Influência da via mTOR no processo de remodelação cardíaca induzida pelo ácido retinóico

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Influência da via mTOR no processo de remodelação cardíaca induzida pelo ácido retinóico

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Effects of moderate electrical stimulation on reactive species production by primary rat skeletal muscle cells: Cross talk between superoxide and nitric oxide production

The effects of a moderate electrical stimulation on superoxide and nitric oxide production by primary cultured skeletal muscle cells were evaluated. The involvement of the main sites of these reactive species production and the relationship between superoxide and nitric oxide production were also examined. Production of superoxide was evaluated by cytochrome c reduction and dihydroethidium oxidation assays. Electrical stimulation increased superoxide production after 1?h incubation. A xanthine oxidase inhibitor caused a partial decrease of superoxide generation and a significant amount of mitochondria-derived superoxide was also observed. Nitric oxide production was assessed by nitrite measurement and by using 4,5-diaminofluorescein diacetate (DAF-2-DA) assay. Using both methods an increased production of nitric oxide was obtained after electrical stimulation, which was also able to induce an increase of iNOS content and NF-?B activation. The participation of superoxide in nitric oxide production was investigated by incubating cells with DAF-2-DA in the presence or absence of electrical stimulation, a superoxide generator system (xanthinexanthine oxidase), a mixture of NOS inhibitors and SOD-PEG. Our data show that the induction of muscle contraction by a moderate electrical stimulation protocol led to an increased nitric oxide production that can be controlled by superoxide generation. The cross talk between these reactive species likely plays a role in exercise-induced maintenance and adaptation by regulating muscular glucose metabolism, force of contraction, fatigue, and antioxidant systems activities. J. Cell. Physiol. 227: 25112518, 2012. (c) 2011 Wiley Periodicals, Inc.

Repression of osteocyte Wnt/beta-catenin signaling is an early event in the progression of renal osteodystrophy

Chronic kidney diseasemineral bone disorder (CKD-MBD) is defined by abnormalities in mineral and hormone metabolism, bone histomorphometric changes, and/or the presence of soft-tissue calcification. Emerging evidence suggests that features of CKD-MBD may occur early in disease progression and are associated with changes in osteocyte function. To identify early changes in bone, we utilized the jck mouse, a genetic model of polycystic kidney disease that exhibits progressive renal disease. At 6 weeks of age, jck mice have normal renal function and no evidence of bone disease but exhibit continual decline in renal function and death by 20 weeks of age, when approximately 40% to 60% of them have vascular calcification. Temporal changes in serum parameters were identified in jck relative to wild-type mice from 6 through 18 weeks of age and were subsequently shown to largely mirror serum changes commonly associated with clinical CKD-MBD. Bone histomorphometry revealed progressive changes associated with increased osteoclast activity and elevated bone formation relative to wild-type mice. To capture the early molecular and cellular events in the progression of CKD-MBD we examined cell-specific pathways associated with bone remodeling at the protein and/or gene expression level. Importantly, a steady increase in the number of cells expressing phosphor-Ser33/37-beta-catenin was observed both in mouse and human bones. Overall repression of Wnt/beta-catenin signaling within osteocytes occurred in conjunction with increased expression of Wnt antagonists (SOST and sFRP4) and genes associated with osteoclast activity, including receptor activator of NF-?B ligand (RANKL). The resulting increase in the RANKL/osteoprotegerin (OPG) ratio correlated with increased osteoclast activity. In late-stage disease, an apparent repression of genes associated with osteoblast function was observed. These data confirm that jck mice develop progressive biochemical changes in CKD-MBD and suggest that repression of the Wnt/beta-catenin pathway is involved in the pathogenesis of renal osteodystrophy. (C) 2012 American Society for Bone and Mineral Research.

