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Der Transkriptionsfaktor Pitx3 wird nur in postmitotischen mDA Neuronen des Mittelhirns exprimiert und zeigt eine vollständige Koexpression mit TH im VTA und der SN. Bei einem Verlust an Pitx3-Expression (aphakia-Maus) zeigen die mDA Neurone des VTA nahezu keine Veränderung, während sich jedoch die Neuronen der SN nicht entwickeln. Die Gründe hierfür sind bisher unklar.  In der vorliegenden Arbeit sollte analysiert werden, welche Rolle Pitx3 bei der Neurogenese der mDA spielt, indem Pitx3 im murinen Mittelhirn spezifisch überexprimiert wurde. Dies sind die ersten Ergebnisse einer in vivo Pitx3-Überexpressionsstudie in der Maus und die Ergebnisse könne wie folgt zusammengefast werden:  • Die Expression von TH-, DAT- und Nurr1-positiven Zellen im medialen Bereich des dopaminergen Areals, aus dem das VTA hervorgeht, ist bei allen Mutanten (Shh-Cre+/Pitx3OE, Foxa2-Cre+/Pitx, Wnt1-Cre+/Pitx3OE und En1-Cre+/Pitx3OE) signifikant erhöht. Dabei war dieser Phänotyp besonders bei den  Wnt1-Cre+/Pitx3OE Mutanten ausgebildet.  • An E12.5 ist die Expression von Lmx1a und Lmx1b  bei allen Mutanten in der VZ signifikant erhöht.  • Bei den Wnt1-Cre+/Pitx3OE Mutanten zeigte sich an E12.5 eine starke ektopische Wnt1-Expression in den Bereichen der VZ und SVZ. Ebenso konnte eine gesteigerte Proliferation (BrdU, Ki67) bei gleichzeitiger leichter Reduktion der Neurogenese (Ngn2) beobachtet werden. In den Bereichen der ektopischen Wnt1-Expression konnte weiterhin eine Inhibierung der Shh-Expression an E12.5 festgestellt werden.  • An E12.5 konnte bei den Wnt1-Cre+/Lmx1aOE und Wnt1-Cre+/Lmx1bOE Mutanten eine ektopische Wnt1-Expression in den Bereichen festgestellt werden, in denen Lmx1a/b konditional überexprimiert wurde. Hierbei zeigte sich eine starke Reduktion der TH- und Pitx3-Expression, die aber wahrscheinlich durch eine Störung des IsO hervorgerufen sein könnte.  Im Allgemeinen kann also gesagt werden, dass Pitx3 nicht nur an der Differenzierung, sondern auch an Prozessen der Koordination von Proliferation und Spezifikation – im Sinne von Aufrechterhaltung des mDA Bereiches bzw. der Abgrenzung alternativer neuronaler Zellschicksale  beteiligt sein könnte. Dabei beeinflusst Pitx3 wahrscheinlich indirekt den kanonischen Wnt-Signalweg, indem es eine Rückkopplungsschleife mit Lmx1a und/oder Lmx1b, oder einem Zwischenfaktor bildet.

Stimulator of interferon genes (STING) is activated after detection of cytoplasmic dsDNA by cGAS (cyclic GMP-AMP synthase) as part of the innate immunity defence against viral pathogens. STING binds TANK-binding kinase 1 (TBK1). TBK1 mutations are associated with familial amyotrophic lateral sclerosis, and the STING pathway has been implicated in the pathogenesis of further neurodegenerative diseases. To test whether STING activation is sufficient to induce neurodegeneration, we analysed a mouse model that expresses the constitutively active STING variant N153S. In this model, we focused on dopaminergic neurons, which are particularly sensitive to stress and represent a circumscribed population that can be precisely quantified. In adult mice expressing N153S STING, the number of dopaminergic neurons was smaller than in controls, as was the density of dopaminergic axon terminals and the concentration of dopamine in the striatum. We also observed alpha-synuclein pathology and a lower density of synaptic puncta. Neuroinflammation was quantified by staining astroglia and microglia, by measuring mRNAs, proteins and nuclear translocation of transcription factors. These neuroinflammatory markers were already elevated in juvenile mice although at this age the number of dopaminergic neurons was still unaffected, thus preceding the degeneration of dopaminergic neurons. More neuroinflammatory markers were blunted in mice deficient for inflammasomes than in mice deficient for signalling by type I interferons. Neurodegeneration, however, was blunted in both mice. Collectively, these findings demonstrate that chronic activation of the STING pathway is sufficient to cause degeneration of dopaminergic neurons. Targeting the STING pathway could therefore be beneficial in Parkinson’s disease and further neurodegenerative diseases.

