Ulm, Univ. Diss., 2006.

Ulm, Univ., Diss., 2008.

Zugl.: Berlin, Humboldt-Univ., Diss., 2006

African trypanosomiasis is a disease endemic to sub-Saharan Africa. It affects humans as well as wild and domestic animals. The human form of the disease is known as sleeping sickness and the animal form as nagana, which are usually fatal if left untreated. The cause of African trypanosomiasis is the unicellular parasite Trypanosoma brucei. During its life cycle, Trypanosoma brucei shuttles between a mammalian host and the tsetse fly vector. In the mammalian host the parasite multiplies as bloodstream form (BSF) extracellularly in the bloodstream or the lymphatic system. Survival of BSF parasites relies on immune evasion by antigenic variation of surface proteins because its extracellular lifestyle leads to direct exposure to immune responses. At any given time each BSF cell expresses a single type of variant surface glycoprotein (VSG) on its surface from a large repertoire. The active VSG is transcribed from one of 15 specialized subtelomeric domains, termed bloodstream expression sites (BESs). The remaining 14 BESs are silenced. This monoallelic expression and periodic switching of the expressed VSG enables to escape the immune response and to establish a persistent infection in the mammalian host. During developmental differentiation from BSF to the insect vector-resident procyclic form (PCF), the active BES is transcriptionally silenced to stop VSG transcription. Thus, all 15 BESs are inactive in the PCF cells as surface protein expression is developmentally regulated. Previous reports have shown that the telomere complex components TbTRF, TbRAP1 and TbTIF2 are involved in VSG transcriptional regulation. However, the precise nature of their contribution remains unclear. In addition, no information is available about the role of telomeres in the initiation and regulation of developmental BES silencing. To gain insights into the regulatory mechanisms of telomeres on VSG transcription and developmental repression it is therefore essential to identify the complete composition of the trypanosome telomere complex. To this end, we used two complementary biochemical approaches and quantitative label-free interactomics to determine the composition of telomere protein complexes in T. brucei. Firstly, using a telomeric pull-down assay we found 17 potential telomere-binding proteins including the known telomere-binding proteins TbTRF and TbTIF2. Secondly, by performing a co-immunoprecipitation experiment to elucidate TbTRF interactions we co-purified five proteins. All of these five proteins were also enriched with telomeric DNA in the pull-down assay. To validate these data, I characterized one of the proteins found in both experiments (TelBP1). In BSF cells, TelBP1 co-localizes with TbTRF and interacts with already described telomere-binding proteins such as TbTRF, TbTIF2 and TbRAP1 indicating that TelBP1 is a novel component of the telomere complex in trypanosomes. Interestingly, protein interaction studies in PCF cells suggested a different telomere complex composition compared to BSF cells. In contrast to known members of the telomere complex, TelBP1 is dispensable for cell viability indicating that its function might be uncoupled from the known telomere-binding proteins. Overexpression of TelBP1 had also no effect on cell viability, but led to the discovery of two additional shorter isoforms of TelBP1. However, their source and function remained elusive. Although TelBP1 is not essential for cell viability, western blot analysis revealed a 4-fold upregulation of TelBP1 in the BSF stage compared to the PCF stage supporting the concept of a dynamic telomere complex composition. We observed that TelBP1 influences the kinetics of transcriptional BES silencing during developmental transition from BSF to PCF. Deletion of TelBP1 caused faster BES silencing compared to wild-type parasites. Taken together, TelBP1 function illustrates that developmental BES silencing is a fine-tuned process, which involves stage-specific changes in telomere complex formation. / Afrikanische Trypanosomiasis ist eine Krankheit, die in Afrika südlich der Sahara endemisch vorkommt und sowohl Menschen als auch Wild- und Haustiere betrifft. Die menschliche Form der Krankheit ist als Schlafkrankheit und die Tierform als Nagana bekannt. Ohne Behandlung verläuft die Krankheit in der Regel