Microglial cells are involved in the susceptibility of NADPH oxidase knockout mice to 6-hydroxy-dopamine-induced neurodegeneration

We explored the impact of Nox-2 in modulating inflammatory-mediated microglial responses in the 6-hydroxydopamine (6-OHDA)-induced Parkinson’s disease (PD) model. Nox1 and Nox2 gene expression were found to increase in striatum, whereas a marked increase of Nox2 expression was observed in substantia nigra (SN) of wild-type (wt) mice after PD induction. Gp91phox-/- 6-OHDA-lesioned mice exhibited a significant reduction in the apomorphine-induced rotational behavior, when compared to wt mice. Immunolabeling assays indicated that striatal 6-OHDA injections reduced the number of dopaminergic (DA) neurons in the SN of wt mice. In gp91phox-/- 6-OHDA-lesioned mice the DA degeneration was negligible, suggesting an involvement of Nox in 6-OHDA-mediated SN degeneration. Gp91phox-/- 6-OHDA-lesioned mice treated with minocycline, a tetracycline derivative that exerts multiple anti-inflammatory effects, including microglial inhibition, exhibited increased apomorphine-induced rotational behavior and degeneration of DA neurons after 6-OHDA injections. The same treatment also increased TNF-α release and potentiated NF-κB activation in the SN of gp91phox-/--lesioned mice. Our results demonstrate for the first time that inhibition of microglial cells increases the susceptibility of gp91phox-/- 6-OHDA lesioned mice to develop PD. Blockade of microglia leads to NF-κB activation and TNF-α release into the SN of gp91phox-/- 6-OHDA lesioned mice, a likely mechanism whereby gp91phox-/- 6-OHDA lesioned mice may be more susceptible to develop PD after microglial cell inhibition. Nox2 adds an essential level of regulation to signaling pathways underlying the inflammatory response after PD induction

Elevated tissue omega-3 fatty acid status prevents age-related glucose intolerance in fat-1 transgenic mice

The objective of this study was to investigate the impact of elevated tissue omega-3 (n-3) polyunsaturated fatty acids (PUFA) status on age-related glucose intolerance utilizing the fat-1 transgenic mouse model, which can endogenously synthesize n-3 PUFA from omega-6 (n-6) PUFA. Fat-1 and wild-type mice, maintained on the same dietary regime of a 10% corn oil diet, were tested at two different ages (2months old and 8months old) for various glucose homeostasis parameters and related gene expression. The older wild-type mice exhibited significantly increased levels of blood insulin, fasting blood glucose, liver triglycerides, and glucose intolerance, compared to the younger mice, indicating an age-related impairment of glucose homeostasis. In contrast, these age-related changes in glucose metabolism were largely prevented in the older fat-1 mice. Compared to the older wild-type mice, the older fat-1 mice also displayed a lower capacity for gluconeogenesis, as measured by pyruvate tolerance testing (PTT) and hepatic gene expression of phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK) and glucose 6 phosphatase (G6Pase). Furthermore, the older fat-1 mice showed a significant decrease in body weight, epididymal fat mass, inflammatory activity (NFκ-B and p-IκB expression), and hepatic lipogenesis (acetyl-CoA carboxylase (ACC) and fatty acid synthase (FAS) expression), as well as increased peroxisomal activity (70-kDa peroxisomal membrane protein (PMP70) and acyl-CoA oxidase1 (ACOX1) expression). Altogether, the older fat-1 mice exhibit improved glucose homeostasis in comparison to the older wild-type mice. These findings support the beneficial effects of elevated tissue n-3 fatty acid status in the prevention and treatment of age-related chronic metabolic diseases

Metformin attenuates the exacerbation of the allergic eosinophilic inflammation in high fat-diet-induced obesity in mice