Koordinierte Phosphorylierung der C-terminale Domäne von RNA Polymerase II (RNAPII) ist essentiell für eine effiziente Kupplung von naszierender RNA Synthese und co-transkriptionalem RNA Prozessierens. Zirkuläre RNAs (circRNAs) sind eine neue Klasse von RNA Molekülen mit hoher Prävalenz in neuronalen Zelltypen. Die Biogenese von circRNAs ist noch ungeklärt, insbesondere die Frage warum das Intron upstream der circRNA während der Transkription des circRNA Exons zurückbehalten wird um Rück-Spleißen zu ermöglichen. Verschiede Belege suggerieren, dass unzulängliche Rekrutierung des Spleiceosoms zur circRNA Formation führen kann. In dieser Arbeit untersuche ich die Mechanismen die zu Defekten in der Erkennung und des Spleißens des Introns upstream der circRNA führen. Mit diesem Ziel erfasste ich die genomweite Verteilung von chromatinassoziierter RNAPII mit verschiedenen Phosphorylierungen, sowie Spleißfaktoren und Transkriptionsreglern mittels ChIP-seq in neuronaler Differenzierung von murinen embryonalen Stammzellen zu dopaminergen und Motoneuronen. Während der gesamten Differenzierung, aber insbesondere in den differenzieren Neuronen, konnten circRNAs detektiert werden. In meiner Arbeit finde ich, dass circRNAs detektiert werden, wenn Gene hohe Levels an mRNA exprimieren und, dass die Produktion von circRNA mit einer Dysbalance zwischen dem Laden der RNA-Polymerase II auf die DNA und dem Rekruitieren der Splice-Maschinerie zusammen hängt. Um funktionell mit den Pausier-Mechanismen der RNA-Polymerase II zu interferieren, habe ich einen ''promotor-proximal-pausing'' Faktor depletiert. Dabei stellte ich fest, dass diese Depletion genügt, um die circRNA Levels in embryonalen Stamzellen zu erhöhen. Die Ergebnisse die in dieser Arbeit gezeigt werden, beschreiben die Beteiligung des Pausierens der RNA-Polymerase II and der Formierung von circRNAs. / Coordinated phosphorylation of RNA polymerase II (RNAPII) C-terminal domain is essential for efficient coupling of nascent RNA synthesis with co-transcriptional RNA processing events. Circular RNAs (circRNAs) are a novel class of RNAs whose biogenesis remains ill understood, namely why the upstream intron is not spliced before the circRNA-exon is fully transcribed. Indirect evidence suggests that altered spliceosome recruitment can lead to circRNA formation. To investigate the mechanisms that may be involved in deficient recognition and splicing of introns upstream of exons included in circRNAs, I mapped the chromatin occupancy of RNAPII phosphorylated forms, splicing factors, and transcription regulators by ChIP-seq during mouse ESC differentiation to dopaminergic and spinal motor neurons. CircRNAs are detected throughout differentiation, peaking in differentiated neurons, as expected. I found that circRNAs are detected when genes express high levels of mRNA, and that circRNA production is associated with an imbalance between RNAPII loading and recruitment of the splicing machinery. To mechanistically interfere with pausing mechanisms, I depleted an RNAPII promoter-proximal pausing factor, and found that it was sufficient to increase the formation of circRNAs in stem cells. Results shown in this work implicate RNAPII regulation mechanisms in the formation of circRNAs.