Die Aktivität von Transkriptionsfaktoren kann durch die Modifikation mit SUMO positiv oder negativ beeinflusst werden, indem Protein-Protein-Interaktionen als auch die subzelluläre bzw. subnukleäre Lokalisation verändert werden. In T-Zellen spielt die Familie der NFAT (Nuclear Factor of Activated T cells)-Transkriptionsfaktoren eine wichtige Rolle bei der Zytokingenregulation. NFATc1 wird durch die Verwendung zwei verschiedener Promotoren (P1 & P2) bzw. Polyadenylierungsstellen (pA1 & pA2) und alternativen Spleißens in sechs Isoformen exprimiert. Sie werden als NFATc1/alphaA, betaA, alphaB, betaB, alphaC und betaC bezeichnet, wobei alpha und beta sich auf die beiden unterschiedlichen 1. Exons und A, B, C sich auf die differentiell gespleißten und unterschiedlich langen C-Termini beziehen. Die NFATc1/A-Isoformen umfassen einen relativ kurzen C-Terminus, während die langen Isoformen B und C extra-C-terminale Peptide von 128 bzw. 246 Aminosäuren aufweisen. Um die spezifischen, biologischen Effekte der NFATc1-Isoformen zu untersuchen, wurde ein sog. ‚Yeast two Hybrid screen’ mit einer humanen Milz-cDNA-Bibliothek und dem NFATc1/C-spezifischen C-Terminus durchgeführt. Am Ende wurden Ubc9 und PIAS1, Proteine, die an der Sumoylierung beteiligt sind, am häufigsten dedektiert. Anschließend konnte gezeigt werden, dass NFATc1 tatsächlich sumoyliert wird. Das Ausmaß an Sumoylierung ist Isoformen abhängig. Während NFATc1/A, das eine einzige Sumoylierungsstelle besitzt, nur eine geringe Sumoylierung aufweist, führen die beiden zusätzlichen Stellen in NFATc1/C zu einer effizienten Modifikation mit SUMO. Diese C-terminale Modifikation dirigiert NFATc1/C in SUMO-1-Körperchen, die mit PML-nbs kolokalisieren. Darüber hinaus rekrutiert sumoyliertes NFATc1/C die transkriptionellen Korepressoren HDAC (sowohl Klasse I wie Klasse II HDACs), was zu einer signifikanten Verringerung der Histonazetylierung am IL-2-Promotor, eines wichtigen NFATc1-Zielgens, führt. Konsequenterweise wurde eine Verminderung der IL-2-Produktion beobachtet, während NFATc1/C, das wegen Mutation der entscheidenden Lysine nicht mehr sumoyliert werden kann, ein dramatisch erhöhtes Transaktivierungspotential am IL-2-Promotor aufwies. Das unterstützt unsere Daten, die mit einem IL-2-Promotor getriebenen Reporterassay gewonnen wurden und zeigen, dass das Transaktivierungspotential von NFATc1/C durch Sumoylierung herabgesetzt wird. Demzufolge übt Sumoylierung einen negativen Effekt auf die transkriptionelle NFATc1-Aktivität aus. Immunfluoreszenzversuche zeigten, dass die Modifikation mit SUMO außerdem zur Relokalisation von NFATc1/C in transkriptionell inaktive, heterochromatische Regionen führt, was durch die Färbung von trimethyliertem Histon mit anti-H3K9 m3 nachgewiesen wurde. Interessanterweise war in Abwesenheit von Sumoylierung NFATc1 teilweise mit transkriptionellen Hotspots im Kern lokalisiert. Das mag zu dem höheren Transkriptionspotential des nicht-sumoylierten NFATc1 beitragen. Es ist wichtig zu erwähnen, dass die transkriptionelle Aktivität auf andere NFATc1-Zielgene durch die Sumoylierung von NFATc1 positiv verstärkt war. Dies deutet auf einen nicht-universalen Effekt der Sumoylierung auf die NFATc1/C-Funktion hin. Demzufolge dirigiert Sumoylierung NFATc1 in Kernkörperchen, wo es mit transkriptionellen Korepressoren interagiert und selbst ans Heterochromatin relokalisiert, was zu einer Repression der NFATc1/C vermittelten Transkription führt. Als sehr wichtig erscheint, dass der Effekt der NFATc1/C-Sumoylierung Promotor spezifisch ist. Zusammengenommen verändet die Modifikation mit SUMO die NFATc1-Funktion von einem Transaktivator zu einem DNA-Bindungsstellen spezifischen Repressor. Daher wird hier ein neuer regulatorischer Mechanismus aufgezeigt, der die Isoform spezifische NFAT-Funktion kontrolliert. / Sumoylation of transcription factors modulate their activity (either upregulating or downregulating) by altering protein-protein interactions as well as subcelluar/subnuclear localization. The transcription factor family of NFAT (Nuclear Factor of Activated T cells) plays an important role in cytokine gene regulation in T cells. Due to alternative usage of two promoters (P1 & P2), two polyadenylation sites (pA1 and pA2) and alternative splicing events, NFATc1 is expressed in six isoforms which are NFATc1/alphaA, betaA, alphaB, betaB, alphaC and betaC, where alpha and beta refer to two different 1st exons