Differences between ADEA annual session poster abstracts and their corresponding full published articles

The purpose of this study was to investigate differences between abstracts of posters presented at the 79th (2002) and 80th (2003) Annual Session & Exhibition of the American Dental Education Association (ADEA) and the published full-length articles resulting from the same studies. The abstracts for poster presentation sessions were downloaded, and basic characteristics of the abstracts and their authors were determined. A PubMed search was then performed to identify the publication of full-length articles based on those abstracts in a peer-reviewed journal. The differences between the abstract and the article were examined and categorized as major and minor differences. Differences identified included authorship, title, materials and methods, results, conclusions, and funding. Data were analyzed with both descriptive and analytic statistics. Overall, 89 percent of the abstracts had at least one variation from its corresponding article, and 65 percent and 76 percent of the abstracts had at least one major and minor variation, respectively, from its corresponding article. The most prevalent major variation was in study results, and the most prevalent minor variation was change in the number of authors. The discussion speculates on some possible reasons for these differences.

Analysis of HCV quasispecies dynamic under selective pressure of combined therapy

Background: The quasispecies composition of Hepatitis C virus (HCV) could have important implications with regard to viral persistence and response to interferon-based therapy. The complete NS5A was analyzed to evaluate whether the composition of NS5A quasispecies of HCV 1a/1b is related to responsiveness to combined interferon pegylated (PEG-IFN) and ribavirin therapy.Methods: Viral RNA was isolated from serum samples collected before, during and after treatment from virological sustained responder (SVR), non-responder (NR) and the end-of-treatment responder patients (ETR). NS5A region was amplified, cloned and sequenced. Six hundred and ninety full-length NS5A sequences were analyzed.Results: This study provides evidence that lower nucleotide diversity of the NS5A region pre-therapy is associated with viral clearance. Analysis of samples of NRs and the ETRs time points showed that genetic diversity of populations tend to decrease over time. Post-therapy population of ETRs presented higher genetic distance from baseline probably due to the bottleneck phenomenon observed for those patients in the end of treatment. The viral effective population of those patients also showed a strong decrease after therapy. Otherwise, NRs demonstrated a continuous variation or stability of effective populations and genetic diversity over time that did not seem to be related to therapy. Phylogenetic relationships concerning complete NS5A sequences obtained from patients did not demonstrate clustering associated with specific response patterns. However, distinctive clustering of pre/post-therapy sequences was observed. In addition, the evolution of quasispecies over time was subjected to purifying or relaxed purifying selection. Codons 157 (P03), 182 and 440 (P42), 62 and 404 (P44) were found to be under positive selective pressure but it failed to be related to the therapy.Conclusion: These results confirm the hypothesis that a relationship exists between NS5A heterogeneity and response to therapy in patients infected with chronic hepatitis C. © 2013 Jardim et al.; licensee BioMed Central Ltd.

Transcript finishing initiative: contribuição do laboratório IL2

Pós-graduação em Ciências Biológicas (Biologia Celular e Molecular) - IBRC

Caracterização genética, correlação antigênica e ecoepidemiológica dos vírus do grupo C (Bunyaviridae, orthobunyavirus) isolados nas américas

Até o presente momento, estudos moleculares para os vírus do grupo C (Bunyaviridae, Orthobunyavirus) não foram publicados. O presente trabalho determinou as seqüências nucleotídicas completas para os segmento ARN pequenos (P-ARN) e a seqüencias parciais para os segmentos de ARN médio (M-ARN) dos vírus do grupo C. A seqüencia completa do segmento P-ARNvariou de 915 a 926 nucleotídeos, e revelou organização genômica semelhante em comparação aos demais ortobunyavírus. Baseado nos 705 nt do gene N, os membros do grupo C foram distribuídos em três grupos filogenéticos principais, com exceção do vírus Madrid que foi posicionado fora destes três grupos. A análise da cepa BeH 5546 do vírus Caraparu revelou que o mesmo apresenta seu segmento P-ARN semelhante ao do vírus Oriboca , sendo um vírus rearranjado em natureza. Em adição, a análise dos 345 nt do gene Gn para sete vírus do grupo C e para a cepa BeH 5546, revelou uma diferente topologia filogenética, sugerindo um padrão de rearranjo genético entre estes vírus. Estes achados representam as primeiras evidências de rearranjo genético em natureza entre os vírus do grupo C, dos quais vários são patógenos humanos. Finalmente, nossos dados genéticos corroboraram dados de relacionamento antigênico entre esses vírus determinados utilizando métodos sorológicos (testes de fixação de complemento, inibição da hemaglutinação e neutralização), sugerindo que a associação de dados informativos aos níveis molecular, sorológico e eco-epidemiológico podem contribuir para o melhor entendimento da epidemiologia molecular dos ortobunyavírus.