tödlich. Der einzellige Parasit Trypanosoma brucei ist die Ursache dieser Krankheit. Während seines Lebenszyklus bewegt sich der Parasit zwischen einem Säugetierwirt und einem Insektenvektor, der Tsetsefliege. Im Säugetierwirt vermehrt sich der Parasit als Blutstromform (BSF) extrazellulär im Blutkreislauf und im Lymphsystem. Das Fortbestehen der BSF-Parasiten im Wirt beruht auf einer Immunausweichstrategie durch antigene Variation der Oberflächenproteine. Diese Abwehrstrategie ist erforderlich, da der Parasit durch seinen extrazellulären Lebensstil direkt der Immunantwort ausgesetzt ist. Zu jedem Zeitpunkt wird nur ein variables Oberflächenprotein (VSG) auf der Zelloberfläche aus einem großen Repertoire exprimiert. Dabei wird das aktive VSG von einer von 15 spezialisierten telomerproximalen Transkriptionseinheiten transkribiert, den sogenannten Blutstromform Expression Sites (BESs). Die restlichen 14 BESs sind inaktiv. Diese monoallelische Expression und das periodische Wechseln des exprimierten VSG ermöglichen dem Parasiten der Immunantwort zu entgehen und eine persistente Infektion im Säugetierwirt zu etablieren. Während der Differenzierung von BSF zur Insektenvektor-residenten prozyklischen Form (PCF) wird die aktive BES transkriptionell herunter reguliert um die VSG-Transkription zu stoppen. Somit sind alle 15 BESs in PCF-Zellen inaktiv, da die Expression von Oberflächenproteinen stadienspezifisch reguliert ist. Frühere Veröffentlichungen haben gezeigt, dass die Proteine TbTRF, TbRAP1 und TbTIF2 des Telomerkomplexes an der Transkriptionsregulation von VSG-Genen beteiligt sind. Es ist jedoch unklar, wie genau sie zur Regulation beitragen. Darüber hinaus gibt es keine Informationen über die Rolle von Telomeren bei der Initiation und Regulation der BES-Inaktivierung während der Differenzierung. Um Einblicke in die regulatorischen Mechanismen von Telomeren auf die VSG-Transkription und differenzierungsbedingte Repression der aktiven BES zu gewinnen, ist es daher notwendig, die vollständige Zusammensetzung der Telomerkomplexe in Trypanosomen zu identifizieren. Zu diesem Zweck wurden zwei komplementäre biochemische Ansätze und quantitative Massenspektrometrie genutzt um die Zusammensetzung von Telomerproteinkomplexen in T. brucei zu bestimmen. Zunächst wurden mittels einer Affinitätschromatographie mit TTAGGG-Oligonukleotiden 17 potentielle telomerbindende Proteine gefunden. Darunter waren auch die bereits bekannten telomerbindenden Proteine TbTRF und TbTIF2. Zweitens wurde mit Hilfe eines Co-Immunpräzipitationsexperiments um die Interaktionen von TbTRF aufzuklären, fünf Proteine aufgereinigt. Alle diese fünf Proteine wurden auch mit telomerischer DNA in der Affinitätschromatographie angereichert. Um diese Daten zu validieren, wurde eines der in beiden Experimenten gefundenen Proteine (TelBP1) charakterisiert. In BSF-Zellen co-lokalisiert TelBP1 mit TbTRF und interagiert mit bereits beschriebenen telomerbindenden Proteinen wie TbTRF, TbTIF2 und TbRAP1. Dies deutet darauf, dass TelBP1 eine weitere Komponente des Telomerkomplexes in Trypanosomen ist. Interessanterweise deuteten Proteininteraktionsstudien in PCF-Zellen auf eine andere Zusammensetzung des Telomerkomplexes im Vergleich zu BSF-Zellen. Im Gegensatz zu den bekannten Mitgliedern des Telomerkomplexes ist TelBP1 für das Zellwachstum nicht essentiell. Damit könnte die Funktion von TelBP1 von den bekannten telomerbindenden Proteinen entkoppelt sein. Die Überexpression von TelBP1 zeigte auch keinen Einfluss auf das Zellwachstum, führte aber zur Entdeckung von zwei weiteren kürzeren Isoformen von TelBP1. Ihr Ursprung und Funktion blieben jedoch ungeklärt. Obwohl TelBP1 für das Zellwachstum entbehrlich ist, zeigten Westernblot-Analysen eine 4-fache Hochregulierung von TelBP1 in BSF-Zellen im Vergleich zu PCF-Zellen. Die stadienspezifische Regulation von TelBP1 unterstützt damit das Konzept von einer dynamischen Zusammensetzung der Telomerkomplexe. Zudem wurde beobachtet, dass TelBP1 die Kinetik der Inaktivierung der aktiven BES während der Differenzierung von der BSF zur PCF beeinflusst. Die Deletion von TelBP1 führte zu einem schnelleren Abschalten der BES im Vergleich zu Wildtyp-Parasiten. Zusammengefasst zeigt die Funktion von TelBP1, dass das Abschalten der aktiven BES während der Differenzierung ein fein abgestimmter Prozess ist, der stadienspezifische Veränderungen der Telomerkomplexe beinhaltet.