and A, B, C to the differentially spliced and extended C-termini. The short isoforms of NFATc1 (NF-ATc1/A) contain a relatively short C terminus whereas, the longer isoforms, B and C, span the extra C-terminal peptides of 128 and 246 aa, respectively. To analyze the specific biological effects of NFATc1 isoform, a yeast two hybrid screening of a human spleen cDNA library with extra C-terminal peptide of NFATc1 as a bait, was performed. At the end of the assay, the proteins involved in the sumoylation pathway such as Ubc9, PIAS1 were detected with highest frequencies and subsequently were were able to demonstrate that NFATc1 is sumoylated. The extent of sumoylation is isoform specific. While NFATc1/A, harboring only one sumoylation site, shows very weak sumoylation, the two additional sites within NFATc1/C lead to efficient sumoylation. This modification directs NFATc1/C into SUMO-1 bodies, which in turn colocalize with PML-nbs. Furthermore, sumoylated NFATc1/C recruits the transcriptional co-repressors HDAC (both class I as well as class II HDACs) which results in a significant decrease of the level of histone acetylation on the IL-2 promoter, an important NFATc1 target gene. As a consequence of this, a decrease of IL-2 production was observed, while NFATc1/C, which can no longer be sumoylated due to mutating the target lysines, exhibited dramatic elevated transcriptional potential on the IL2 promoter. This supports our finding from IL-2 promoter-driven reporter gene assay, which shows downregulation of NFATc1/C transactivation upon sumoylation. Hence, sumoylation exerts a negative effect on NFATc1 transcriptioanl activity. Immunofluorescence studies showed SUMO modification to relocate NFATc1/C also into transcriptionally inactive heterochromatin regions, demonstrated by H3K9 m3 (tri-methylated histone lysine 9) colocalization studies. Interestingly, in the absence of sumoylation, NFATc1 was partially colocalized with transcriptional hotspots in the nucleus, which might contribute to the higher transcription potentiality of the non-sumoylated NFATc1. It is important to note that, the transcriptional activity of other NFATc1 target genes (IL-13, IFN-gamma etc.) was positively upregulated upon sumoylation of NFATc1, suggesting a non-universal effect of sumoylation on NFATc1/C function. In conclusion, sumoylation directs NFATc1 into nuclear bodies where it interacts with transcriptional co-repressors and relocalize itself with heterochromatin, leading to repression of NFATc1/C-mediated transcription. Most importantly, the effect of NFATc1/C sumoylation is promoter specific. Taken together, SUMO modification alters the function of NFATc1 from an activator to a site-specific transcriptional repressor. This study unraveled a novel regulatory mechanism, which controls isoform specific NFATc1 function.

A torsion free abelian group of finite rank is called almost completely decomposable if it has a completely decomposable subgroup of finite index. A p-local, p-reduced almost completely decomposable group of type (1,2) is briefly called a (1,2)-group. Almost completely decomposable groups can be represented by matrices over the ring Z/hZ, where h is the exponent of the regulator quotient. This particular choice of representation allows for a better investigation of the decomposability of the group. Arnold and Dugas showed in several of their works that (1,2)-groups with regulator quotient of exponent at least p^7 allow infinitely many isomorphism types of indecomposable groups. It is not known if the exponent 7 is minimal. In this dissertation, this problem is addressed. / Eine fast vollständig zerlegbare Gruppe ist eine torsionsfreie abelsche Gruppe endlichen Ranges,die eine vollständig zerlegbare Untergruppe von endlichem Index enthält. Fast vollständig zerlegbare Gruppen gestatten eine Darstellung durch Matrizen über dem Ring Z/hZ, wobei h der Exponent des Regulatorquotienten ist. Auf dieser Matrixdarstellung aufsetzend kann man das Zerlegungsverhalten von Gruppen untersuchen. Arnold und Dugas haben in mehreren Arbeiten gezeigt, dass es unendlich viele Isomorphietypen unzerlegbarer fast vollständig zerlegbarer Gruppen gibt,sobald der Exponent des Regulatorquotienten grösser gleich sieben ist. Allerdings ist unbekannt, ob sieben der kleinste Exponent mit dieser Eigenschaft ist. Wir untersuchen dieses Problem für p-lokale fast vollständig zerlegbare Gruppen vom Typ (1,2).