Characterization of Primary Isolates of HIV Type 1 CRF28_BF, CRF29_BF, and Unique BF Recombinants Circulating in Sao Paulo, Brazil

We report for the first time the genetic and biological characterization of 10 HIV-1 primary isolates representing CRF28_BF and CRF29_BF together with additional unique BF recombinant forms (URFs) obtained by PBMC cocultivation. Recombination is an important factor promoting the increase in the genetic diversity of HIV-1. Notably, more than 20% of HIV-1 sequences worldwide were recombinants. Several recombinant viruses were reported in Brazil, and six circulating recombinant forms (CRFs) have been identified (CRF28_BF, CRF29_BF, CRF31_BC, CRF39_BF, CRF40_BF, and CRF46_BF). CRF28_BF and CRF29_BF were found to infect almost 30% of the patients in Sao Paulo State. The near full-length genomes of these 10 primary isolates were amplified by nested PCR in three overlapping segments, purified, and sequenced. Three samples were related to CRF28_BF, three to CRF29_BF, and four were unique recombinant forms (URFs), as determined by their breakpoint profile determined with the jpHMM program. Additionally, the coreceptor usage of these isolates was investigated in vitro using GHOST assays, which revealed three dual-tropic (X4/R5) viruses, four lymphotropic (X4) viruses, and three macrophage-tropic (R5) viruses with different V3-loop motifs, which challenges the notion that GWGR-carrying viruses are macrophage-tropic only. In sum, we report a much-anticipated well-characterized panel of viruses representing CRF28_BF, CRF29_BF, and URFs from Sao Paulo State, Brazil.

Geographic differentiation of polymorphism in the Plasmodium falciparum malaria vaccine candidate gene SERA5

SERA5 is regarded as a promising malaria vaccine candidate of the most virulent human malaria parasite Plasmodium falciparum. SERA5 is a 120 kDa abundantly expressed blood-stage protein containing a papain-like protease. Since substantial polymorphism in blood-stage vaccine candidates may potentially limit their efficacy, it is imperative to fully investigate polymorphism of the SERA5 gene (sera5). In this study, we performed evolutionary and population genetic analysis of sera5. The level of inter-species divergence (kS = 0.076) between P. falciparum and Plasmodium reichenowi, a closely related chimpanzee malaria parasite is comparable to that of housekeeping protein genes. A signature of purifying selection was detected in the proenzyme and enzyme domains. Analysis of 445 near full-length P. falciparum sera5 sequences from nine countries in Africa, Southeast Asia, Oceania and South America revealed extensive variations in the number of octamer repeat (OR) and serine repeat (SR) regions as well as substantial level of single nucleotide polymorphism (SNP) in non-repeat regions (2562 bp). Remarkably, a 14 amino acid sequence of SERA5 (amino acids 59-72) that is known to be the in vitro target of parasite growth inhibitory antibodies was found to be perfectly conserved in all 445 worldwide isolates of P. falciparum evaluated. Unlike other major vaccine target antigen genes such as merozoite surface protein-1, apical membrane antigen-1 or circumsporozoite protein, no strong evidence for positive selection was detected for SNPs in the non-repeat regions of sera5. A biased geographical distribution was observed in SNPs as well as in the haplotypes of the sera5 OR and SR regions. In Africa, OR- and SR-haplotypes with low frequency (<5%) and SNPs with minor allele frequency (<5%) were abundant and were mostly continent-specific. Consistently, significant genetic differentiation, assessed by the Wright's fixation index (FST) of inter-population variance in allele frequencies, was detected for SNPs and both OR- and SR-haplotypes among almost all parasite populations. The exception was parasite populations between Tanzania and Ghana, suggesting frequent gene flow in Africa. The present study points to the importance of investigating whether biased geographical distribution for SNPs and repeat variants in the OR and SR regions affect the reactivity of human serum antibodies to variants. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Low-Resolution Molecular Models Reveal the Oligomeric State of the PPAR and the Conformational Organization of Its Domains in Solution

The peroxisome proliferator-activated receptors (PPARs) regulate genes involved in lipid and carbohydrate metabolism, and are targets of drugs approved for human use. Whereas the crystallographic structure of the complex of full length PPAR gamma and RXR alpha is known, structural alterations induced by heterodimer formation and DNA contacts are not well understood. Herein, we report a small-angle X-ray scattering analysis of the oligomeric state of hPPAR gamma alone and in the presence of retinoid X receptor (RXR). The results reveal that, in contrast with other studied nuclear receptors, which predominantly form dimers in solution, hPPAR gamma remains in the monomeric form by itself but forms heterodimers with hRXR alpha. The low-resolution models of hPPAR gamma/RXR alpha complexes predict significant changes in opening angle between heterodimerization partners (LBD) and extended and asymmetric shape of the dimer (LBD-DBD) as compared with X-ray structure of the full-length receptor bound to DNA. These differences between our SAXS models and the high-resolution crystallographic structure might suggest that there are different conformations of functional heterodimer complex in solution. Accordingly, hydrogen/deuterium exchange experiments reveal that the heterodimer binding to DNA promotes more compact and less solvent-accessible conformation of the receptor complex.