A positive relationship between obesity and asthma has been well documented. The AMP-activated protein kinase (AMPK) activator metformin reverses obesity-associated insulin resistance (IR) and inhibits different types of inflammatory responses. This study aimed to evaluate the effects of metformin on the exacerbation of allergic eosinophilic inflammation in obese mice. Male C57BL6/J mice were fed for 10 weeks with high-fat diet (HFD) to induce obesity. The cell infiltration and inflammatory markers in bronchoalveolar lavage (BAL) fluid and lung tissue were evaluated at 48 h after ovalbumin (OVA) challenge. HFD obese mice displayed peripheral IR that was fully reversed by metformin (300 mg/kg/day, two weeks). OVA-challenge resulted in higher influx of total cell and eosinophils in lung tissue of obese mice compared with lean group. As opposed, the cell number in BAL fluid of obese mice was reduced compared with lean group. Metformin significantly reduced the tissue eosinophil infiltration and prevented the reduction of cell counts in BAL fluid. In obese mice, greater levels of eotaxin, TNF-α and NOx, together with increased iNOS protein expression were observed, all of which were normalized by metformin. In addition, metformin nearly abrogated the binding of NF-κB subunit p65 to the iNOS promoter gene in lung tissue of obese mice. Lower levels of phosphorylated AMPK and its downstream target acetyl CoA carboxylase (ACC) were found in lung tissue of obese mice, which were restored by metformin. In separate experiments, the selective iNOS inhibitor aminoguanidine (20 mg/kg, 3 weeks) and the anti-TNF-α mAb (2 mg/kg) significantly attenuated the aggravation of eosinophilic inflammation in obese mice. In conclusion, metformin inhibits the TNF-α-induced inflammatory signaling and NF-κB-mediated iNOS expression in lung tissue of obese mice. Metformin may be a good pharmacological strategy to control the asthma exacerbation in obese individuals.

Endo-PDI is required for TNFα-induced angiogenesis

Protein disulfide isomerase (PDI) and its homologs are oxidoreductases facilitating protein folding in the ER. Endo-PDI (also termed ERp46) is highly expressed in endothelial cells. It belongs to the PDI family but its physiological function is largely unknown. We studied the role of Endo-PDI in endothelial angiogenic responses. Stimulation of human umbilical vein endothelial cells (with TNFα (10ng/ml) increased ERK1/2 phosphorylation. This effect was largely attenuated by Endo-PDI siRNA, whereas JNK and p38 MAP kinase phosphorylation was Endo-PDI independent. Similarly, TNFα-stimulated NF-κB signaling determined by IκBα degradation as well as TNFα-induced ICAM expression was unaffected by Endo-PDI siRNA. The action of Endo-PDI was not mediated by extracellular thiol exchange or cell surface PDI as demonstrated by nonpermeative inhibitors and PDI-neutralizing antibody. Moreover, exogenously added PDI failed to restore ERK1/2 activation after Endo-PDI knockdown. This suggests that Endo-PDI acts intracellularly potentially by maintaining the Ras/Raf/MEK/ERK pathway. Indeed, knockdown of Endo-PDI attenuated Ras activation measured by G-LISA and Raf phosphorylation. ERK activation influences gene expression by the transcriptional factor AP-1, which controls MMP-9 and cathepsin B, two proteases required for angiogenesis. TNFα-stimulated MMP-9 and cathepsin B induction was reduced by silencing of Endo-PDI. Accordingly, inhibition of cathepsin B or Endo-PDI siRNA blocked the TNFα-stimulated angiogenic response in the spheroid outgrowth assays. Moreover ex vivo tube formation and in vivo Matrigel angiogenesis in response to TNFα were attenuated by Endo-PDI siRNA. In conclusion, our study establishes Endo-PDI as a novel, important mediator of AP-1-driven gene expression and endothelial angiogenic function