Diese Arbeit stellt eine retrospektive Studie dar und zeigt die Vorkommnisse von intra- und postoperativen Komplikationen bei der operativen Weisheitszahnentfernung. Die Studie beinhaltet die Analyse eines Patientengutes von 989 Patienten, bei denen, über den Zeitraum von 1996 bis 1999 insgesamt 1.750 Sapientes in der Poliklinik für Mund-, Kiefer-, Gesichtschirurgie der Universität Würzburg operativ entfernt wurden. Die intraoperativen Komplikationen zeigen eine Häufigkeit bei der Kronen- bzw. Wurzelfraktur sowie Mund-Antrum-Verbindung. Einzelne Komplikationen wie Nachbarzahnverletzung, Weichteilverletzung, unkontrollierte intraoperative Blutung, Prolaps des Bichat'schen Fettpfropfes, Alveolarkammverletzung, Tuberabriss oder Nervverletzungen wurden nur selten beobachtet. Bei den postoperativen Komplikationen kam das postoperative Ödem am häufigsten vor, gefolgt von Schmerzen, Infektion und Hämatom. Die Ergebnisse zeigen, dass die operative Weisheitszahnentfernung, die heutzutage als Routineeingriff in der Zahnmedizin zählt, trotz modernisierter Instrumente, standardisierter Techniken und medikamentöser Möglichkeiten, immer noch intra- und postoperative Komplikationen mit sich bringt. Ein Großteil der Komplikationen, der sich aus der Anatomie der Zähne und umgebenden Strukturen ergibt, könnte durch die möglichst frühzeitige Entfernung der Sapientes vermieden werden. Dies sollte bereits im Alter von 16 bis 22 Jahren geschehen, wenn das Wurzelwachstum der Weisheitszähne noch nicht abgeschlossen, aber die Tendenz einer Verlagerung oder Retention bereits im Röntgenbild sichtbar ist. Auf diese Weise sind Komplikationen zwar nicht vollständig zu vermeiden, aber das Risiko des operativen Eingriffs und dessen Folgeerscheinung ist jedoch geringer. / Third molar extraction is one of the most often done surgery by dentists. There are many reasons, that make wisdom tooth removal necessary today - for example: dentitio difficilis, pain, inflammation, cysts, cancer, impacted or retained third molars etc.. This essay is based on an anlaysis of 1.240 operations at the Julius-Maximilian-University of Wurzburg in the years 1996-1999. In this time 1.750 wisdom teeth were operated. The results show a high score in wisdom tooth's ruptur of crown or root, sinus opening and affected nerves during operation. After surgery the complications appeared as extraordinary pain, swelling and inflammation. According to this analysis third molars should be extracted as early as possible - for example when it is obvious that an ordinary eruption is not possible or at first complaints.

Risikoberechnung in Familien mit Muskeldystrophie Duchenne oder Muskeldystrophie Becker. Unter Berücksichtigung eines Keimzellmosaiks, heterogener Neumutationsraten und der Möglichkeit homozygot betroffener Frauen. / Risk estimation in families with Duchenne muscular dystrophy or Becker muscular dystrophy. Regarding germline mosaicism, specific mutation rates and homozygote affected women.

Das Gram-negative Bakterium Legionella pneumophila ist der Haupterreger der humanen Legionärskrankheit, einer schweren atypischen Pneumonie. Aufgrund mangelnder Diagnostik bleibt L. pneumophila als Krankheitsverursacher jedoch oft unerkannt. Neuesten Schätzungen des Kompetenznetzwerkes für ambulant erworbene Pneumonien (CAPNETZ) zufolge könnten Legionellen in Deutschland für jährlich ca. 21 000 Pneumonien verantwortlich sein, etwa doppelt so viele Fälle wie bisher angenommen. Die Pathologie der humanen Infektion zeichnet sich durch extrazelluläre Effekte aus, für die in den letzten Jahren vielfältige sekretierte Effektormoleküle (SSPs) verantwortlich gemacht wurden. Darüber hinaus tragen spezielle Sekretionsmaschinen wie das Dot/Icm Typ-IV-Sekretionssystem sowie ersten Hinweisen entsprechend Membranvesikel, die von der äußeren Membran der Bakterien abgeschnürt werden (OMVs), zur intrazellulären Pathogenität von L. pneumophila bei. In der vorliegenden Dissertation bildet die umfassende Charakterisierung des Sekretoms von L. pneumophila den Schwerpunkt. Diese ist untergliedert in (i) Untersuchungen zur OMV-Produktion im Lebenszyklus von L. pneumophila, (ii) Proteomcharakterisierung der Sekretomfraktionen SSP und OMV und (iii) funktionale Analyse der Sekretomfraktionen. Für einen Beitrag von OMVs zur L. pneumophila-Pathogenese ist deren Produktion während extra- und intrazellulären Wachstums essentiell. Mit Hilfe verschiedener Mikroskopie-Techniken wird in dieser Dissertation gezeigt, dass die Abschnürung von OMVs sowohl extrazellulär als auch intrazellulär in Legionella-spezifischen Phagosomen stattfindet und von einer intakten Bakterienmembran erfolgt. Des Weiteren werden OMVs nicht nur während der exponentiellen, sondern auch während der stationären Phase produziert. Diese Beobachtung ist bedeutend, weil sich L. pneumophila während der postexponentiellen Phase in die transmissive Form mit voller Virulenz differenziert und sich der Wechsel in die virulente Form folglich auch in der Zusammensetzung der OMVs widerspiegeln könnte. Der zweite Teil beschäftigt sich mit der Proteomanalyse der Sekretomfraktionen. Die Proteinidentifikation ergab 181 nicht-redundante Proteine im L. pneumophila-Sekretom, von denen 107 für die SSP-Fraktion und 33 für die OMV-Fraktion hochspezifisch sind. In beiden Fraktionen sind insgesamt 22 Typ-II-Sekretionssubstrate enthalten, die verschiedene degradierende Enzymaktivitäten aufweisen. Außerdem wurden 38 bisher putative Typ-II-Substrate, 3 Typ-IV-Substrate und 7 Eukaryoten-ähnliche Proteine detektiert. Die Analyse der Verteilung der Proteine zeigt, dass der prozentuale Anteil der „Virulenz-/Pathogenese“-Proteine in der OMV-Fraktion mit 24% gegenüber 11% in der SSP-Fraktion mehr als doppelt so hoch liegt. Acht Faktoren, u. a. das Mip-Protein, einer der Haupt-Virulenzfaktoren von L. pneumophila, sind nur auf OMVs beschränkt. Dies könnte darauf hindeuten, dass OMVs als spezifische Transportmittel