This project is about the synthesis of homologous series of two-headed, long-chain amphiphiles (the 2CCbn series, where n = 16, 18, 20, 22, 30, 5α-cholestan-3Ã -ol). The 2CCbn series was synthesized in five steps. The first step involves a reaction of nitroethane and two equivalents of tert-butyl acrylate to form nitrodiester by successive Michael addition reaction. The second step is the reduction of nitrodiester with Raney nickel to form aminodiester. The third step involves a reaction of aminodiester with di-tert-butyl dicarbonate [(Boc)2O] to form isocyanatediester. The fourth step is addition of iscocyanatediester with aliphatic alcohol to give alkyl carbamate diester (2ECbn) series. The fifth step is the removal of the tert-butyl protecting group to give the 2CCbn series. The critical micelle concentrations (CMC) were measured by the pyrene-based fluorescent probe method. The pyrene excited at 345 nm and fluoresces with maxima at 374 nm (I1) and 385 nm (I3). The stock solution and the dilution series for each amphiphiles were made in 0.9% triethanolamine solution. The CMCs were measured at two pH ~9.2 and 7.4. The CMCs were determined by plotting I1/I3 vs. concentrations. The CMCs were decreasing with increasing chain length. The CMCs for the 2CCbn series are lower than the 3CCbn series but higher than the fatty acids. The minimal inhibitory concentrations were measured against Staphylococcus aureus and methicillin-resistant Staphylococcus aureus. These strains were grown on BHIB+S with 5% triethanolamine. The MICs of the 2CCbn series amphiphiles were measured by using microtiter plate reader and by looking turbidity. The cutoff effect was found for the 2CCbn series. The MIC decreased up to C20 chain length and started rising for C22. The 2CCb18 (MICâ 2.2 µg/mL) of the 2CCbn series was the most effective amphiphile against S. aureus and MRSA. The CMC/MIC ratio was used to determine the safety of an amphiphile as a drug use. The amphiphile 2CCb18 has given the largest safety ratio (CMC/MIC = 273) against S. aureus and MRSA. It suggests that micelle formation is not a mechanism of action for anti-Staphylococcal activity. / Master of Science

Chronic Traumatic Encephalopathy (CTE) is a neurodegenerative disorder that is associated with repetitive head injury (RHI), which includes both traumatic and subclinical brain injuries. Early CTE is a tauopathy that has patchy distribution of hyperphosphorylated tau within the depths of sulci which progressively spreads. Recent studies of RHI show that deep areas of the brain are most affected during head impacts, with strain due to shearing forces peaking at deep brain regions on the midline. The anterior cingulate cortex (ACC), which is directly on the midline, is likely one of the first regions to be affected by shearing forces yet there have been few studies of the cellular irregularities in the ACC at early stages of CTE. The present study investigated the proportions of inhibitory to excitatory neurons in a midline ACC area, Area 25 (A25), in neurotypical and stage II CTE cases using immunohistochemistry and Nissl staining to investigate neuronal subpopulation densities. Inhibitory neuron subpopulations in the human cortex can be labeled by three calcium binding proteins: parvalbumin (PV), calbindin (CB), and calretinin (CR). CB and PV interneurons differentially inhibit excitatory neurons while CR neurons in the upper cortical layers inhibit other inhibitory neurons, resulting in a disinhibitory effect. The results showed that the density of CB neurons significantly decreased in stage II CTE. In addition, CR neuron density may also be reduced but results for PV neurons were inconclusive. The disruption of inhibitory neurons in A25 may be an early change and may contribute to the early clinical presentation of CTE. A25 of the ACC is known to be involved in affective disorders and specifically is overactive in major depressive disorder, which is also experienced by individuals in the early stages of CTE. / 2026-09-26T00:00:00Z