Atherosklerose und Apoptose

Subendothelial in den Arterienwänden abgelagertes LDL kann einer enzymatischen Modifikation unterliegen, die es in einen cytotoxischen Partikel überführt. In vitro Behandlung von LDL mit Proteasen (Trypsin) und Cholesterinesterase führt zu einem dem läsionalen LDL ähnlichen Produkt. Die Behandlung von humanen Endothelzellen mit enzymatisch verändertem LDL (E-LDL), das einen hohen Gehalt an freiem Cholesterin und freien Fettsäuren aufweist, führt zur Auslösung der Apoptose via ASK1 (apoptosis signal-regulating kinase 1) –abhängiger p38-Phosphorylierung. Durch eine Aktivierung der Effektor-Caspasen-3/-7 kommt es zur Fragmentierung der DNA und zur Spaltung des nukleären Enzyms Poly-(ADP-ribose)-Polymerase. Phosphatidylserin ist an der äußeren Zellmembran mittels Annexin-Bindung detektierbar. Natives oder oxidiertes LDL induziert bei gleicher Konzentration keinen programmierten Zelltod. In Depletions- und Rekonstitutionsexperimenten wurden freie Fettsäuren aus E-LDL als Auslöser der Apoptose identifiziert. In nativem LDL ist der Anteil an freien Fettsäuren gering, deshalb ist das Lipoprotein nicht cytotoxisch. E-LDL induziert weiterhin eine Erhöhung bzw. eine Hemmung der transkriptionellen Aktivität eines AP-1- bzw. NF-κB-Luciferase Reporterplasmids. Die Ausschaltung von ASK1 mittels RNA-Interferenz bzw. die Hemmung von p38 mit dem Inhibitor SB203580 rettet die Zellen vor dem programmierten Zelltod. E-LDL kann in Endothelzellen oxidativen Stress auslösen. Durch Vorbehandlung mit N-Acetyl-Cystein wird die Aktivierung sowohl von ASK1 als auch von p38 unterdrückt.

Bedeutung und Regulation von Apolipoprotein J in atherosklerotischen Läsionen

Apolipoprotein J (ApoJ) ist ein heterodimeres sekretiertes Glycoprotein, welchem sowohl antiapoptotische als auch antiinflammatorische Eigenschaften zugeschrieben werden. Es wird unter vielen pathophysiologischen Zuständen verstärkt exprimiert. Dazu zählen viele Krankheiten wie z.B. Krebs, M. Alzheimer, Creuzfeldt Jakob und Atherosklerose. Die vorliegende Arbeit befasst sich zum Einen mit der Funktion von ApoJ bei Atherosklerose und zum Anderen mit der Regulation von ApoJ durch in atherosklerotischen Läsionen vorkommende Bestandteile. Für die Untersuchungen der Funktion von ApoJ bei der Atherosklerose wurde die „Mainzer Hypothese“ zugrunde gelegt, die davon ausgeht, dass enzymatisch verdautes LDL (high density lipoprotein) (E-LDL) ursächlich für die Entstehung von atherosklerotischen Läsionen ist. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass ApoJ zwar an E-LDL bindet, nicht aber an natives LDL und dass durch diese Bindung die zytotoxische Wirkung von E-LDL auf glatte Muskelzellen der Ratte unterdrückt wird. Mittels Annexinfärbung und Caspase-Messung konnte gezeigt werden, dass ApoJ in diesem Fall eine antiapoptotische Funktion aufweist. Durch immunhistochemische Untersuchungen an humanen Gewebsschnitten aus frühen atherosklerotischen Läsionen konnte eine Kolokalisation von ApoJ und E-LDL nachgewiesen werden. Diese Ergebnisse unterstreichen die Mainzer Hypothese. Durch eine Behandlung von glatten Muskelzellen der Ratte mit den Lipoproteinen LDL/E-LDL und nekrotischen Zellen sollte die Regulation von ApoJ durch in atherosklerotischen Läsionen vorhandenen Stimuli untersucht werden. Frühere Arbeiten unserer Arbeitsgruppe konnten bereits zeigen, dass eine Behandlung mit nekrotischen Zellen zu einer vermehrten Expression der ApoJ-mRNA führt und dass diese Regulation in Korrelation mit der Expression von Toll-like Rezeptoren (TLR) der verschiedenen Zellen steht. In dieser Arbeit konnte RNA aus nekrotischen Zellen als ApoJ-induzierende Komponente identifiziert werden. Durch Inhibition der TLR3-Signalwege konnten erste Hinweise darüber gewonnen werden, über welche Signaltransduktionswege die ApoJ Regulation erfolgt. Eine Behandlung der Zellen mit E LDL und LDL hingegen führte zu einer Repression der ApoJ-Sekretion. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass in atherosklerotischen Läsionen sowohl ApoJ induzierende wie auch repremierende Stimuli vorhanden sind.