The Interactive Effect of GHR-Exon 3 and -202 A/C IGFBP3 Polymorphisms on rhGH Responsiveness and Treatment Outcomes in Patients with Turner Syndrome

Context: There is great interindividual variability in the response to recombinant human (rh) GH therapy in patients with Turner syndrome (TS). Ascertaining genetic factors can improve the accuracy of growth response predictions. Objective: The objective of the study was to assess the individual and combined influence of GHR-exon 3 and -202 A/C IGFBP3 polymorphisms on the short-and long-term outcomes of rhGH therapy in patients with TS. Design and Patients: GHR-exon 3 and -202 A/C IGFBP3 genotyping (rs2854744) was correlated with height data of 112 patients with TS who remained prepubertal during the first year of rhGH therapy and 65 patients who reached adult height after 5 +/- 2.5 yr of rhGH treatment. Main Outcome Measures: First-year growth velocity and adult height were measured. Results: Patients carrying at least one GHR-d3 or -202 A-IGFBP3 allele presented higher mean first-year growth velocity and achieved taller adult heights than those homozygous for GHR-fl or -202 C-IGFBP3 alleles, respectively. The combined analysis of GHR-exon 3 and -202 A/C IGFBP3 genotypes showed a clear nonadditive epistatic influence on adult height of patients with TS treated with rhGH (GHR-exon 3 alone, R-2 = 0.27; -202 A/C IGFBP3, R-2 = 0.24; the combined genotypes, R-2 = 0.37 at multiple linear regression). Together with clinical factors, these genotypes accounted for 61% of the variability in adult height of patients with TS after rhGH therapy. Conclusion: Homozygosity for the GHR-exon3 full-length allele and/or the -202C-IGFBP3 allele are associated with less favorable short-and long-term growth outcomes after rhGH treatment in patients with TS. (J Clin Endocrinol Metab 97: E671-E677, 2012)

Molecular analysis of special type breast carcinomas

The project was developed into three parts: the analysis of p63 isoform in breast tumours; the study of intra-tumour eterogeneicity in metaplastic breast carcinoma; the analysis of oncocytic breast carcinoma. p63 is a sequence-specific DNA-binding factor, homologue of the tumour suppressor and transcription factor p53. The human p63 gene is composed of 15 exons and transcription can occur from two distinct promoters: the transactivating isoforms (TAp63) are generated by a promoter upstream of exon 1, while the alternative promoter located in intron 3 leads to the expression of N-terminal truncated isoforms (ΔNp63). It has been demonstrated that anti-p63 antibodies decorate the majority of squamous cell carcinomas of different organs; moreover tumours with myoepithelial differentiation of the breast show nuclear p63 expression. Two new isoforms have been described with the same sequence as TAp63 and ΔNp63 but lacking exon 4: d4TAp63 and ΔNp73L, respectively. Purpose of the study was to investigate the molecular expression of N-terminal p63 isoforms in benign and malignant breast tissues. In the present study 40 specimens from normal breast, benign lesions, DIN/DCIS, and invasive carcinomas were analyzed by immunohistochemistry and RT-PCR (Reverse Transcriptase-PCR) in order to disclose the patterns of p63 expression. We have observed that the full-length isoforms can be detected in non neoplastic and neoplastic lesions, while the short isoforms are only present in the neoplastic cells of invasive carcinomas. Metaplastic carcinomas of the breast are a heterogeneous group of neoplasms which exhibit varied patterns of metaplasia and differentiation. The existence of such non-modal populations harbouring distinct genetic aberrations may explain the phenotypic diversity observed within a given tumour. Intra-tumour morphological heterogeneity is not uncommon in breast cancer and it can often be appreciated in metaplastic breast carcinomas. Aim of this study was to determine the existence of intra-tumour genetic heterogeneity in metaplastic breast cancers and whether areas with distinct morphological features in a given tumour might be underpinned by distinct patterns of genetic aberrations. 47 cases of metaplastic breast carcinomas were retrieved. Out of the 47 cases, 9 had areas that were of sufficient dimensions to be independently microdissected. Our results indicate that at least some breast cancers are composed of multiple non-modal populations of clonally related cells and provide direct evidence that at least some types of metaplastic breast cancers are composed of multiple non-modal clones harbouring distinct genetic aberrations. Oncocytic tumours represent a distinctive set of lesions with typical granular cytoplasmatic eosinophilia of the neoplastic cells. Only rare example of breast oncocytic carcinomas have been reported in literature and the incidence is probably underestimated. In this study we have analysed 33 cases of oncocytic invasive breast carcinoma of the breast, selected according to morphological and immunohistochemical criteria. These tumours were morphologically classified and studied by immunohistochemistry and aCGH. We have concluded that oncocytic breast carcinoma is a morphologic entity with distinctive ultrastructural and histological features; immunohistochemically is characterized by a luminal profile, it has a frequency of 19.8%, has not distinctive clinical features and, at molecular level, shows a specific constellation of genetic aberration.