Le stroma inflammatoire joue un rôle primordial lors de la carcinogénèse. Dans ce contexte, nous montrons que la cytokine LIF est à l'origine d'une population de fibroblastes capable de remodeler la matrice extracellulaire de manière à la rendre permissive à l'invasion collective des cellules tumorales. En effet, nous montrons que la production de LIF par les cellules tumorales et fibroblastiques, après une stimulation au TGFβ, va réguler les capacités contractiles et pro-invasives de ces dernières via la régulation du cytosquelette d'acto-myosine et de manière indépendante de l'expression de α-SMA. En effet, l'inhibition pharmacologique des kinases JAKs permet de bloquer l'environnement fibrotique des tumeurs et d'ainsi bloquer l'invasion des cellules tumorales in vitro et in vivo. Nous montrons ensuite que LIF est à l'origine d'un switch épigénétique responsable de l'activation constitutive de la voie de signalisation JAK1/STAT3. Ce processus, régulé par la forme acétylée de STAT3, et son interaction avec l'ADN methyltransférase DNMT3b permet l'hypermethylation du promoter de la phosphatase SHP1 et donc la phosphorylation constitutive de JAK1. Une fois mis en place, ce nouveau profil de méthylation est maintenu par DNMT1. La surexpression de LIF dans les carcinomes humains corréle avec un environnement fibrotique, la présence de nodules invasifs et un mauvais pronostic clinique. De même, il existe une forte corrélation négative entre l'acétylation de STAT3 et l'expression de SHP1 dans le stroma tumoral. Nos résultats montrent qu'inhiber l'activité des DNMT et des kinases JAK permet de reprogrammer les capacités pro-invasive des fibroblastes associés aux carcinomes. / Signaling crosstalk between tumor cells and fibroblasts confers proinvasive properties to the tumor microenvironment. We identify LIF as a tumor promoter that mediates proinvasive activation of stromal fibroblasts independent of alpha-smooth muscle actin expression. We demonstrate that a pulse of transforming growth factor β (TGF-β) establishes stable proinvasive fibroblast activation by inducing LIF production in both fibroblasts and tumor cells. In fibroblasts, LIF mediates TGF-β-dependent actomyosin contractility and extracellular matrix remodeling, which results in collective carcinoma cell invasion. Indeed, pharmacological inhibition of JAK activity by counteracts fibroblast-dependent carcinoma cell invasion in vitro and in vivo. We next unveil that LIF initiates an epigenetic switch leading to the constitutive activation of JAK1/STAT3 signaling, which results in sustained pro-invasive activity of fibroblasts. The process is mediated by p300-histone acetyltransferase acetylation of STAT3, and DNA methyltransferase DNMT3b, which induce the hypermethylation of SHP1 phosphatase promoter and results in constitutive phosphorylation of JAK1. Sustained JAK1/STAT3 signaling is maintained by DNMT1. Accordingly, carcinomas display strong LIF upregulation, which correlates with dense collagen fiber organization, cancer cell collective invasion, and poor clinical outcome. Moreover, we show that STAT3 acetylation and phosphorylation are inversely correlated with SHP1 expression in tumors stroma. Combined inhibition of DNMT activities and JAK signaling results in long-term reversion of CAF-associated pro-invasive activity and restoration of the wild-type fibroblast phenotype.

PDI ("potato cathepsin D inhibitor ") and NID ("novel inhibitor of cathepsin D ") from potato (Solanum tuberosum) belong to the protein family of Kunitz inhibitors (I3 family, Merops database). These 20 kDa isoinhibitors with the typical β-trefoil architecture inhibit aspartic and serine peptidases. In this thesis, the constructs for recombinant expression of PDI and NID in the yeast Pichia pastoris system were prepared and high-producing colonies were selected. Both proteins were identified in the cultivation media by mass spectrometry and N-terminal sequencing. A purification protocol for PDI with three chromatographic steps was designed. Analogous functional properties were demonstrated for the purified recombinant PDI and the native PDI isolated from a natural source. Analysis of the inhibitory specificity showed that PDI is a potent inhibitor of selected aspartic peptidases from the A1 family and serine peptidases from the S1 family, including a relevant enzyme of insect origin. This finding supports the hypothesis that Kunitz inhibitors are involved in plant defense against herbivorous insects. The inhibitors prepared within the project will be used for analysis of the reactive centers against target peptidases by protein crystallography. (In Czech) Key words: proteolytic enzymes, activity...