für Virulenz-assoziierte Effektoren dienen. In der funktionalen Analyse der SSP- und OMV-Fraktionen wurden anhand verschiedener Techniken Aspekte untersucht, die während des Infektionsprozesses eine Rolle spielen. Dabei zeigt sich, dass SSPs und OMVs proteo- und lipolytische Enzymaktivitäten besitzen, die zur Zerstörung der Alveolaroberfläche, zur Transmigration der Bakterien durch Lungenepithelbarriere und Basallamina und letztendlich zur Ausbreitung von L. pneumophila im Lungengewebe und zur Milz beitragen könnten. Jedoch konnten für OMVs keine naheliegenden zytotoxischen oder zytolytischen Eigenschaften nachgewiesen werden. In Alveolarepithelzellen können sie ein spezifisches Zytokinsekretionsprofil induzieren, was ihre modulierenden Effekte auf Wirtszellen bestätigt. Die gezeigte Bindung von OMVs an Alveolarepithelzellen bildet die Voraussetzung für eine Interaktion mit den Wirtszellen. Ob dabei eine Fusion mit der Zytoplasmamembran und ein möglicher Transfer von Effektoren in die Wirtszelle stattfinden, bleibt zu klären. Abschließend werden diskutierte Funktionen sekretierter OMVs während der L. pneumophila-Infektion in einem Modell zusammengefasst. Diese neuen Ergebnisse zum Proteom des Sekretoms und zur Funktion von L. pneumophila-OMVs tragen zum besseren Verständnis der Interaktion von L. pneumophila mit seiner Umwelt und der Pathogenese bei. Gleichzeitig liefern sie eine wichtige theoretische Grundlage für zukünftige Forschungsarbeiten über Interaktionsprozesse und beteiligter Effektoren, deren tiefgreifendes Verständnis die Vorraussetzung für die Entwicklung neuer Strategien in der Therapie von Legionella-Infektionen bildet. / The Gram negative bacterium Legionella pneumophila is the aetiological agent of Legionnaires’ disease, a severe atypical form of pneumonia. Due to poor diagnostics, in many cases L. pneumophila is not detected as causative organism. According to recent evaluations of the “Kompetenznetzwerkes für ambulant erworbene Pneumonien” (CAPNETZ), Legionella might be responsible for ca. 21.000 pneumonia every year in Germany, which is twice as much as originally estimated. Massive extracellular damages are typical features of the pathology during human infection, for which secreted effector molecules (SSPs) have been made responsible. Moreover, recent studies demonstrated that sophisticated secretion machineries like the Dot/Icm type-IV secretion system as well as membrane vesicles, which are pinched off the outer bacterial membrane (OMVs), can contribute to intracellular pathology of L. pneumophila. The present thesis deals with the comprehensive characterisation of the L. pneumophila secretome and is subdivided in (i) examinations on OMV production during the L. pneumophila life cycle, (ii) proteome characterisation of secretome fractions SSP and OMV, and (iii) functional analysis of the secretome fractions. To contribute to L. pneumophila pathogenesis, the production of OMVs during extra- and intracellular growth is essential. By applying various microscopical techniques it is shown that OMVs are pinched off from an intact bacterial membrane when residing extracellularly as well as intracellularly in Legionella-specific phagosomes. Moreover, OMVs are produced during exponential and stationary phase. This observation is of relevance as L. pneumophila differentiates into the transmissive form, which owns full virulence traits, during the post-exponential phase. Consequently, the transformation into the virulent form might be reflected in the composition of OMVs. The second section deals with the proteome analysis of secretome fractions. The protein identification resulted in 181 non-redundant L. pneumophila secretome proteins, of which 107 are highly specific for the SSP fraction and 33 for OMVs, respectively. Both fractions contain a total of 22 type-II secretion substrates which exhibit various degradative enzyme activities. Furthermore, 38 so far putative type-II substrates, 3 type-IV substrates and 7 eukaryotic-like proteins were detected. The analysis of the distribution of proteins demonstrates that the percentage of virulence-/pathogenicity-involved proteins differs heavily between 24% at the OMV fraction and 11% at the SSP fraction. Eight factors including Mip, which is one of the main virulence factors of L. pneumophila, were unique to OMVs. This suggests that OMVs might serve as specifc carriers for virulence-associated effectors. In the functional analysis of SSP and OMV fractions several techniques were applied to highlight aspects which play a role during the infection process. The results show that SSPs and OMVs possess proteolytic and lipolytic enzyme activities which might contribute to the destruction of the alveolar surface, the transmigration of bacteria through the lung epithelial barrier and the basal lamina, and finally to the dissemination of L. pneumophila in the lung tissue and to the spleen. However, neither cytotoxic nor cytolytic activities were observed for OMVs. In alveolar epithelial cells OMVs are able to induce a specific cytokine secretion profile, confirming their modulatory effects on host cells. The demonstrated bindung of OMVs on alveolar epithelial cells is the precondition for an interaction with host cells. Whether OMVs fuse with cytoplasmic membranes or transfer effector molecules into the host cell remains to be established. Finally, discussed functions of secreted OMVs during L. pneumophila infection are combined in a model. These results on the secretome proteome and the functions of L. pneumophila OMVs contribute to a better understanding of the interaction of L. pneumophila with its environment and of pathogenesis. At the same time the data provide an important theoretical basis for future studies on interaction processes and involved effectors, whose comprehensive understanding is required for the development of novel strategies in the therapy of Legionella infections.