Regulation der Phorbolester-induzierten Matrix-Metalloproteinase-9-Expression in humanen Brustkrebszelllinien durch Stickstoffmonoxid

Das Hauptziel dieser Arbeit war die Identifizierung der Regulationsebenen auf denen die TPA-induzierte Matrix-Metalloproteinase-9 (MMP-9) durch das nitrose Gas Stickstoffmonoxid (NO) in MCF-7-Zellen verändert wird. Dabei konnte sowohl mit Hilfe der Zymographie als auch mit einem MMP-9-Aktivitäts-ELISA gezeigt werden, dass die extrazellulären MMP-9-Spiegel durch die Behandlung der Zellen mit NO reduziert werden. Gleichzeitig zeigte sich auch eine durch NO bedingte Abnahme der intrazellulären MMP-9-Spiegel, wie mit Hilfe von Western-Blot-Analyse nachgewiesen werden konnte. Experimente mit dem Proteasominhibitor Lactacystin und dem Proteinsynthesehemmstoff Cycloheximid ließen darüber hinaus eine NO-bedingte Veränderung der MMP-9-Proteinstabilität ausschließen. Im Gegensatz dazu konnte mittels der metabolischen Markierung mit radioaktiv markiertem Methionin und Cystein gezeigt werden, dass die Proteinneusynthese der MMP-9 durch eine Behandlung der Zellen mit NO stark beeinträchtigt wird. In Übereinstimmung mit diesen Daten finden sich reduzierte MMP-9-mRNA-Spiegel auch in der polysomalen Zellfraktion von MCF-7-Zellen. Wie mit Hilfe des Transkriptionshemmstoffes Actinomycin D und durch Reportergenstudien mit hybriden MMP-9-Promotorkonstrukten gezeigt werden konnte, ist die NO-induzierte Reduktion der MMP-9-mRNA-Spiegel nicht auf eine Verringerung der MMP-9-mRNA-Stabilität zurückzuführen. Reportergenstudien mit einem 670bp langen Promotorfragment des 5’flankierenden Bereichs des humanen MMP-9-Gens zeigten jedoch auf, dass der hemmende Effekt des NOs zum Teil auf eine NO-vermittelte Abnahme der TPA-induzierten MMP-9-Promotoraktivität zurückgeführt werden kann. Demzufolge wurde in den nachfolgenden Experimenten nach den für die MMP-9-Expression notwendigen und von NO modulierten Transkriptionsfaktoren in MCF-7-Zellen gesucht. Anhand von Western-Blot-Analysen und Gelshiftanalysen konnte gezeigt werden, dass die Aktivität des Transkriptionsfaktors AP-1 in MCF-7-Zellen durch NO gehemmt wird, während weder die Expressionspiegel noch die Bindungsaffinität der Transkriptionsfaktoren NFκB und Sp1 durch die NO-Behandlung verändert sind. Weiterhin konnte unter Verwendung von pharmakologischen Inhibitoren der MAPK-Signalwege mit Hilfe der Western-Blot-Analyse nachgewiesen werden, dass MAPK-vermittelte Signalwege zwar für die Induktion der MMP-9-Expression essenziell sind, diese jedoch nicht von NO beeinflusst sind. Im Unterschied hierzu konnte mit Hilfe eines PKC-Aktivitätsassays gezeigt werden, dass die Gesamtaktivität von PKCs nach Behandlung von MCF-7-Zellen mit NO signifikant gehemmt ist. Zusammenfassend zeigen diese Untersuchungen, dass die NO-vermittelte Hemmung der TPA-induzierten MMP-9-Expression in MCF-7-Zellen im Wesentlichen auf eine NO-abhängige Reduktion der Protein-Kinase-C-Aktivität und einer daraus resultierenden Aktivitätshemmung des Transkriptionsfaktors AP-1 zurückgeführt werden kann.