Für medizinische Anwendungen sind Stammzellen aufgrund ihrer Eigenschaften (Selbsterneuerung, hohe Proliferationsrate und Differenzierungsmöglichkeit in verschiedene Zelltypen) beispielsweise in den Bereichen des regenerativen Gewebeersatzes und der Zelltherapie sehr interessant. In vivo umgibt die Stammzellen eine definierte Mikroumgebung, die sie unterstützt sich zu teilen, ihren undifferenzierten Status aufrecht zu erhalten und Tochterzellen für das Wachstum, die routinemäßige Erneuerung oder den Ersatz von Gewebe zu produzieren. Diese Mikroumgebungen werden als Stammzellnischen bezeichnet. Für die Kultivierung von Stammzellen in vitro muss die in vivo-Situation möglichst getreu nachgestaltet werden. Ziel der Forschung ist die Schaffung einer künstlichen Umgebung, die sowohl die funktionellen Eigenschaften einer Nische besitzt als auch frei von Risiken xenogener Pathogene oder Gewebeunverträglichkeiten für die Anwendung am humanen Organismus eingesetzt werden kann. Einen Ansatz dafür bietet beispielsweise die Kopplung von Faktoren, die für den Erhalt der Stammzelleigenschaften notwendig sind, an synthetische Oberflächen. Ausgehend vom Bedarf an Kultur- oder Modellsystemen für die Expansion von (embryonalen) Stammzellen sollte in dieser Arbeit analysiert werden, ob alternierende Maleinsäureanhydrid (MA)-Copolymere ein geeignetes Trägersystem für die biofunktionelle kovalente Immobilisierung spezifischer Zytokine sind und dadurch unter anderem als künstliche Stammzellnische Anwendung finden können. MA-Copolymere eignen sich aufgrund ihrer spontanen Reaktion mit Aminogruppen für die Immobilisierung von Proteinen. Das Zytokin LIF (Leukemia inhibitory factor) existiert in vivo auch in immobilisierter Form und ist in embryonalen Mausstammzellen (mESC) allein in der Lage, das Stammzellpotential dieser Zellen zu erhalten. Aus diesem Grund ist LIF für die Analyse der Aufgabenstellung geeignet. Nach der Charakterisierung LIF-modifizierter Oberflächen wurde die biologische Verfügbarkeit des kovalent immobilisierten Zytokins mit Hilfe von LIF-sensitiven Fibroblasten und mESC der Linie R1 überprüft. Anschließend wurde im Mausmodell in vivo der Erhalt der Pluripotenz der mESC durch immobilisiertes LIF analysiert. Dafür standen die Oberflächen Poly(ethylen-alt-maleinsäureanhydrid) (PEMA) und Poly(octadecen-alt-maleinsäureanhydrid) (POMA) jeweils ohne und mit Polyethylenglykol (PEG7)-Modifizierung zur Verfügung, an die LIF kovalent gekoppelt wurde. Zusätzlich wurde LIF physisorptiv an einer Kollagen-Fibronektin-Matrix über hydrolysiertem POMA immobilisiert. Mit Hilfe von radioaktiv markiertem LIF konnte gezeigt werden, dass die Gesamtbeladungsmenge mit Zytokin von den Eigenschaften der MA-modifizierten Träger abhing. Auf PEMA konnten mit steigenden Immobilisierungskonzentrationen höhere Belegungsdichten an der Oberfläche erreicht werden, die im analysierten Bereich eine lineare Abhängigkeit zeigten. Aufgrund der starken Quellung in wässrigen Lösungen war eine Einlagerung von LIF-Molekülen in die Polymerschicht möglich und führte bei hohen Immobilisierungskonzentrationen auch nach 3 Tagen Inkubation mit proteinhaltigem Medium noch zur Verdrängung nicht kovalent gebundener Zytokinmoleküle aus PEMA-Oberflächen. Obwohl ein Teil des LIF in die Polymerschicht eindrang, war der Großteil der Moleküle für einen spezifischen Antikörper zugänglich. Hydrophobe Oberflächen mit POMA konnten bei hohen Immobilisierungskonzentrationen weniger LIF binden und zeigten Sättigungsverhalten der Oberflächen bei einer Belegungsdichte von 178 ng/cm^2 LIF. Eine Freisetzung von LIF nach mehr als 3 Tagen konnte nicht beobachtet werden. Gleichzeitig war hier aufgrund der hydrophoben Polymerseitenketten die Antikörperzugänglichkeit deutlich reduziert. Wegen des geringen Quellungsverhaltens von POMA in wässrigen Lösungen konnte eine Einlagerung des immobilisierten Zytokins in die Polymerschicht aber ausgeschlossen werden. Die kovalente LIF-Immobilisierung über PEG7-Spacer führte im Vergleich zu den nicht PEG-modifizierten Oberflächen PEMA und