Alpha cluster structure in 16O.

The alpha cluster phenomenon in the light nuclei structure has been the subject of a longtime investigation since the proposal of the Ikeda diagrams, however the mechanism of the cluster formation is still not completely understood. In fact, if the clusters have a fairly rigid crystal-like or a gas-like structure remains an open question. The interpretation of the Hoyle state as an α condensate brought a renewed interest to this subject, in particular to resonances analogous to the Hoyle state. In this context the study of the experimental evolution of the α-cluster phenomenon through (6Li,d) transfer reactions has been performed in São Paulo. Particularly important are the regions around the nα thresholds where the α-cluster structure states are predicted. The resonant states around the 4α threshold in the nucleus 16O are the focus of the present contribution. The 12C(6Li,d)16O reaction was measured at a bombarding energy of 25.5 MeV employing the São Paulo Pelletron-Enge-Spectrograph facility and the nuclear emulsion detection technique. Resonant states above the α threshold were measured and an energy resolution of 15-30 keV allows to define states previously unresolved. The angular distributions of the absolute cross sections were determined in a range of 4-40 degree in the center of mass system and up to 17 MeV excitation energy. The upper limit for the resonance widths in the crucial region of the 4α threshold was obtained. These values revealed to be at least a factor three smaller than the ones previously reported in the literature, indicating that the α cluster structure information on this region should be revised.

Überexpression und Charakterisierung des extrazellulären Teils der humanen alpha-Sekretase ADAM10

„ÜBEREXPRESSION UND CHARAKTERISIERUNG DES EXTRAZELLULÄREN TEILS DER HUMANEN alpha-SEKRETASE ADAM10“ ALEXANDRA LEPTICH Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei enzymatisch aktive lösliche Proteinvarianten der humanen alpha-Sekretase ADAM10 in Insektenzellen exprimiert, gereinigt und charakterisiert. Dabei entsprach eine der löslichen ADAM10-Varianten dem extrazellulären Bereich des Typ-I-Membranproteins, d.h. ihr fehlte die Transmembran- und cytoplasmatische Domäne. Die zweite Variante stimmt mit einer im menschlichen Gehirn auf mRNA-Ebene nachgewiesenen Splicevariante überein, die zusätzlich noch durch das Fehlen der Cystein-reichen Domäne gekennzeichnet ist. Die alpha-Sekretase ADAM10 spielt eine wichtige Rolle bei der nicht-amyloidogenen Prozessierung des Amyloid-Vorläufer-Proteins (APP). Dabei erfolgt dessen Spaltung innerhalb der beta-Amyloidsequenz, so dass die Produktion von Abeta-Peptiden und damit die Bildung von Amyloid-Plaques während der Alzheimer’schen Erkrankung verhindert wird. Nach der Expression der beiden löslichen ADAM10-Proteine in Insektenzellen erfolgte die Reinigung der prozessierten und damit reifen Enzymform der jeweiligen ADAM10-Proteinvariante mittels Lektin-Affinitätschromatographie. Die anschließende Charakterisierung der beiden löslichen ADAM10-Proteine erfolgte durch einen auf HPLC-Analyse basierenden Enzymtest. Dabei wurden verschiedene sich von der beta-Amyloid-Sequenz ableitenden Peptidsubstrate in vitro eingesetzt, die zum einen den Aminosäuren 11-28 der Abeta-Sequenz, zum anderen dem kompletten Abeta40-Peptid entsprachen und damit die charakteristische alpha-Sekretasespaltstelle des Amyloid-Vorläufer-Proteins enthielten. Des Weiteren kamen jeweils entsprechende Peptidsubstrate zum Einsatz, die an den Positionen 21 und 22 der Abeta- Peptidsequenz vorkommenden Mutationen trugen. Die gewählten Abeta-Substrate konnten durch die löslichen Varianten der alpha-Sekretase ADAM10 an der alpha-Sekretasestelle gespalten werden. Dabei konnte bei den Abeta11-28-Peptiden deutlich die in der Literatur beschriebene Abhängigkeit der Spaltung von der a-helicalen Struktur des Substrats beobachtet werden, während bei den längeren Abeta40-Peptide diesbezüglich kein Zusammenhang hergestellt werden konnte. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass ADAM10 hauptsächlich als alpha-Sekretase wirkt, weniger als ein Abeta-degradierendes Enzym. Ferner konnte unter Verwendung entsprechender muriner und humaner Abeta-Peptide eine verstärkte Spaltung der murinen Substrate Abeta1-28 und Abeta1-40 durch den extrazellulären Teil von ADAM10 in vitro gezeigt werden. Dieser Versuch bestätigt die Annahme, dass es bei Nagetieren durch die Bevorzugung der nichtamyloidogenen Prozessierung von APP durch die alpha-Sekretase ADAM10 zu keiner Bildung von Amyloid-Plaques kommt. Ein Einfluss auf die Spaltung von membrangebundenem APP und damit der Bildung von neuroprotektivem sAPPalpha durch die löslichen ADAM10-Proteine konnte im Zellsystem nicht beobachtet werden. Vielmehr scheint hier die Membranverankerung von Enzym und Substrat eine wichtige Voraussetzung zu bilden. Des Weiteren konnten die löslichen ADAM10-Proteine durch ein für die Inhibierung von ADAM10 spezifische Hydroxamat-Derivat in ihrer enzymatischen Aktivität gehemmt werden. Die exprimierten ADAM10-Proteine weisen die charakteristischen Eigenschaften der alpha-Sekretase ADAM10 auf, wobei deutlich wurde, dass das Fehlen der Cystein-reichen Domäne keinen Einfluss auf die Fähigkeit der katalytischen Domäne zur Substrat- und Inhibitorbindung hatte. Auch die Stabilität des Enzyms wurde durch das Fehlen der Domäne nicht negativ beeinträchtigt. Eine wichtige Aufgabe stellt nun der Nachweis der löslichen ADAM10-Proteine sowie die Identifizierung ihrer potentiellen Substrate und deren Lokalisation in vivo dar.