Freiburg i. Br., Univ., Diss., 2008.

Ulm, Univ., Diss., 2000.

The unicellular pathogen Trypanosoma brucei is the causative agent of African trypanosomiasis, an endemic disease prevalent in sub-Saharan Africa. Trypanosoma brucei alternates between a mammalian host and the tsetse fly vector. The extracellular parasite survives in the mammalian bloodstream by periodically exchanging their ˈvariant surface glycoproteinˈ (VSG) coat to evade the host immune response. This antigenic variation is achieved through monoallelic expression of one VSG variant from subtelomeric ˈbloodstream form expression sitesˈ (BES) at a given timepoint. During the differentiation from the bloodstream form (BSF) to the procyclic form (PCF) in the tsetse fly midgut, the stage specific surface protein is transcriptionally silenced and replaced by procyclins. Due to their subtelomeric localization on the chromosomes, VSG transcription and silencing is partly regulated by homologues of the mammalian telomere complex such as TbTRF, TbTIF2 and TbRAP1 as well as by ˈtelomere-associated proteinsˈ (TelAPs) like TelAP1. To gain more insights into transcription regulation of VSG genes, the identification and characterization of other TelAPs is critical and has not yet been achieved. In a previous study, two biochemical approaches were used to identify other novel TelAPs. By using ˈco-immunoprecipitationˈ (co-IP) to enrich possible interaction partners of TbTRF and by affinity chromatography using telomeric repeat oligonucleotides, a listing of TelAP candidates has been conducted. With this approach TelAP1 was identified as a novel component of the telomere complex, involved in the kinetics of transcriptional BES silencing during BSF to PCF differentiation. To gain further insights into the telomere complex composition, other previously enriched proteins were characterized through a screening process using RNA interference to deplete potential candidates. VSG expression profile changes and overall proteomic changes after depletion were analyzed by mass spectrometry. With this method, one can gain insights into the functions of the proteins and their involvement in VSG expression site regulation. To validate the interaction of proteins enriched by co-IP with TbTRF and TelAP1 and to identify novel interaction proteins, I performed reciprocal affinity purifications of the four most promising candidates (TelAP2, TelAP3, PPL2 and PolIE) and additionally confirmed colocalization of two candidates with TbTRF via immunofluorescence (TelAP2, TelAP3). TelAP3 colocalizes with TbTRF and potentially interacts with TbTRF, TbTIF2, TelAP1 and TelAP2, as well as with two translesion polymerases PPL2 and PolIE in BSF. PPL2 and PolIE seem to be in close contact to each other at the telomeric ends and fulfill different roles as only PolIE is involved in VSG regulation while PPL2 is not. TelAP2 was previously characterized to be associated with telomeres by partially colocalizing with TbTRF and cells show a VSG derepression phenotype when the protein was depleted. Here I show that TelAP2 interacts with the telomere-binding proteins TbTRF and TbTIF2 as well as with the telomere-associated protein TelAP1 in BSF and that TelAP2 depletion results in a loss of TelAP1 colocalization with TbTRF in BSF. In conclusion, this study demonstrates that characterizing potential TelAPs is effective in gaining insights into the telomeric complex's composition and its role in VSG regulation in Trypanosoma brucei. Understanding these interactions could potentially lead to new therapeutic targets for combatting African trypanosomiasis. / Der einzellige Pathogen Trypanosoma brucei ist der Erreger der afrikanischen Trypanosomiasis, eine endemische Krankheit vertreten in der Sub-Sahara Zone Afrikas. Trypanosoma brucei wechselt zwischen einem Säugerwirt und dem Insektenvektor, der