Epidemiological and functional characterization of Streptococcus pneumoniae pili

Streptococcus pneumoniae is an important life threatening human pathogen causing agent of invasive diseases such as otitis media, pneumonia, sepsis and meningitis, but is also a common inhabitant of the respiratory tract of children and healthy adults. Likewise most streptococci, S. pneumoniae decorates its surface with adhesive pili, composed of covalently linked subunits and involved in the attachment to epithelial cells and virulence. The pneumococcal pili are encoded by two genomic regions, pilus islet 1 (PI-1), and pilus islet-2 (PI-2), which are present in about 30% and 16% of the pneumococcal strains, respectively. PI-1 exists in three clonally related variants, whereas PI-2 is highly conserved. The presence of the islets does not correlate with the serotype of the strains, but with the genotype (as determined by Multi Locus Sequence Typing). The prevalence of PI-1 and PI-2 positive strains is similar in isolates from invasive disease and carriage. To better dissect a possible association between PIs presence and disease we evaluated the distribution of the two PIs in a panel of 113 acute otitis media (AOM) clinical isolates from Israel. PI-1 was present in 30.1% (N=34) of the isolates tested, and PI-2 in 7% (N=8). We found that 50% of the PI-1 positive isolates belonged to the international clones Spain9V-3 (ST156) and Taiwan19F-14 (ST236), and that PI-2 was not present in the absence of Pl-1. In conclusion, there was no correlation between PIs presence and AOM, and, in general, the observed differences in PIs prevalence are strictly dependent upon regional differences in the distribution of the clones. Finally, in the AOM collection the prevalence of PI-1 was higher among antibiotic resistant isolates, confirming previous indications obtained by the in silico analysis of the MLST database collection. Since the pilus-1 subunits were shown to confer protection in mouse models of infection both in active and passive immunization studies, and were regarded as potential candidates for a new generation of protein-based vaccines, the functional characterization was mainly focused on S. pneumoniae pilus -1 components. The pneumococcal pilus-1 is composed of three subunits, RrgA, RrgB and RrgC, each stabilized by intra-molecular isopeptide bonds and covalently polymerized by means of inter-molecular isopeptide bonds to form an extended fibre. The pilus shaft is a multimeric structure mainly composed by the RrgB backbone subunit. The minor ancillary proteins are located at the tip and at the base of the pilus, where they have been proposed to act as the major adhesin (RrgA) and as the pilus anchor (RrgC), respectively. RrgA is protective in in vivo mouse models, and exists in two variants (clades I and II). Mapping of the sequence variability onto the RrgA structure predicted from X-ray data showed that the diversity was restricted to the “head” of the protein, which contains the putative binding domains, whereas the elongated “stalk” was mostly conserved. To investigate whether this variability could influence the adhesive capacity of RrgA and to map the regions important for binding, two full-length protein variants and three recombinant RrgA portions were tested for adhesion to lung epithelial cells and to purified extracellular matrix (ECM) components. The two RrgA variants displayed similar binding abilities, whereas none of the recombinant fragments adhered at levels comparable to those of the full-length protein, suggesting that proper folding and structural arrangement are crucial to retain protein functionality. Furthermore, the two RrgA variants were shown to be cross-reactive in vitro and cross-protective in vivo in a murine model of passive immunization. Taken together, these data indicate that the region implicated in adhesion and the functional epitopes responsible for the protective ability of RrgA may be conserved and that the considerable level of variation found within the “head” domain of RrgA may have been generated by immunologic pressure without impairing the functional integrity of the pilus.