POMA zu jeweils geringeren Belegungsdichten, ohne dabei den Charakter der Abhängigkeit von der Immobilisierungskonzentration zu verändern (linear für PEMA+PEG7, Sättigung für POMA+PEG7). Die schlechte Antikörperzugänglichkeit von immobilisiertem LIF auf POMA konnte durch die Einführung des PEG7-Spacers deutlich verbessert werden und erreichte einen Wert ähnlich dem der hydrophilen PEMA-Oberflächen. Kovalent immobilisiertes LIF zeigte auf den vier MA-Oberflächen homogene und definiert einstellbare Belegungsdichten auf den einzelnen Proben. Die physisorptive Immobilisierung von LIF an extrazelluläre Matrixkomponenten auf hydrolysiertem POMA führte zu inhomogenen und bereits bei geringen Immobilisierungskonzentrationen instabilen Belegungsdichten. Die Einstellung definierter Belegungsdichten und die homogene Verfügbarkeit des Zytokins sind für die spätere Anwendung bei der Kultivierung wichtig, da so allen Zellen die gleiche definierte Zytokindosis unabhängig von der Oberflächencharakteristik präsentiert wird und Populationsunterschiede vermieden werden. LIF-sensitive Mausfibroblasten der Linie NIH3T3 reagierten auf immobilisiertes LIF mit der Aktivierung des Signalwegproteins STAT3. Durch den direkten Vergleich von STAT3-Aktivierungsprofilen nach Stimulation mit gelöstem oder immobilisiertem LIF konnte gezeigt werden, dass durch beide Präsentationsformen innerhalb der ersten 15 Minuten nach Stimulationsbeginn eine starke Aktivierung von STAT3 erfolgt, die anschließend wieder abklingt. Die Profile beider Präsentationsformen unterschieden sich in ihren Intensitäten nur bei der starken STAT3-Aktivierung. Dabei ergaben sich bei gelöstem LIF aufgrund der größeren Kontaktfläche mit Zytokin (gesamte Zelloberfläche) etwas stärkere Aktivierungen. Durch die sehr ähnlichen Aktivierungsprofile konnte nachgewiesen werden, dass das Zytokin LIF für Zellen zugänglich an MA-Copolymere mit und ohne Spacer-Modifizierung immobilisiert werden kann. Dabei lag ein Teil der Moleküle in einer Konformation und Orientierung gebunden vor, die die Funktionalität des Zytokins erhalten konnten. Zwischen den Oberflächen mit kovalenter LIF-Immobilisierung konnten keine wesentlichen Unterschiede in der STAT3-Aktivierung festgestellt werden. LIF war an all diesen Oberflächen für die LIF-sensitiven NIH3T3 Mausfibroblasten biologisch verfügbar. LIF-abhängige embryonale Mausstammzellen (mESC) reagierten nach 72 Stunden LIF-Stimulation mit der Aktivierung von STAT3. Bei Belegungsdichten ab 8 ng/cm^2 kovalent immobilisiertem LIF auf POMA mit und ohne PEG7-Spacer konnten ähnliche Aktivierungen wie durch die Stimulation mit gelöstem LIF festgestellt werden. Dies bestätigte die biofunktionelle LIF-Immobilisierung. Zwischen den POMA-Oberflächen mit und ohne PEG7 war dabei kein deutlicher Unterschied erkennbar. Eine reduzierte Zugänglichkeit des Antikörpers auf POMA beeinflusste demnach die biologische Verfügbarkeit des Zytokins für die mESC nicht. Der Erhalt des Stammzellpotentials durch kovalent an POMA gebundenes LIF konnte in vitro durch die Präsenz von Oct4 im Zellkern der mESC nachgewiesen werden. Durch die instabile Immobilisierung bei physisorptiver Assoziation des Zytokins an Matrixkomponenten über hydrolysiertem POMA reduzierte sich der Erhalt des Stammzellpotentials auf diesen Oberflächen stark. Kovalent immobilisiertes LIF dagegen konnte auch während der Kultur über mehrere Passagen hinweg die Pluripotenz der murinen ESC erhalten. Nach der Fusion mit Blastozysten beteiligten sich diese kultivierten Zellen in vivo erfolgreich an der Bildung von Chimären. Dabei konnten keine Unterschiede der Chimärenhäufigkeit zwischen der Kultivierung der mESC mit gelöstem oder kovalent an POMA immobilisiertem LIF festgestellt werden. Kovalent an MA-Copolymere immobilisiertes LIF ist demnach in der Lage, gelöstes LIF vollständig zu ersetzen und über mehrere Passagen hinweg allein das Stammzellpotential von mESC zu erhalten. Die Experimente zeigten, dass sich MA-Copolymere für die funktionelle kovalente Immobilisierung von Signalmolekülen eignen. Dabei