The role of CYLD in dendritic cell function

Deubiquitination of NF-κB members by CYLD is crucial in controlling the magnitude and nature of cell activation. The naturally occurring CYLD splice variant, devoid of exons 7 and 8, lacks TRAF2 and NEMO binding sites. The role of this splice variant in dendritic cell (DC) function was analyzed using CYLDex7/8 mice, which lack the full-length CYLD (FL-CYLD) transcript and over-express the short splice variant (sCYLD). Bone marrow derived DCs (BMDC) from CYLDex7/8 mice display a hyper-reactive phenotype in vitro and in vivo and have a defect in establishing tolerance using DEC205-mediated antigen targeting to resting DCs. This phenotype was accompanied by an increased nuclear translocation of the IκB molecule Bcl-3, and increased degradation of cytoplasmic p105 in CYLDex7/8 BMDCs after stimulation. This suggests that in contrast to FL-CYLD, sCYLD is a positive regulator of NF-κB activity and its over-expression induces a hyper-reactive phenotype in DCs.

Identifizierung und Charakterisierung neuer Proteine des Abwehrsystems der Porifera - ein Apoptoseregulator und ein antimikrobielles Protein aus dem Schwamm Suberites domuncula

Aufgrund ihrer Lebensweise und -umgebung sind effiziente Strategien zur Abwehr bedrohender Einflüsse essentiell für die Porifera. Eine dieser Strategien stellen die Apoptose in höheren Metazoen, sowie ein effizientes Immunsystem dar. Diese sichern sowohl das Überleben des Organismus als auch die Entfernung beschädigter, infizierter oder redundanter Zellen. Bei Untersuchungen der Porifera auf Moleküle, die an diesen Prozessen beteiligt sind, konnten in den letzten Jahren beachtliche Erfolge erzielt werden. So konnten das in der Apoptose involvierte Protein GCDD2 (proapoptotisch), die antiapoptotischen GCBHP1 und GCBHP2 Proteine (Wiens et al., 2001), sowie ein LPS induzierbarer TNF (Wiens et al., 2007) und zwei Caspasen (Wiens et al., 2003) in Schwämmen identifiziert werden. Um diese essentiellen Mechanismen besser verstehen zu können, sollte ein möglicher Tumor-Nekrose-Faktor-Rezeptor identifiziert werden. Hierzu wurde die SpongeBase Datenbank nach Proteinen mit Todesdomänen durchsucht und diese unter Anwendung von PCR- und Screening-Techniken in einer cDNA-Bank des marinen Schwammes S. domuncula komplettiert. Im Anschluss an ihre Sequenzierung wurde ein Klon ausgewählt, dessen Todesdomäne größte Homologie zu einem TNFR zeigte. Dieser Klon SD_TNFR-like (Suberites domuncula TNFR-homologes Protein) wurde anschließend diversen Sequenz- und Strukturanalysen unterzogen. Diese offenbarten die Existenz zweier funktional bedeutsamer Domänen (Ubiquitin-like und Todesdomäne). Vor allem die Todesdomäne impliziert eine Beteiligung des Proteins an apoptotischen Prozessen. Über einen „Yeast Two Hybrid Screen“ sollten Proteine identifiziert werden, welche mit dem Ausgangsprotein interagieren. Hierbei wurde ein Protein identifiziert, das Ähnlichkeit mit einem antimikrobiellen Peptid aufweist. Dieses Protein kann analog zu einer Gruppe von antimikrobiellen Peptiden, den α-helikalen kationischen Peptiden, in drei