Strukturelle und funktionelle Untersuchungen zur Bedeutung der endogenen retroviralen Insertion HERV-K(C4) im C4-Gen des Menschen

Der Längenpolymorphismus des C4-Gens beruht auf der An- oder Abwesenheit einer 6.4 kb langen Insertion im Intron 9. Es handelt sich dabei um einen eigenständigen bisher noch nicht beschriebenen Virus-Typ, der alle Sequenzmerkmale der Familie der humanen endogenen Retroviren (HERV) trägt und zu den HERV-K Viren gehört. Der Provirus wurde als HERV-K(C4) bezeichnet. Die Orientierung dieses retroviralen Elements ist entgegengesetzt zu der Transkriptionsrichtung des C4-Gens. Mittels RT-PCR, RNase Protection Assays und Northern-Blot Analysen konnte der Nachweis von HERV-K(C4)-Antisense mRNA-Transkripten in verschiedenen humanen Zellinien und Geweben erbracht werden. Die retroviralen Transkripte schlossen am 5'- und 3'-Ende Sequenzen des C4-Exon 9 und Exon 10 ein, so daß diese wahrscheinlich "readthrough" Transkripte darstellen, die durch einen 5' des LTR2 gelegenen Promotor initiiert oder im Zusammenhang mit der C4-Expression transkribiert und reguliert werden. Weiterhin konnten insgesamt 4 HERV-K(C4)-mRNA Spezies, einschließlich einer Vollängen-RNA detektiert werden. Die drei subgenomischen mRNAs werden vermutlich durch einfaches und mehrfaches Spleißen generiert. Die quantitative Analyse in verschiedenen humanen Zellinien ergab, daß HERV-K(C4) durchschnittlich mit einer Kopienanzahl zwischen ca.1 bis 100 Transkripten in einer Zelle vorkommt, so daß es sich um low abundance mRNAs handelt. Mittels eines Reportergen-System konnte eine Aktivität des LTR2-Promotors in der Sense-Orientierung des Retrovirus nachgewiesen werden, die nach Stimulation mit IFN- signifikant abnahm. Ein humanes Modell-Systems wurde etabliert, um die Theorie einer Antisense-Abwehr gegen exogene Retroviren in HepG2-Zellen zu überprüfen. Die Theorie basiert auf dem Nachweis von HERV-K(C4)-Antisense-Transkripten, die über eine Heteroduplexbildung mit der Sense-mRNA von verwandten, infektiösen Retroviren eine mögliche Blockierung deren Translation erwirken könnten. Es konnte eine signifikante Abnahme der retroviralen Expression von bis zu 45% nach steigenden Dosen an IFN- in HepG2-Zellen nachgewiesen werden. Der funktionell aktive 3'-LTR-Sense Promotor sowie der Nachweis von HERV-K(C4)-Antisense Transkripten sprechen für die bedeutende Rolle von HERV-K(C4) bei der Genregulation und Schutz gegen exogene Retroviren, wodurch eine Selektion stattgefunden hat.

Proteolysis of the receptor for advanced glycation end products by matrix metalloproteinases

RAGE mediates diverse physiological and pathological effects by binding a variety of ligands. Despite incomplete understanding of RAGE-mediated disorders soluble RAGE (sRAGE) has been identified as a potential biomarker for RAGE-related diseases and possibly represents a hopeful pharmaceutical against RAGE-mediated disorders. Nevertheless, the source of sRAGE remains poorly investigated. Currently sRAGE is thought to be derived exclusively from alternative splicing of mRNA. In this thesis it was investigated whether sRAGE can also be released as a result of ectodomain shedding of full-length RAGE. Using cells overexpressing RAGE as a model system, it was demonstrated clearly that RAGE undergoes ectodomain shedding in both constitutive and regulated manner. Several stimuli including PMA, AMPA, calcium and chelerythrine stimulated the release of sRAGE into cell culture medium. Moreover, possible mechanisms that regulate ectodomain shedding of RAGE were investigated and it was found that shedding of RAGE is likely independent from PKC and MAPK pathways. By using gain of function and loss of function approaches MMP9 but not ADAM10, ADAM17 or MT1-MMP was characterized as the metalloproteinase that mediates shedding of RAGE. Furthermore, it was shown that cytoplasmic domain of RAGE is not essential for shedding of RAGE. In addition, the potential cleavage site of RAGE by MMP9 was investigated and a lack of sequence specificity for the RAGE processing proteinase was demonstrated by mutation analysis. Finally the physiopathological significance of shedding of RAGE is discussed. In conclusion, for the first time ectodomain shedding of human RAGE and the underlying regulatory mechanisms were investigated. The data open a new field for modulation of RAGE shedding as a novel intervention approach against RAGE-mediated diseases.