konnten keine starken Unterschiede bei der Reaktion der Zellen auf die Oberflächen PEMA oder POMA festgestellt werden. Auch die Einführung eines zusätzlichen Spacers war für die Signaltransduktion nach Stimulation mit kovalent immobilisiertem LIF nicht notwendig. Für künftige Arbeiten zur kovalenten Immobilisierung von LIF an MA-Copolymeren ist deshalb aus Stabilitäts- und Effizienzgründen die Oberfläche POMA zu bevorzugen. Diese Favorisierung kann jedoch aufgrund der unterschiedlichen Tertiärstruktur anderer Proteine und ihrer verschiedenen Steifigkeiten sowie bei der Verwendung anderer Zelltypen nicht automatisch für ein anderes Modellsystem übernommen werden. Die Verwendung hydrophiler Oberflächen oder die Kopplung über Spacer sollte demnach in Abhängigkeit vom zu immobilisierenden Protein und den auszusiedelnden Zellen geprüft werden. Die vorgestellte Kopplungsmethode umgeht die Modifikation des Proteins sowie Behandlungen zur Vernetzung des Zytokins. Die Immobilisierungsreaktion ist bei Raumtemperatur und Umgebungsdruck sowie unter sterilen Bedingungen durchführbar. Immobilisierte Zytokine werden homogen kovalent an der Oberfläche gebunden und sind dort für die Zellen zugänglich. Außerdem ermöglicht die Einstellung definierter Belegungsdichten die gezielte Applikation von Zytokindosen. MA-Copolymere sind somit nicht nur für die Kultivierung von Stammzellen unter Erhaltung des Stammzellstatus einsetzbar, sondern eignen sich auch für Differenzierungsstudien. Teilergebnisse dieser Arbeit wurden publiziert unter K. Alberti, R.E. Davey, K. Onishi, S. George, K. Salchert, F.P. Seib, M. Bornhäuser, T. Pompe, A. Nagy, C.Werner, and P.W. Zandstra. Functional immobilization of signaling proteins enables control of stem cell fate. Nat Methods, 5(7):645–650, Jul 2008 und T. Pompe, K. Salchert, K. Alberti, P.W. Zandstra, and C. Werner. Immobilization of growth factors on solid supports for the modulation of stem cell fate. Nat Protocols, 5(6):1042–1050, Jun 2010. / In vitro cultivation of (embryonic) stem cells requires a defined environment. Together different properties as cytokine supplement, extracellular matrix composition or topographic design can mimic this stem cell niche in an artificial system. For mouse embryonic stem cells the cytokine leukemia inhibitory factor (LIF) is able to keep those cells in undifferentiated state and to enhance self renewal without the supplement of other factors. In vivo LIF exists in both diffusible and extracellular matrix immobilized form. This work investigates whether LIF can be immobilized covalently to alternating maleic anhydride (MA)-copolymers in a functional manner. When bioavailable, covalently immobilized LIF should be able to interact with specific cytokine receptor subunits and provide information to keep murine embryonic stem cells in a pluripotent state. In aqueous solution with neutral pH (such as phosphate buffered saline, PBS) and ambient temperature and pressure MA-copolymers react spontaneously with aminogroups and therefore represent a useful support for covalent protein immobilization. Depending on the choice of co-monomer, properties of copolymer vary: ethylene results in hydrophilic poly-(ethylene-alt-maleic anhydride) (PEMA), octadecene in more hydrophobic poly-(octadecene-alt-maleic anhydride) (POMA). LIF can be covalently immobilized onto the MA-copolymers as shown by radiolabeling experiments. The amount of cytokine coupled to PEMA increased linear whereas on POMA saturation could be observed for higher concentrations. A subsequent coupling of a polyethylene glycol spacer (PEG7) further modified the properties and led to more hydrophilic surfaces. The amount of LIF per area decreased in comparison to MA-copolymers without the spacer but the graph characteristics remained unaltered (linear for PEMA+PEG7, saturation for POMA+PEG7). During the first three days in buffer solution supplemented with bovine serum albumin, unbound LIF was displaced and the amount of immobilized cytokine remained stable. This Stability after preincubation allowed to