In neurons the Ras signaling pathway is activated by a large number of various stimuli, including trophic factors, neurotransmitters and modulatory peptides. Guanine nucleotide exchange factors (GEFs) mediate the activation of Ras GTPases, by catalyzing the exchange of GDP for GTP, and facilitate signaling networks crosstalk. In this work, very-KIND (VKIND), a new brain specific RasGEF was structurally and functionally characterized. VKIND belongs to the KIND protein family along with the non-receptor tyrosine phosphatases type 13 and Spir actin nucleation factors. The kinase non-catalytic C-lobe domain (KIND) is similar to the C-terminal protein kinase catalytic fold (C-lobe) of the p21-activated kinase (PAK). The open reading frame (ORF) of the VKIND gene of 5229 base pairs was cloned. The VKIND ORF translates into a protein of 1742 amino acids residues with a size of 191 kD. The VKIND protein structure is highly conserved among species and at present the protein is found only in Vertebratae and Echinodermatae. The arrangement of two KIND domains at its amino-terminal region, KIND1 and KIND2, is depicted in its name. The KIND module functions as a molecular interaction structure that is deprived of any enzymatic activity. While the precise occupation of the KIND1 domain remains elusive, the KIND2 domain binds to the microtubules-associated protein 2 (MAP2). The protein central portion features two clusters of high conservation of yet unknown function as well as a coiled-coil motif with a putative multiple protein-protein interaction activity. At the carboxy-terminal region VKIND features a guanine nucleotide exchange factor for Ras-like small GTPases (RasGEF) with a structural RasGEFN motif attached at its N-terminal site. The VKIND RasGEF motif is structurally related to the yeast catalytic domain CDC25. The closest relation of the VKIND RasGEF domain with an average sequence identity of 23% is assigned to the RasGEF domains of exchange factors specific for Rap GTPases with two unique insertions: the first one of 24 amino acids in the N-terminal end of the domain (between helixes αA and αB of the SOS1 RasGEF module) and the second one of 11 amino acids in the C-terminal part (between, helixes αJ and αK of the Sos1 RasGEF module). The RasGEFN domain plays a critical role in sustaining the structural and catalytical integrity of the guanidine exchange factor. VKIND is specifically and highly expressed in the murine nervous system during embryonic development and adulthood. During embryogenesis VKIND expression is present in the murine neural tube, telencephalon, retinal ganglion cells, and rhombencephalon. In the adult murine brain VKIND expression is most prominent in the cerebellum, however exclusively restricted to the granular and Purkinje cell layers. Subcellular distribution studies and time-lapse analysis revealed the gradual accumulation of VKIND into highly motile circular particles which featured estimated maximum velocity of 12 μm/min. By merging the nascent structures progressively grew to estimated 2 μm in size suggesting a role for VKIND in the vesicular transport process. Furthermore, the KIND1/KIND2 region of the VKIND protein was found to be phosphorylated by the p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK), recently discovered to induce neurite outgrowth in response to hyperosmotic shock. In the light of VKIND negatively controlling neurite outgrowth, further elucidation of the complex Ras pathways may provide rewarding insights in the neuronal physiology. / Der Ras-Signaltransduktionsweg wird in Neuronen durch eine große Anzahl verschiedener Signale stimuliert. Hierzu gehören trophische Faktoren, Neurotransmitter und modulatorische Neuropeptide. GDP/GTP-Austauschfaktoren (GEFs) vermitteln die Aktivierung der kleinen Ras-GTPasen, indem sie den Austausch von GDP gegen GTP katalysieren, und hierbei ein Signalnetzwerk ermöglichen. In dieser Arbeit wurde ein neuer gehirnspezifischer Ras-GDP/GTP-Austauschfaktor, very-KIND (VKIND), strukturell und funktionell charakterisiert. VKIND gehört, zusammen mit der Nicht-Rezeptor-Tyrosinphosphatase Typ 13 und dem Aktinnukleator Spir, zu der KIND-Proteinfamilie. Die Kinase Non-catalytic C-lobe Domain (KIND) ist strukturell verwandt mit der C-terminalen katalytischen Domäne (C-Lappen) der p21-aktivierten Proteinkinase (PAK). Der Offene Leserahmen aus 5229 Basenpaare des VKIND Gens wurde kloniert. Dieser kodiert für ein Protein aus 1742 Aminosäuren mit einem Molekulargewicht von 191 kD. Die Proteinstruktur des VKINDs ist hoch konserviert und kommt nur in Wirbeltieren und Stachelhäutern vor. Das Vorkommen von zwei KIND-Domänen in der aminotermianlen Region ist für dessen Namensgebung verantwortlich. Die KIND-Domäne fungiert als Protein-Interaktionsmodul ohne bisher bekannte katalytische Eigenschaften. Während die Funktion der KIND1-Domäne noch geklärt werden muss, bindet die KIND2-Domäne das Mikrotubuli-assoziertes Protein 2 (MAP2). Die zentrale Region des Proteins weist zwei hoch konservierte Cluster mit noch