilfe hochauflösender zweidimensionaler Immunoblots von H. pylori Lysat verglichen. Diese fokussierte Gegenüberstellung eignet sich gut für diese Fragestellung, da beide Erkrankungen von diesem Bakterium verursacht werden, aber nur sehr selten gemeinsam auftreten. Durch univariate statistische Analysen wurden 14 Magenkarzinom korrelierte Spots gefunden (p / The stomach-colonizing bacterium Helicobacter pylori is one of the most widespread infectious agents. Although infection mostly persists unnoticed, it may cause serious diseases like gastric carcinoma. Aims of this project were to find gastric carcinoma-associated antigens for a diagnostic test and to develop methods to analyze spot compositions using MALDI-TOF/TOF mass spectrometry. In the first part of this project antigen recognition patterns of 30 gastric carcinoma- and 30 duodenal ulcer- patients were compared using high-resolution two-dimensional immunoblots of H. pylori lysate. This focused comparison lent itself to this question because both diseases are caused by the bacterium but rarely occur conjointly. Utilizing univariate statistical tests 14 gastric carcinoma-associated spots were found (p

Der erste Teil dieser Arbeit beschreibt die Durchführung eines quantitativen Ansatzes zur Detektion von Protein-Protein-Interaktionen (PPI) mit einem Schwerpunkt für Proteine, die in vier häufigen neurodegenerativen Krankheiten eine Rolle spielen: die Alzheimer-, Parkinson- und Huntington-Krankheit, sowie die spinozerebelläre Ataxie Typ 1 (SCA1). Die Interaktionsstudie kombiniert die stabile Isotopen-Markierung von Aminosäuren in der Zellkultur mit der Affinitätsaufreinigung von Proteinen und hochauflösender Massenspektrometrie. Dieser Ansatz zielt darauf ab, systematisch die Interaktionspartner von gesunden und krankheitsassoziierten Proteinvarianten zu identifizieren und zu quantifizieren. Darüber hinaus wurde das quantitative Interaktionsverfahren genutzt, um zu prüfen ob PPI durch krankheitsassoziierte Mutationen beeinträchtigt werden. Neben der Validierung möglicher Nebeneffekte, sowie dem Vergleich mit Informationen über PPI aus der Literatur, wurde ein Teil der identifizierten Interaktoren durch zusätzliche Koimmunopräzipitations-Experimente in zwei verschiedenen Zelllinien bestätigt. Mit Hilfe von Drosophila SCA1-Krankheitsmodellen und in Kombination mit RNAi-basierter Stummschaltung identifizierter Interaktoren wurde festgestellt, dass ein großer Teil der Kandidaten Neurodegeneration in vivo beeinflusst. Zusätzlich wurden die Alzheimer-spezifischen PPI-Daten auf genomweite Assoziationsstudien übertragen. Bemerkenswerterweise waren Polymorphismen in einzelnen Nukleotiden in den Genen zugehöriger Interaktoren wahrscheinlicher mit solchen Genen assoziiert, die eine Prädisposition für die Alzheimer-Krankheit haben, als mit zufällig ausgewählten Genen. Schlussendlich konnten Folgeexperimente für zwei ausgewählte Interaktionspartner den Nachweis für eine bislang unbekannte Rolle der N-Glykosylierung und einen neuen Zusammenhang zwischen dem RNA-bindenden Protein LRPPRC und mitochondrialer Dysfunktion in der Alzheimer-Krankheit vorlegen. / The first part of the present thesis describes the establishment of a quantitative protein-protein interaction (PPI) screen with a focus on proteins involved in four common neurodegenerative diseases (NDDs): Alzheimer’s disease (AD), Parkinson’s disease (PD), Huntington’s disease (HD) and spinocerebellar ataxia type 1 (SCA1). The interaction screen combines stable-isotope labeling by amino acids in cell culture (SILAC) with protein affinity purification and high-resolution mass spectrometry. This approach aims to systematically identify and quantify interaction partners of normal and known disease-associated variants of proteins involved in NDDs. Moreover, the quantitative interaction screen was employed to study how PPIs are affected by disease-associated mutations. Along with validation of possible off-target effects and comparison of the data with literature-reported PPIs, a subset of identified interactors was validated by additional co-immunoprecipitation experiments in two different cell lines. Utilizing Drosophila models for SCA1 in combination with RNAi-mediated silencing of identified interactors, a large fraction of candidates was observed to also affect neurodegeneration in vivo. In addition, AD-specific PPI data was mapped to patient cohort data obtained from genome-wide associations studies. Notably, single-nucleotide polymorphisms in the genes of interactors of the disease-associated protein variants were more likely associated with susceptibility to AD than randomly selected genes. Finally, functional follow-ups for two selected interaction partners provided evidence for a yet unreported role of N-linked glycosylation in AD, and a novel link to mitochondrial dysfunction in AD by means of the RNA-binding protein LRPPRC.