Teile gespalten werden. Das Signalpeptid sowie ein anionisches Propeptid werden abgespalten und es entsteht ein kationisches, antimykotisch wirksames Peptid. Beide Proteine sollten, sofern sie in die Abwehrreaktionen involviert sind, durch Inkubation mit mikrobiellen Strukturen vermehrt exprimiert werden. Eine Überprüfung der Transkription mittels Northern Blot Analysen bestätigte dies für das SD_TNFR-like nach Inkubation mit LPS und TNF- α sowie für SD_Brevinin-like nach Inkubation mit LPS, PAM und Hefe. Mit der Herstellung eines rekombinanten SD_TNFR-like-Proteins wurde die Immunisierung von Kaninchen und die folgende Gewinnung eines polyklonalen SD_TNFR-like-Antikörpers ermöglicht. Dieser gestattete den Nachweis der SD_TNFR-like -Expression mittels Western Blot-Analysen sowie die stressinduzierte erhöhte Expression mittels Dot Blot-Analysen auch auf Proteinebene. Um die Funktion des SD_TNFR-like Proteins zu charakterisierten, wurde ein Test mit RAW-Blue™-Zellen durchgeführt. Die Ergebnisse implizieren, dass das Protein Teil der Immunreaktion analog der der TLR- bzw. NLR- Reaktion ist. Auch die Interaktion mit einem antimikrobiellen Protein, welches für das Überleben des Organismus und die Bekämpfung der Mikroorganismen sorgt, deutet auf eine solche Beteiligung hin. Zusätzlich wird diese These durch ein Ergebnis der Strukturanalysen unterstützt, nämlich die Identifizierung einer TRAF2 Bindestelle. TRAF2 ist ein Adapterprotein der TNFR und aktiviert Überlebensfaktoren über den NF - B-Weg. Immunohistochemische Analysen zeigten, dass das SD_TNFR-like Protein im Organismus vor allem um die Bakteriozysten, um verschiedene Mikroorganismen und am Rand des Schwammes exprimiert wird, was ebenfalls für eine immunologische Funktionsweise spricht. Auch im restlichen Gewebe wird es kontinuierlich, auch ohne vorherige LPS Inkubation exprimiert. Diese Akkumulation zeigt deutlich, dass das Protein in einen Schutzmechanismus gegen äußere Bedrohungen involviert ist. Es scheint dabei direkt an den eindringenden Mikroorganismen zu wirken. Das SD_TNFR-like ist demnach ein potentieller Bestandteil der Immunantwort des Schwammes, welches Apoptose verhindern und Überlebensmechanismen aktivieren kann. Das SD_Brevinin-like Protein besitzt antimykotische Aktivität, wie in einem antimikrobiellen Test gezeigt werden konnte. Weiterhin scheint es für das SD_TNFR-like Protein als positiver bzw. negativer Regulator von Bedeutung zu sein, der eine Reaktion entweder beendet oder die Expression von Überlebensfaktoren verstärkt. Die in dieser Arbeit präsentierten Ergebnisse und Schlussfolgerungen demonstrieren somit die Identifizierung eines neuen Schwammproteins, welches eine Rolle in der Immunantwort spielt, sowie eines neuen antimikrobiellen Peptids, welches die Wirkung des TNFR-like moduliert. Es müssen jedoch noch weitere Funktionsanalysen folgen, um den Mechanismus des SD_TNFR-like Proteins und seine Regulation genauer charakterisieren zu können

Zur Zytotoxizität von enzymatisch verändertem Low Density Lipoprotein: Differenzielle Empfindlichkeit von Granulozyten und Makrophagen gegenüber E-LDL