immobilize required amounts of LIF per area. Although hydrophilic surfaces with PEMA showed swelling behavior resulting in increased layer thickness after incubation in PBS, accessibility to LIF for an antibody was not impaired. The amounts per area detected by radiolabeling method and using the antibody were similar and indicated that LIF was not covered by copolymers. For cell culture addition of diffusible as well as immobilized growth factors or cytokines requires dosage control. Frequently it is necessary to provide homogeneous distribution of the factor of interest. In the present study analysis by fluorescence microscopy confirmed homogeneity for surfaces with covalently immobilized LIF (iLIF) but not for LIF physisorbed to extracellular matrix components collagen type I and fibronectin. LIF transduces signals via the JAK/STAT pathway. Preliminary experiments with LIF-sensitive fibroblasts showed similar activation of STAT3 after stimulation with immobilized or diffusible LIF. The results of STAT3 activation revealed an activation profile with high intensities within the first 15 minutes for both immobilized and diffusible LIF followed by decrease. STAT3 activation profiles were similar on different surfaces and independent of LIF presentation mode. These results revealed that fibroblasts could recognize covalently immobilized LIF onto MA-copolymers and were able to activate STAT3. In the absence of LIF mESC start to differentiate within 24 to 36 hours and loose their pluripotency. To confirm the functional immobilization of LIF mouse embryonic stem cells (mESC) were cultivated on iLIF-modified POMA or POMA+PEG7 surfaces for 72 hours and stained for activated STAT3. Results showed a dose-dependent activation increasing with the iLIF amount per area. Higher amounts (8 and 75 ng/cm^2) of iLIF activated STAT3 similar to 10 ng/ml diffusible LIF. Introduction of PEG7 spacer did not further increased STAT3 activation. Both, the amount of ESC marker Oct4 and the percentage of Oct4-positive cells increased with higher amounts of iLIF and showed similar results as obtained with 10 ng/ml diffusible LIF. Murine ESC cultivated on LIF physisorbed to matrix components expressed similar amounts of transcription factor Oct4 compared to unstimulated cells. STAT3 activation and Oct4 expression in the absence of diffusible cytokine indicated a functional covalent immobilization of LIF. To confirm the pluripotency, mESC were stimulated for 6 to 8 subcultures only with iLIF, cell aggregates were fused with mouse embryos and implanted in pseudopregnant surrogate mothers. Three weeks after birth the contribution of mESC aggregates to chimera was evaluated. ESC stimulated with iLIF only contributed to chimera formation with around the same frequency as mESC cultivated with 10 ng/ml diffusible LIF. Thus, iLIF maintained pluripotency of mESC during in vitro expansion and could replace diffusible LIF. As shown by the experiments, MA-copolymers provide a support to covalently immobilize cell signaling molecules in a functional manner. This method of coupling does not need any protein modification or cross-linking treatment after protein incubation. Reaction can be carried out under sterile conditions at ambient temperature and pressure. The immobilized ligand is distributed equally on the supporting copolymer and the adjustment of required ligand amounts is possible. These properties characterize MA-copolymers as a suitable support to immobilize cell signaling molecules not only for keeping the stem cell fate but also for differentiation studies. Parts of this work were published: K. Alberti, R.E. Davey, K. Onishi, S. George, K. Salchert, F.P. Seib, M. Bornhäuser, T. Pompe, A. Nagy, C.Werner, and P.W. Zandstra. Functional immobilization of signaling proteins enables control of stem cell fate. Nat Methods, 5(7):645–650, Jul 2008. T. Pompe, K. Salchert, K. Alberti, P.W. Zandstra, and C. Werner. Immobilization of growth factors on solid supports for the modulation of stem cell fate. Nat Protocols, 5(6):1042–1050, Jun 2010.