Charakterisierung redundanter Kerntransportsignale des minoren Kapsidproteins L2 humaner Papillomviren

Das minore Kapsidprotein L2 humaner Papillomviren wird im Laufe des HPV-Lebenszyklus zweimal in den Zellkern importiert und akkumuliert dort an den Nukleären Domänen 10 (ND10). Der erste Kernimport erfolgt in der frühen Phase der Infektion zusammen mit der Virus-DNA. Für den Zusammenbau von Virionen wird neu synthetisiertes L2-Protein ein weiteres Mal in den Kern transportiert. Im Rahmen dieser Arbeit konnte die Domäne von L2 identifiziert werden, die für den Kernimport von HPV16 L2 absolut notwendig ist. Dabei gelang es diesen Bereich auf 25 Aminosäuren einzuengen. Sowohl während der frühen Phase der Infektion als auch während der Morphogenese scheint die zentrale, basische Aminosäureregion 291-315 (mNLS) hauptverantwortlich für die Interaktion mit Kernimportrezeptoren zu sein. Möglicherweise leisten dabei flankierende Sequenzen einen Beitrag zur Stabilisierung der notwendigen Konformation. Des Weiteren gelang die Identifizierung der Aminosäuren, die für die Funktionalität des mNLS essentiell sind. Hierbei handelt es sich um ein zentrales Arginin-Motiv, bestehend aus vier dicht beieinander liegenden Argininen, dessen Mutation den Kernimport von L2 während Infektion und Morphogenese verhindert. Untersuchungen mit HPV16 und HPV18 L2-Proteinen verdeutlichten, dass es möglicherweise ein universelles Motiv zu sein scheint und in verschiedenen HPV-Typen konserviert ist. Flankiert wird dieses Arginin-Motiv von konservierten Serinen und Threoninen. Wie die Analyse von Punktmutationen zeigte, sind diese Aminosäuren für den Kernimport von L2 ohne Bedeutung. Interessanterweise verhinderte aber die Mutation TS295/6A die Kolokalisation von L2 mit ND10 im Zellkern. L2wt rekrutiert den transkriptionellen Regulator Daxx. Auch diese Funktion ging bei der Mutante TS295/6A verloren. Diese Ergebnisse zeigen, dass nicht nur die ND10-Lokalisationsdomäne (AS 390-420) in L2 sondern auch weitere Aminosäuren oder Domänen für die Assoziation mit ND10 und die Rekrutierung von Daxx verantwortlich sein könnten. Auf der Suche nach zellulären Faktoren, die eine Rolle im mNLS-vermittelten Kernimport spielen, wurde zunächst die Bedeutung von Hsc70 untersucht. Während der Morphogenese maskiert Hsc70 den C-Terminus von L2 und verhindert damit unerwünschte Interaktionen mit Mikrotubuli im Zytoplasma. Es existieren aber weitere noch unbekannte Hsc70-Bindedomänen in L2, die möglicherweise den Kernimport ebenfalls beeinflussen können. Wie die Untersuchungen deutlich machten, ist der zentrale, basische Bereich von L2 aber nicht mit Hsc70 assoziiert und der mNLS-vermittelte Kernimport findet unabhängig von Hsc70 statt. In einem siRNA-Screen wurde anschließend die Rolle von Karyopherinen während der Infektion untersucht. Sowohl Kapß2-siRNA als auch Kapß3-siRNA waren in der Lage unabhängig voneinander die Infektion von HPV16-Pseudovirionen zu reduzieren. Für beide Karyopherine konnte in der Vergangenheit in vitro die Interaktion mit HPV16 L2 nachgewiesen werden. Das L2-Protein ist das einzige virale Protein, das während der Infektion die Virus-DNA in den Kern begleitet (Day et al., 2004). Demzufolge ist es auch das einzige virale Protein, das mit Importinen während der Infektion interagiert. Möglicherweise sind also beide Karyopherine in der Lage sein L2 während der Infektion in den Kern zu importieren. Abschließend wurden Präzipitationsversuche durchgeführt, die zur Identifizierung möglicher Bindungspartner des mNLS führen sollten. In diesen Versuchen konnte eine erhöhte Bindungsaffiniät zu den beiden Importinen Kapß1 und Kapß2 festgestellt werden. Möglicherweise ist das L2-Protein mit seiner mNLS in der Lage mehrere Importrezeptoren zu binden und für den Kernimport zu nutzen. Eines dieser Importine ist Kapß2. Dieser Importrezeptor scheint sowohl bei der Infektion als auch während der Morphogenese den Kernimport von L2 durch die Bindung an das mNLS zu vermitteln.

Identifizierung chemischer Transportinhibitoren zur Modulation (patho)biologischer Genprodukte