Tsetse-Fliege. Der im Blutstrom des Säugers vorkommende, extrazelluläre Parasit ändert seinen Oberflächenmantel bestehend aus dem ˈvariablen Oberflächenproteinˈ (VSG) in periodischen Abständen, um der Immunantwort des Wirtes auszuweichen. Diese antigenetische Variation wird durch die monoallelische Expression einer einzelnen VSG-Variante, lokalisiert auf den ˈBlutstromform Expressionsseitenˈ (BES), zu einem bestimmten Zeitpunkt erreicht. Diese stadienspezifischen Oberflächenproteine werden während der Differenzierung der ˈBlutstromformˈ (BSF) zur ˈprozyklischen Formˈ (PCF) im Mitteldarm der Tsetse-Fliege stillgelegt und durch Prozykline ersetzt. Wegen der subtelomeren Lokalisation wird die VSG Transkription und Stilllegung teilweise durch Homologe des Säuger Telomerkomplexes TbTRF, TbTIF2 und TbRAP1 als auch durch Telomer-assoziierte Proteine (TelAPs) wie TelAP1 reguliert. Um Einblicke in die Transkriptionsregulation der VSG Gene zu erhalten, ist die Identifikation und Charakterisierung anderer Telomer-assoziierter Proteine von großem Interesse. In einer vorherigen Studie wurden zwei komplementäre biochemische Versuchsansätze verwendet, um weitere neue TelAPs zu identifizieren. Es wurde eine ko-Immunpräzipitation (co-IP) durchgeführt, um mögliche Interaktionspartner von TbTRF zu identifizieren, sowie eine Affinitätschromatographie unter Verwendung telomerischen Wiederholungseinheiten. Hierdurch wurde eine Liste von potenziellen Kandidaten generiert. Mit diesem Ansatz wurde TelAP1 als neue Komponente des Telomerkomplexes identifiziert, welches an der Kinetik der transkriptionellen BES-Stilllegung während der Differenzierung von BSF zu PCF beteiligt ist. Um weitere Einblicke in die Zusammensetzung des Telomerkomplexes zu erhalten, wurden zuvor angereicherte Proteine durch einen Screening-Prozess unter Verwendung von RNA-Interferenz charakterisiert. Nach der Depletion von 21 Proteinen wurden massenspektrometrische Analysen der VSG Expressionsprofiländerungen sowie allgemeine Veränderungen des Proteomenprofils analysiert. Mit dieser Methode können Erkenntnisse über die Funktion der jeweiligen Proteine und ihrer Beteiligung an der Regulierung der antigenetischen Variation von T. brucei gewonnen werden. Um die Interaktionen von Proteinen zu validieren, welche bei den Co-Immunpräzipitationen mit TbTRF und TelAP1 angereichert wurden, habe ich eine reziproke Affinitätschromatographie mit vier der vielversprechendsten Kandidaten durchgeführt (TelAP2, TelAP3, PPL2 und PolIE). Zusätzlich bestätigte ich die Co-lokalisation von zwei Kandidaten mit TbTRF via Immunfluoreszenzaufnahmen (TelAP2, TelAP3). TelAP3 ko-lokalisiert mit TbTRF und TelAP1 und interagiert potenziell mit TbTRF, TbTIF2, TelAP1 und TelAP2 als auch mit den zwei Transläsionspolymerasen PPL2 und PolIE in BSF. PPL2 und PolIE stehen in engem Kontakt zueinander und nehmen an den Telomerenden unterschiedliche Funktionen ein, da nur PolIE an der VSG Regulation beteiligt ist. TelAP2 wurde in einer vorherigen Publikation als Telomer-assoziiertes Protein durch partielle Co-Lokalisation mit TbTRF identifiziert und Zellen zeigen nach der Depletion von TelAP2 eine Derepression von zuvor stillgelegten VSGs. In dieser Studie zeige ich, dass TelAP2 mit den Telomer-bindenden Proteinen TbTRF und TbTIF2 sowie mit dem telomerassoziierten Protein TelAP1 in BSF interagiert und dass die Depletion von TelAP2 zu dem Verlust der Co-Lokalisation von TelAP1 mit TbTRF in BSF führt. Zusammenfassend zeigt diese Studie, dass die Charakterisierung potenzieller TelAPs dazu beiträgt, Einblicke in die Zusammensetzung des Telomerkomplexes und dessen Rolle bei der VSG-Regulation in Trypanosoma brucei zu gewinnen. Das Verständnis dieser Interaktionen könnte möglicherweise zu neuen therapeutischen Ansatzpunkten zur Bekämpfung der afrikanischen Trypanosomiasis führen.