unbekannter Funktion auf, sowie ein Super-Helix-Motiv, coiled-coil, welches ein potentielles Protein-Interaktionsmodul darstellt. In der carboxyterminalen Region weist VKIND ein Guaninnukleotid-Austauschfaktor für die Protein-Superfamilie der kleinen Ras GTPasen (RasGEF) auf, welches sich in direkter Nachbarschaft des N-terminalen Strukturmotivs RasGEFN befindet. Das VKIND RasGEF-Modul ist strukturell mit der katalytischen Domäne CDC25 aus S. cerevisiae verwandt. Die Aminosäurensequenz der VKIND RasGEF-Domäne weist mit einer Homologie von 23% eine enge Verwandtschaft zur RasGEF-Domäne für RapGTPasen auf. Jedoch unterscheiden sich diese durch zwei zusätzliche Insertionen in der VKIND RasGEF-Domäne. Die Erste aus 24 Aminosäureresten bestehende Insertion ist im N-terminalen Bereich der RasGEF-Domäne zwischen den Helices αA und αB des SOS1 RasGEF Moduls lokalisiert, während die Zweite aus elf Aminosäureresten bestehende Insertion im C-terminalen Bereich zwischen den Helices αJ und αK des SOS1 RasGEF Moduls lokalisiert ist. Die RasGEFN-Domäne spielt eine wichtige Rolle für die strukturelle und katalytische Integrität der GEF-Domäne. Im Maus-Embryo und in der adulten Maus wird VKIND spezifisch im Nervensystem exprimiert. Während der Embryogenese findet eine starke VKIND-Expression in dem murinen Neuralrohr, dem Telencephalon, dem Retinal-Ganglion und dem Rhombencephalon statt. Für die adulte Maus ist dagegen eine starke Expression ausschließlich in der Purkinje- und der Körner-Zellschicht des Cerebellums charakteristisch. Studien der subzellulären Verteilung und Zeitraffer-Video-Analysen zeigten die graduelle Akkumulation des VKIND Proteins in freibeweglichen zytoplasmatischen Partikeln. Diese zirkulären Partikeln wuchsen hierbei bis zu einer Größe von 2 μm an und bewegten sich mit einer Geschwindigkeit von maximal 12 μm/min. Dies deutet auf eine mögliche Rolle des VKINDs bei dem vesikulären Transport hin. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die VKIND KIND1/KIND2-Region durch die p38 MAP-Kinase phosphoryliert wird. Vor kurzem wurde von anderen Gruppen ein p38-induziertes Neuritenwachstum als Antwort auf einen hyperomotischen Schock untersucht. Im Zusammenhang mit dem inhibitorischen Effekt des VKINDs auf das Neuritenwachstum könnte dies zur weiteren Aufklärung des komplexen Ras-Signalweges und der neuronalen Physiologie beitragen.

We have established the novel interaction between mCHL2, Tsg and BMP-2 for the first time. Tsg binds to VWC1 and VWC3 of mCHL2 in a cooperative waz and plazs a role in strengthening the binding affinity. Furthermore, Tsg/mCHL2/BMP-2 termary complex and Tsg/mCHL2 binary complex have been isolated by gel-filtration chromatography. Therefore mCHL2 can form a ternary complex with Tsg and BMP-2 and this complex makes mCHL2 a better BMP-2 antagnonist.

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VACV GLV-1h68 was reported as a diagnostic/therapeutic vector which enters, replicates in, and reveals the locations of tumors in mice. Furthermore, the effect on tumor colonization, on tumor growth, regression and eradication by VACV GLV-1h68 without the need of any known genes with anti-tumoral activities was determined. To investigate differential protein expression between infected tumor cells and corresponding tumors, as well as between infected tumor cells, between infected tumors, proteomics is particularly used, possibly contributing to the understanding oncolytic ability on the protein level of VACV GLV-1h68. The given effects of VACV GLV-1h68 infection on cellular protein expression support tumor cell killing. In this study, differential protein expression was analyzed at different time points with two-dimensional gel electrophoresis (2DE) followed by MALDI-TOF/TOF identification. Comparative analysis of multiple 2-DE gels revealed that the majority of protein expression changes appeared at 48 hours post infection in cell cultivation and at 42 days post infection in tumors. Mass spectrometry identified 68, 75, 159 altered cellular proteins in the GI-101A, HT-29, PC-3 infected cells, respectively, including 30, 23, 49 up-regulated proteins and 38, 52, 110 down-regulated proteins 12 to 48 hours after infection. For xenografts, mass spectrometry identified 270, 101, 91 altered cellular proteins in the infected GI-101A, HT-29, PC-3 tumors, respectively, including 89, 70, 40 up-regulated proteins and 181, 31, 51 down-regulated proteins 7 to 42 days after infection. In general, in the cell lines, the proteins found to be differentially regulated are most often associated with metabolic processes, in particular with primary energy metabolism (glucose catabolism, TCA and lactate production). VAVC GLV 1h68 infection results in hijacking of the host translation apparatus, alteration of cytoskeleton networks, induce ubiqitin proteasome pathway (UPP) disorders. Particularly in tumors, the responses cover a much broader panel of cellular processes, including signalling (e.g., cell death), transport (in particular of iron ions) and migration. A common pathway