Die intrazelluläre Lokalisation von Proteinen und Makromolekülen unterliegt in Eukaryoten einer strengen Regulation. Insbesondere erlaubt die Kompartimentierung eukaryotischer Zellen in Zellkern und Zytoplasma den simultanen Ablauf räumlich getrennter biochemischer Reaktionen, und damit die unabhängige Regulation zellulärer Programme. Da trotz intensiver Forschungsbemühungen bis dato die molekularen Details sowie die (patho)biologische Bedeutung von Kern-Zytoplasma-Transportprozessen noch immer nicht vollkommen verstanden sind, wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit ein Fokus auf die Identifizierung von chemischen Transportinhibitoren gelegt. Das zu diesem Zweck entwickelte Translokations-Biosensor-System basiert auf der Kombination von autofluoreszierenden Proteinen, sowie spezifisch ausgewählten Kernexport- und Kernimportsignalen. Nach Etablierung geeigneter Zellmodelle, die effizient und stabil die Translokations-Biosensoren exprimieren, wurde die 17 000 Substanzen umfassende Bibliothek der ChemBioNet-Initiative nach Kernexportinhibitoren mittels einer Fluoreszenzmikroskopie-basierten Hochdurchsatzanalyse-Plattform durchmustert. Zunächst wurden Translokations-Algorithmen, welche eine zuverlässige automatisierte Erkennung von Zellkern und Zytoplasma erlauben, optimiert. Im Folgenden konnten acht neue niedermolekulare Kernexport-Inhibitoren identifiziert werden, die sich in der Stärke, der Geschwindigkeit, sowie in der Beständigkeit der vermittelten Inhibition unterscheiden. Die Aktivität der Inhibitoren konnte auf den isolierten nukleären Exportsignalen (NES) von HIV-1 Rev und Survivin als auch auf den entsprechenden Volllängeproteinen mittels Mikroinjektionsexperimenten sowie durch umfassende in vitro und biochemische Methoden bestätigt werden. Zur Untersuchung der funktionellen Einheiten der Inhibitoren wurden homologe Substanzen auf Ihre Aktivität hin getestet. Dabei konnten für die Aktivität wichtige chemische Gruppen definiert werden. Alle Substanzen stellen neue Inhibitoren des Crm1-abhängigen Exports dar und zeigen keine nachweisbare NES-Selektivität. Interessanterweise konnte jedoch eine zytotoxische und Apoptose-induzierende Wirkung auf verschiedene Krebszellarten festgestellt werden. Da diese Wirkung unabhängig vom p53-Status der Tumorzellen ist und die Inhibitoren C3 und C5 die Vitalität nicht-maligner humaner Zellen signifikant weniger beeinträchtigen, wurden diese Substanzen zum internationalen Patent angemeldet. Da der nukleäre Export besonders für Tumorzellen einen wichtigen Überlebenssignalweg darstellt, könnte dessen reversible Hemmung ausgenutzt werden, um besonders in Kombination mit gängigen Krebstherapien eine therapeutisch relevante Tumorinhibition zu erzeugen. Eine weitere Anwendungsmöglichkeit der neuen Exportinhibitoren ist auf dem Gebiet der Infektionskrankheiten zu sehen, da auch die Aktivität des essentiellen HIV-1 Rev-Proteins inhibiert wird. Zusätzlich konnte in der Arbeit gezeigt werden, dass der zelluläre Kofaktor des Crm1-abhängigen Exports des HIV-1 Rev-Proteins, die RNA-Helikase DDX3, ein eigenes NES enthält. Der Nachweis einer direkten Interaktion des HIV-1 Rev- mit dem DDX3-Protein impliziert, dass multiple Angriffstellen für chemische Modulatoren hinsichtlich einer antiviralen Therapie gegeben sind. Da die Vielfalt des chemischen Strukturraums es unmöglich macht diesen experimentell vollständig zu durchmustern, wurden im Rahmen dieser Arbeit auch Naturstoffe als vielversprechende Wirkstoffquelle untersucht. Um zukünftig umfassend bioaktive Substanzen aus diesen hochkomplexen Stoffgemischen experimentell identifizieren zu können, wurde eine Fluoreszenzmikroskopie-basierte Hochdurchsatzanalyse-Plattform am Mainz Screening Center (MSC) etabliert. Damit konnte bereits ein weiterer, bisher unbekannter Exportinhibitor aus Cyphellopsis anomala identifiziert werden. Neben einer Anwendung dieser Substanz als chemisches Werkzeug zur Aufklärung der Regulation von Transportvorgängen, stellt sich auch die evolutionsbiologisch relevante Frage, wie es dem Pilzproduzenten gelingt die Blockierung des eigenen Kernexports zu umgehen. Weiterführende Projekte müssen sich neben der Aufklärung der molekularen Wirkmechanismen der gefundenen Substanzen mit der Identifizierung spezifischer chemischer „Funktionseinheiten“ beschäftigen. Neben einem verbesserten mechanistischen Verständnis von Transportvorgängen stellen die erarbeiteten Transportinhibitoren Vorstufen zur Weiterentwicklung möglicher Wirkstoffe dar. Die im Rahmen dieser Arbeit etablierte Technologie-Plattform und molekularen Werkzeuge stellen darüber hinaus eine wichtige Voraussetzung dar, um eine systematische Suche nach möglichen Wirkstoffen im Forschungsfeld der „Chemischen Biomedizin“ voranzutreiben.