This thesis deals with the preparation of materials for use in separation science and their surface modification by grafting. The overall aim is the preparation of diverse materials by combination of a set of developed tools. Included in the thesis is the synthesis of monolithic media using non-traditional crosslinkers, the characterization of their porous properties and initial testing in reversed-phase chromatographic separation of proteins. The preparation of a library of short polymer chains, telomers, with varied functionality and their characterization is reported. Included in the characterization is the gradient polymer elution chromatography of selected telomers on a monolithic column in capillary format. The technique shows promise as a tool for monitoring of polymerization processes and for the separation of telomers with similar size but different functionalities or characteristics. Finally, the combination of polymeric support materials and the prepared telomer library is used in surface modification. Surface modification is performed onto activated surfaces via a “grafting to” approach. One example is shown, the surface modification of epoxy-modified divinylbenzene particles by attachment of telomer chains introducing ion-exchange functionality. The material is tested for the separation of proteins, in ion-exchange chromatography mode.

Obesity is a risk factor for development of cardiovascular disease, diabetes type 2 and some cancers. Newly detected genetic risk factor for body weight is the FTO gene ("fat mass and obesity associated"). The aim of this thesis was determine 1) whether the presence of risk alleles correlate with BMI in Czech population and to determine 2) whether there is an association between variants in the FTO gene and risk of myocardial infarction/ acute coronary syndrome (MI/ ACS), 3) renal failure (ESRD), or 4) incidence of colorectal cancer (CRC). We analyzed polymorphisms rs17817449 (first intron) and rs17818902 (3rd intron) using by PCR-RFLP and then also RT PCR. We found an association of the first intron variant (but not the 3rd one) and BMI in Czech control population. We have detected an association of 1st intron SNP and BMI changes during the intervention study in obese children, but not in obese females. We found a correlation between the risk allele and increased risk of ACS (OR 1.49) in patients with MI. In patients with ESRD was detected association between the risk allele and the risk of disease (OR 1.37). We didn't confirmed the association between rs17817449 and the development of CRC. Representative selected groups of the Czech populations "MONICA" and "HAPPIE" were used as controls. One...

Des complexes salen et dipyrrophénolate de fer comportant des unités phénolatesenrichies en électron (substituants tert-butyl ou methoxy) ont été préparés. Leur chimieoxydative conduit à des espèces radicalaires dont une a été caractérisée par diffraction desRX. Les complexes dipyrrophénolate de manganèse et cuivre ont été également étésynthétisés et oxydés, engendrant des espèces radicalaires. Le premier s’est avéré efficace entermes d’oxygénation d’oléfines, le second pour l’oxydation d’alcools.La fonctionnalisation des phénols par des chaînes alkylimidazolium rend les complexeshydrosolubles. Les salophen de nickel ainsi préparés interagissent fortement avec l’ADN Gquadruplexe(KD < 1-2 mM) en s’empilant sur le dernier quartet de guanine. Ils stabilisent lesG-quadruplexes contre la dénaturation thermique et bloquent l’activité de la télomérase avecdes IC50 < 3 mM. / We prepared salen and dipyrrophenolate iron complexes involving electron rich (tertbutyland methoxy substituents) phenolate moieties. Their oxidative chemistry leads to radicalspecies, one of them being characterized by X-Ray diffraction. The manganese and copperdipyrrophenolate complexes were also synthesized and oxidized, affording radical species.The first ones are efficient catalysts for the oxygenation of olefins, while the second ones areactive towards alcohol oxidation.Functionnalization of the phenols by alkylimidazolium chains makes the compoundshydrosoluble. The so-prepared nickel salophen complexes interact strongly with GquadruplexDNA (KD < 1-2 mM), mainly through p-stacking interactions over the lastguanine quartet. They stabilize the G-quadruplex structures against thermal denaturation andinhibit telomerase activity with IC50 < 3 mM.