Epidermal homeostasis, including proper turnover of keratinocytes, plays important role in the barrier function and serine proteases and their inhibitors are the key players. Activated proteases cleave desmosomes in uppermost layer and thus shed the cells from the epidermal surface. Therefore the serine protease inhibitors are secreted in lower epidermal layers to prevent premature activation of proteases and consequent disruption of epidermal barrier. The most studied inhibitors in epidermis belong to Serine proteases inhibitors Kazal-type family (SPINK). This diploma thesis is aimed to investigate function of murine SPINK6 in epidermal compartment in vivo. To achieve this, the transgenic mice overexpressing mSPINK6 under modified human involucrin promoter was generated. Two of five transgenic lines exhibited higher expression of mSPINK6 at mRNA and protein levels. The mSPINK6 transgenic mice are viable with no apparent phenotype. The small but in most cases not significant differences were observed on microscopic level among mSPINK6 transgenic and wild type animals In conclusion, this work showed that mSPINK6 does not play major role in skin homeostasis but gains significant importance under specific challenges of epidermal barrier. Therefore mSPINK6 transgenic mice, in combination with other deletion or...

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / Epigenetics is defined as “the study of stable, often heritable, changes that influence gene expression that are not mediated by DNA sequence” (Fingerman et al., 2013). Epigenetic marks such as covalent histone modifications and DNA methylation are important for maintaining chromatin structure and epigenetic inheritance. Several proteins have been found to bind and/ or regulate epigenetic marks. One such protein, CXXC finger protein 1 (Cfp1) is an important chromatin regulator that binds to unmethylated CpG islands. It has been found to be essential for mammalian development. Mice lacking Cfp1 exhibit an embryonic- lethal phenotype. However, the function of Cfp1 can be studied using Cfp1 Null mouse ES cells, which are viable. Thus far, Cfp1 has been shown to be important for cell growth, cytosine methylation, histone modifications, subnuclear localization of Set1A histone H3K4 methyltransferase, and cellular differentiation. When Cfp1 Null ES cells are induced to differentiate by removal of Leukemia Inhibitory Factor (LIF), the cells are not able to turn off pluripotency markers such as Oct4 and alkaline phosphatase and fail to express differentiation markers such as Gata4 and Brachyury. In this study, we used established protocols to further examine the differentiation capacity of Cfp1 Null cells. Specifically, we tested the ability of Cfp1 Null ES cells to retain stem cell properties in the absence of LIF, differentiate into cardiomyocytes in the presence of TGF-β2 and differentiate into neuron precursors in the presence of retinoic acid (RA). While the differentiation effects of RA were inconclusive, Null cells were able to start differentiating in the absence of LIF, either as individual cells or EBs, and the presence of TGF-β2 when seeded on gelatin coated tissue culture dishes. However, no difference was seen between cells treated without LIF and those treated with TGF-β2. In both conditions, only a small portion of cells were able to differentiate, while the majority of the cell population retained stem cell characteristics. Cell growth and the differentiation capacity of Cfp1 Null cells were also compromised in comparison to WT cells. Thus, further supporting the need for the correct epigenetic patterns maintained by Cfp1 during cellular differentiation.