Low density lipoprotein (LDL) wird in der Arterienwand enzymatisch gespalten. Das Produkt, E-LDL, enthält neben freiem Cholesterol unveresterte Fettsäuren und induziert die Produktion von Interleukin 8 (IL-8) in Endothelzellen. Der Transkriptionsfaktor nuclear factor-kappaB (NF-κB), der das IL-8-Gen normalerweise reguliert, wurde durch E-LDL jedoch nicht aktiviert: Das veränderte Lipoprotein bewirkte im Gegenteil eine Hemmung von NF-κB vor dessen Translokation in den Zellkern. In E-LDL enthaltene freie Fettsäuren waren für die Hemmung verantwortlich. Dagegen aktivierte E-LDL den Transkriptionsfaktor AP-1, wie durch Phosphorylierung von c-jun gezeigt wurde. IL-8 lockt polymorphkernige Granulozyten (PMN) an, die jedoch in der frühen atherosklerotischen Läsion nicht vorkommen. Die vorliegende Arbeit bietet eine mögliche Erklärung für ihre Abwesenheit: PMN zeigten sich wesentlich empfindlicher gegenüber der Toxizität von E-LDL als Makrophagen. Es ist denkbar, daß sie in die Läsion zwar einwandern, nach ihrem raschen Tod dort jedoch nicht mehr detektiert werden können. E-LDL aktivierte PMN, wie durch Superoxidbildung und Peroxidasefreisetzung gezeigt wurde. Sowohl Aktivierung als auch Toxizität wurden von den in E-LDL enthaltenen freien Fettsäuren verursacht, die eine direkte Schädigung der Zellmembran bewirkten. Die E-LDL-bedingte Freisetzung proinflammatorischer Substanzen aus PMN könnte ein Grund dafür sein, daß die Depletion dieser Zellen die Läsionsentwicklung hemmt.

Topological aspects of the human protein interaction network

It is currently widely accepted that the understanding of complex cell functions depends on an integrated network theoretical approach and not on an isolated view of the different molecular agents. Aim of this thesis was the examination of topological properties that mirror known biological aspects by depicting the human protein network with methods from graph- and network theory. The presented network is a partial human interactome of 9222 proteins and 36324 interactions, consisting of single interactions reliably extracted from peer-reviewed scientific publications. In general, one can focus on intra- or intermodular characteristics, where a functional module is defined as "a discrete entity whose function is separable from those of other modules". It is found that the presented human network is also scale-free and hierarchically organised, as shown for yeast networks before. The interactome also exhibits proteins with high betweenness and low connectivity which are biologically analyzed and interpreted here as shuttling proteins between organelles (e.g. ER to Golgi, internal ER protein translocation, peroxisomal import, nuclear pores import/export) for the first time. As an optimisation for finding proteins that connect modules, a new method is developed here based on proteins located between highly clustered regions, rather than regarding highly connected regions. As a proof of principle, the Mediator complex is found in first place, the prime example for a connector complex. Focusing on intramodular aspects, the measurement of k-clique communities discriminates overlapping modules very well. Twenty of the largest identified modules are analysed in detail and annotated to known biological structures (e.g. proteasome, the NFκB-, TGF-β complex). Additionally, two large and highly interconnected modules for signal transducer and transcription factor proteins are revealed, separated by known shuttling proteins. These proteins yield also the highest number of redundant shortcuts (by calculating the skeleton), exhibit the highest numbers of interactions and might constitute highly interconnected but spatially separated rich-clubs either for signal transduction or for transcription factors. This design principle allows manifold regulatory events for signal transduction and enables a high diversity of transcription events in the nucleus by a limited set of proteins. Altogether, biological aspects are mirrored by pure topological features, leading to a new view and to new methods that assist the annotation of proteins to biological functions, structures and subcellular localisations. As the human protein network is one of the most complex networks at all, these results will be fruitful for other fields of network theory and will help understanding complex network functions in general.