to be up-regulated in both tumors and cell lines is the "unfolded protein response". Notably, VACV GLV-1h68 affected the anti-apoptosis pathways in GI-101A and PC-3 cancer cells but not in HT-29 xenografts. For example, GI-101A xenografts in mice appear 12 proteins associated with anti-apoptosis function. They were found down-regulated, including tumor protein-translationally-controlled (H-TPT1), rho-GDP-dissociation inhibitor alpha (H-GDIa), ywhaq protein (M-1433T), H-PRDX4, serine/threonine-protein phosphatase-2A-catalytic subunit beta isoform PP2A (M-Ppp2cb), eukaryotic translation initiation factor 2-subunit 1 alpha-35kDa (H-eIF2), H-actinin-α1 (ACTN1 ), Annexin A1 (H-A1), annexin A5 (H-A5), Mouse albumin 1 (M-Alb1), dimethylarginine dimethylaminohydrolase 2 (H-DDAH2). In PC-3 xenografts, anti-apoptosis expression is lesser than those in GI-101A cells, however 3 anti-apoptosis associated proteins were down-regulated such as ARP3 actin-related protein-3-homolog (H-ARP3), Human FLNA protein, Rho GDP dissociation inhibitor (GDI) alpha (H-GDIa). In contrast, in HT-29 xenografts, there are several anti-apoptosis-associated proteins that show even to be up-regulated; they mostly belong to peroxiredoxin proteins. Lesson from HT-29 had been given what various means the HT-29 cells use to escape their apoptosis fate. This suggests that VAVC GLV1h68 infection may induce unbalance of unfolded protein response (UPR) but tending to anti-apoptosis-mediated proteins and promote the destructive elements of UPR, including caspase-12 cleavage and apoptosis. Taken together in this thesis research I have tried to compare protein profiles obtained from responder cell line and from regressing solid tumors colonized by VAVC GLV-1h68 with that of non-responding tumors. I also compared these data with PC-3 prostate cell line and tumor data on intermediate responder which alter mouse protein profiling in tumors similarly to the highly efficacious GI-101A breast tumor cell line. From these comparisons I have deduced exciting protein pattern signature characteristic for a responder or distinctly different from non-responder system. Combining these few crucial genes involved with the transcriptional test data obtained by fellow graduate student at NIH a novel national designed VACV GLV-1h68 strains with enhanced efficacy in many today non-responder cancer cell lines will be available to be tested into ongoing clinical trials. / Es ist bekannt, dass sich VACV GLV-1h68 sowohl als diagnostischer als auch therapeutischer Vektor eignet, der sich in Tumoren ansiedelt, darin repliziert und dass mit dessen Hilfe die Lokalisation von Tumoren bestimmen werden kann. Weiterhin konnte bereits gezeigt werden, dass der Effekt von GLV-1h68 auf die Tumor-Kolonisierung, das Tumorwachstum, die -regression und -vernichtung zustande kommt, ohne dass irgendwelche bekannten Gene mit anti-tumoraler Aktivität dazu notwedig wären. Um die differentielle Proteinexpression vergleichend sowohl zwischen uninfizierten und infizierten Tumorzellen als auch zwischen den korrespondierenden uninfizierten und infizierten Tumoren zu untersuchen, wurden proteomische Methoden angewandt. Ziel dieser Arbeit war es, mehr über die onkolytische Fähigkeit von GLV-1h68 auf Proteinebene zu erfahren. Die dargestellten Effekte der VACV GLV-1h68 Infektion auf die zelluläre Proteinexpression legen eine selektive Vernichtung von Tumorzellen nahe. In dieser Arbeit wurde die differentielle zelluläre Proteinexpression zu verschiedenen Zeitpunkten nach Infektion mit Hilfe der zweidimensionalen Gelelektrophorese (2-DE) gefolgt von MALDI-TOF/TOF-Identifikation der Proteine analysiert. Die vergleichende Analyse mehrerer 2-DE Gele zeigte, dass sich das Proteinexpressionsmuster bei Zellen aus in vitro Kulturen 48 hpi dramatisch verändert. Bei Zellen aus solidem Tumorgewebe erfolgen 42 Tage nach Infektion ebenfalls derartige dramatische Veränderungen. Mittels Massenspektroskopie wurden in GI-101A-Zellen 68, in HT-29-Zellen 75 und in PC-3-Zellen 159 alteriert exprimierte zelluläre Proteine nach VACV-Infektion beobachtet. Davon werden 30, 23 bzw. 49 hochreguliert und 38, 52 bzw. 110 niederreguliert. Diese „up“- bzw. „down“-Regulation erfolgte zwischen 12 und 48 h nach Virusinfektion. In Virus-besiedelten Xenograft-Tumoren wurden mittels Massenspektroskopie in GI-101A-, HAT-29- bzw. PC-3-Tumoren 270, 101 bzw. 91 alteriert exprimierte Proteine festgestellt. Von diesen wurden zwischen 7 und 42 Tagen nach Infektion 89, 70 bzw. 40 „up“-reguliert und 181, 31 bzw. 51 „down“-reguliert. Interessanterweise sind die in den Zelllinien differentiell regulierten Proteine meist mit metabolischen Prozessen, besonders mit dem primären Energiemetabolismus wie Glucose-Katabolismus, Zitronensäurezyklus und der Milchsäure-Produktion assoziiert. Eine VACV GLV-1h68-Infektion generall führt zur Umfunktionierung des Wirts-Translationsapparates zur Synthese von Virusproteinen, zur Umgestaltung des Zytoskeletts und zur Derangierung des Ubiquitin-anhängigen Proteasom-Abauweges. Insbesondere in