Alcohol intoxication represents one situation an individual might increase their amount of risk taking when driving. This dissertation is comprised of three studies that investigate the mechanisms by which alcohol increases driver risk-taking. Study 1 examined the effect of alcohol on driver risk-taking using a proxemics approach. The study also tested whether alcohol-induced increases in risky driving co-occurred with pronounced impairment in the driver’s skill. The study also examined whether the most disinhibited drivers were also the riskiest. Indeed, alcohol increased driver risk-taking and impaired driving skill. The study also revealed risky driving can be dissociable from impairing effects on driver skill and that poor inhibitory control is selectively related to elevated risky driving. Studies 2 and 3 built on this work by addressing whether the apparent dissociation between behavioral measures of driver risk and skill was mediated by perceptions the drivers held. While maintaining the distinction between driver risk and skill, Study 2 tested the relationship between drivers’ BAC estimations and their tendency to take risks on the roadway. Drivers who estimated their BAC to be lower were the riskiest drivers following both alcohol and placebo. Study 3 addressed whether risky driving could be increased by environmental factors that shape perceptions the driver holds. There is evidence post-licensure training programs might inadvertently generate overconfidence in drivers’ perceived ability to operate a motor vehicle and thus fail to perceive dangers normally associated with risky driving behavior. To test this hypothesis, twenty-four drivers received either advanced skill training or no training in a driving simulator. Drivers who received skill training showed increased risky driving under alcohol whereas those who received no training tended to decrease their risk taking. Trained drivers also self-reported more confidence in their driving ability. Taken together, these studies represent a large step towards the betterment of laboratory-based models of driving behavior. The work highlights the importance of distinguishing between driver risk-taking and driving skill. The studies also identified that drivers’ personal beliefs influence alcohol-induced risky driving; this suggests training programs focused on correcting drivers’ misconceptions might be most efficacious in reducing their risk taking on the roadway.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

L'étude des interactions non-covalentes et des relations structure-fonction est à la base de la compréhension des systèmes biologiques. La MS supramoléculaire est une technique de choix pour l’étude des interactions protéine/protéine ou protéine/ligand. Dans le cadre d'études qualitatives ou quantitatives, pour chaque système étudié, les conditions expérimentales et les paramètres instrumentaux ont été optimisés pour conserver le complexe en phase gazeuse (1). L'objectif principal de ce travail est de caractériser le site nucléotidique de hPEBP1 et de contribuer à la découverte de molécules anti-métastases. Sur le plan fonctionnel, une activité enzymatique de hPEBP1 n'a pas pu être mise en évidence. Pour ce projet, une méthode MS de détermination de KD de complexes à faible affinité, plus précise et ne nécessitant par l'utilisation d'un ligand de référence a été développée (2). Une recherche des déterminants structuraux d'un ligand optimal de hPEBP1 a été réalisée par criblage de composés issus d’une synthèse raisonnée basée sur la structure des nucléotides FMN et GTP et par la détermination de leur KD (3). Les criblages ont montré que les critères structuraux indispensables pour la liaison sont la présence d’un groupement chargé ou donneur d’électrons, d’une structure apparentée à une base azotée et d’un cycle additionnel. Une part importante de l’affinité est liée au caractère hydrophobe du ligand. Certains ligands de synthèse ont montré une activité inhibitrice de l’invasion des lignées tumorales. / The study of noncovalent interactions and structure-function relationships provides the basis for the understanding of biological systems. Supramolecular MS is a favored technique to dissect protein/protein or protein/ligand interactions. In the context of qualitative or quantitative studies, experimental conditions and instrumental parameters have been optimized for each system to preserve the noncovalent complex in the gas-phase (1). The main objective of this work is to characterize the nucleotide site of hPEBP1 and to contribute to the discovery of antimetastatic molecules. Functionally, a catalytic activity for hPEBP1 could not be detected. For this project, an original MS method to more accurately determine KD for low-affinity complexes without a reference ligand was developed (2). Structural features of an optimal hPEBP1 ligand were determined by screening compounds based on FMN and GTP nucleotides in the context of a rational design approach, using KD determination to rank affinities (3). Screening highlighted that the essential structural requirements for binding hPEBP1 consist in a charged group or an electron donor, a structure related to a cyclic nitrogenous base and an additional cycle. A significant part of the affinity depends on the hydrophobic nature of the ligand. Some of the synthesized nucleotide analogs are active as inhibitors of invasion in tumor cell lines.