In-vitro-Studien zur Generierung bi-spezifischer T-Zellen durch T-Zell-Antigenrezeptor-Gentransfer

In der Dissertation konnte gezeigt werden, dass von einem pp65(495-503)-spezifischen Doppelketten-TZR (2-Plasmide-retrovirales Vektorsystem) ein Potential der Fremdinteraktion mit spezifitätsfremden humanen gp100(280-288)- und AML(14-22)- sowie murinen MDM2(81-88)- und p53(264-272)-Tumorantigen-spezifischen TZRa und -b Ketten besteht. Folglich zeichneten sich essentielle Optimierungsverfahren ab. Für die Generierung von bi-spezifischen T-Zellenrnwurden zwei Strategien etabliert. Das erste Verfahren hatte zur Voraussetzung, dass der Donor und Rezipient einen HCMV-seropositiven Status aufweisen würden. Es ließen sich pp65(495-503)-spezifische T-Zellen aus HCMV-seropositiven Blutproben expandieren, die eine effiziente pp65(495-503)-Spezifität charakterisierte. In der zweiten Strategie wurde die Situation behandelt, dass der Donor HCMV-seronegativ und der Rezipient HCMV-seropositiv wären.rnHierbei wurde das Verfahren der simultanen Kotransfektion mit einem pp65(495-503)- und p53(264-272)-spezifischen TZR etabliert. Bei der Verwendung beider Strategien konnten effizient p53(264-272)-Tumorantigen und pp65(495-503)-bi-spezifische T-Zellen generiert werden.rnHinzukommend konnte der Einfluss einer möglichen Kompetition um CD3 undrnFehlinteraktion mit den endogenen TZRa und -b Ketten dargelegt werden. Des Weiteren erfolgten Interaktionsanalysen mit einem p53(264-272)-Tumorantigen-spezifischen Einzelketten-TZR. Die Analysen erfolgten sowohl unter nicht-kompetitiven Bedingungen in der humanen Jurkat-76 Zelllinie, welche den genomischen Verlust von endogenen TZRa und -b Ketten kennzeichnete, als auch unter kompetitiven Bedingungen in den humanen T-Zellen, die endogene TZRa und -b Ketten besitzen. In dem 2-Plasmide-retroviralen Vektorsystem konnte gezeigt werden, dass unter nicht-kompetitiven Bedingungen der p53(264-272)- Tumorantigen-spezifische Einzelketten-TZR in erhöhtem Maße mit der murinen MDM2(81-88)-sowie homologen p53(264-272)- als auch mit den humanen TZRa Ketten der Spezifitäten AML(14-22), gp100(280-288) und pp65(495-503) (Vb3-Analyse) interagieren konnte. Interessanterweise zeigte sich im 1-Plasmid-retroviralen Vektorsystem ein geringeres Interaktionsverhalten mit murinen und vor allem humanen TZRa Ketten. Das Interaktionspotential schien TZR Subfamilien-abhängig zu sein. Essentiell war es, dass der p53(264-272)-Tumorantigenspezifische Einzelketten-TZR eines 1-Plasmid-retroviralen Vektorsystems, trotz minimaler Beeinflussungen, stets an der Zelloberfläche exprimiert werden konnte und sich kein vollständiger Verlust der p53(264-272)-Spezifität verzeichnen ließ. Aufgrund der Verdrängung der Va-Domäne des p53(264-272)-Tumorantigen-spezifischen Einzelketten-TZR durch eine Volllängen-TZRa-Kette, erfolgte die Optimierung der Va/Vb-Interaktion des Einzelketten-TZR (1-Plasmid-retrovirales Vektorsystem). Es konnte ein neuartiger p53(264-272)-Tumorantigenspezifischer Einzelketten-TZR mit einer zusätzlichen künstlichen Disulfidbrücke zwischen Va(Q51C) und dem C-terminalen Ende des SL7-Linkers (G16C) generiert werden. Dieser Einzelketten-TZR zeigte im Vergleich zum Ausgangskonstrukt eine stärkere Va/Vb-Bindung, ausgelesen an einer effizienten Reduktion der residuellen Kettenfehlinteraktion, sowie eine effiziente TZR-Expression und Funktionalität, als auch eine vergleichbare TZR-MHC:Peptid-Affinität. Zusammenfassend konnten pp65(465-503)- und p53(264-272)-Tumorantigen-bi-spezifische T-Zellen generiert werden, die eine effiziente duale Spezifität aufwiesen. Auch konnte detailliert das Interaktionsverhalten eines p53(264-272)-Tumorantigen-spezifischen Einzelketten-TZR mit spezifitätsfremden TZRa Ketten dargelegt sowie eine Optimierung eines p53(264-272)-Tumorantigen-spezifischen Einzelketten-TZR (1-Plasmid-retrovirales Vektorsystem) erzielt werden.