Virus-infizierten Tumor-Xenograften ist eine weitere Palette von zellulären Prozessen alteriert. Dies umfasst die Signaltransduktion (einschließlich derjenigen, die zum Zelltod führen), Transportprozesse (hier ist vor allem der Eisentransport betroffen) und die Zellmigration. Ein gemeinsamer Signalweg, der sowohl in Zelllinien als auch in den Tumoren hochreguliert ist, ist die „unfolded protein response (UPR)“. Bemerkenswerterweise beeinflusst die VACV GLV-1h68-Infektion die anti-apoptotischen Signalwege in GI-101A und PC-3-Zellen, deren korrespondierende Tumoren nach Virusinfektion eine Regression aufweisen (regressive Tumoren), nicht jedoch in HT-29-Xenograften, die nach Infektion nicht mit Regression reagieren (nicht-regressive Tumoren). So werden z.B. in Virus-infizierten GI-101A-Xenograften 12 Proteine mit Anti-Apoptose-Funktion vermindert exprimiert, darunter tumor protein-translationally-controlled (H-TPT1), rho-GDP-dissociation inhibitor alpha (H-GDIa), ywhaq protein (M-1433T), H-PRDX4, serin/theronin-protein phosphatase-2A-catalytic subunit beta isoform PP2A (M-Ppp2cb), eukaryotic translation initiation factor 2-subunit alpha-35kDA (H-eIF2), H-actinin-α1 (ACTN1), annexn A1 (H-A1), annexin A5 (H-A5), mouse albumin 1 (M-Alb1), dimethylarginine dimethylaminohydrolase 2 (H-DDAH2). In PC-3-Xenograften werden lediglich drei anti-apoptotisch aktive Proteine, ARP3 actin-related protein-3-homolog (H-ARP3), human FLNA protein und rho GDP dissociation inhibitor (GDI) alpha (H-GDIa), niederreguliert. Im Gegensatz dazu werden in den nicht-regressiven HT-29-Tumoren anti-apoptotische Proteine sogar verstärkt exprimiert. Diese gehören vor allem zu den Peroxiredoxin-Proteinen. Diese Erkenntnisse geben Hinweise darauf, mit welchen Mechanismen HT-29-Tumorzellen der Apoptose entgehen. Die Vaccinia-Virus-Infektion scheint vor allem die UPR und Anti-Apoptose-Proteine zu beeinflussen. Weitere Untersuchungen sind in Zukunft nötig, um im Detail herauszufinden, wie die VACV-Infektion die UPR in Tumorzellen induziert und ob einige Elemente der UPR möglicherweise neue Ansätze zu einer verbesserten Tumortherapie darstellen könnten.

Bei dem Transforming growth Faktor (TGF)-ß handelt es sich um ein lokales Zytokin, das im Zusammenhang mit Heilungsprozessen und Fibrosierung von Gewebe sowie mit relevanter Bedeutung beim kardialen Remodeling und beim Herzversagen nach Myokardinfarkt steht. Die derzeitige Datenlage bezüglich der Funktion von TGF-ß ist nach Ischämie unklar. Infolgedessen haben wir den Effekt der Hemmung von TGF-ß durch Verabreichung von blockierenden Antikörpern bei Mäusen nach Induktion eines Myokardinfarkts getestet. Die Mäuse wurden mittels einer intraperitonialer Injektion von Anti-TGF-ß-Antikörpern (5mg/kg Körpergewicht 1d11, Genzyme) oder Plazebo entweder eine Woche vor oder 5 Tage nach der Ligatur der Arteria coronaria sinistra behandelt. Es wurden regelmäßig Echokardiographien am 1., 21. und 56. Tag nach Myokardinfarkt durchgeführt. Die linksventrikuläre Dilatation war signifikant verschlechtert bei Mäusen mit Anti–TGF–ß-Antikörper Behandlung im Vergleich zur Kontrollgruppe. Die Mortalität war bei Mäusen mit Anti–TGF–ß-Antikörper Behandlung nach acht Wochen signifikant höher als in der Kontrollgruppe. Die Expression von Kollagen und Matrixmetalloproteinase bei den mit Anti-TGF-ß-Antikörpern behandelten Mäusen wurde reduziert. Die Expression vom proentzündlichen Zytokin TNF wurde durch die Behandlung jedoch nicht beeinflusst. Die Behandlung mit Anti-TGF-ß-Antikörpern vor oder nach einem Myokardinfarkt erhöht also die Mortalität und aggraviert das linksventrikuläre Remodeling, möglicherweise durch Veränderungen der Extrazellulärmatrix. / Background: Transforming growth factor (TGF)-ß is a locally generated cytokine involved in healing processes and tissue fibrosis, all relevant for cardiac remodeling and the development of heart failure after myocardial infarction (MI). However, data regarding the function of TGF after ischemic injury are inconclusive. Thus, we tested the effect of TGF inhibition by application of a blocking antibody in mice with myocardial infarction. Methods and results: Starting 1 week before or 5 days after coronary artery ligation mice were treated with intraperitoneal injections of an anti-TGF-antibody (5mg/kg bodyweight 1D11, Genzyme) or placebo. Serial echocardiography was performed at days 1, 21, and 56 after myocardial infarction (MI). Mortality over 8 weeks was significantly higher in the groups treated with the anti-TGF antibody. Both, pre or post MI treatments were associated with increased left ventricular dilatation after MI as measured by echocardiography. In anti-TGF treated mice collagen and matrix-metalloproteinase expression were profoundly changed. However, the expression of pro-inflammatory cytokine TNF was not altered by the treatment. Conclusion: Anti-TGF pre- or post-MI treatment increases mortality and worsens left ventricular remodeling in mice after myocardial infarction potentially mediated by changes in extracellular matrix remodeling.