Bioverkapselung lebender Bakterien (Escherichia coli) mit Poly-(Silicat) nach Transformation mit dem Silicatein-alpha-Gen

Die Bioverkapselung ist eine faszinierende Methode, um biologische Materialien einschließlich Zellen in Siliziumdioxid, Metalloxiden oder hybriden Sol-Gel-Polymeren zu immobilisieren. Bisher wurde nur die Sol-Gel-Vorläufertechnologie genutzt, um Bakterien- oder Hefezellen in Siliziumdioxid zu immobilisieren. Hierfür wurden verschiedene Reagenzien als wässrige Vorläufer getestet, um poly(Silicate) auf Biomolekülen (Bhatia et al., 2000) oder Zellen (Liu und Chen 1999; Coradin und Livage, 2007) zu bilden. Einer der erfolgreichsten bisherigen Methoden verwendet eine Mischung aus Silicaten und kolloidalem Silica. Diese initialen Vorläufer werden durch die Zugabe von Salzsäure neutralisiert, was die Gelbildung fortschreiten lässt und die Verkapselung von Bakterien in einem Silica-Netzwerk zur Folge hat (Nassif et al., 2003). Mit der Entdeckung von Silicatein, einem Enzym, das aus Demospongien isoliert wurde und die Bildung von poly(Silicat) katalysiert, wurde es möglich, poly(Silicat) unter physiologischen Bedingungen zu synthetisieren. Silicatein wurde rekombinant in E. coli hergestellt und ist in der Lage, bei Raumtemperatur, neutralem pH-Wert und in wässrigen Puffersystemen aus Siliziumalkoxiden poly(Silicat) zu bilden (Krasko et al., 2000; Müller et al., 2007b; Zhou et al., 1999). In vivo katalysiert Silicatein die Synthese der Silicathülle der Schwamm-Spiculae (Skelettelemente; Müller et al., 2005b; Müller et al., 2007a; Müller et al., 2007b; Schröder et al., 2007a). Dieses Biosilica wurde in Form von Silica-Nanospheren mit Durchmessern zwischen 100 nm und 250 nm organisiert vorgefunden (Pisera 2003; Tahir et al., 2005). Mit dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass Escherichia coli erfolgreich mit dem Silicatein-Gen transformiert werden kann. Das Level der Proteinexpression kann in Anwesenheit von Isopropyl-β-D-thiogalaktopyranosid (IPTG) effizient erhöht werden, indem man die Bakterienzellen gleichzeitig mit Kieselsäure inkubiert. Dieser Effekt konnte sowohl auf Ebene der Synthese des rekombinanten Proteins durch Western Blot als auch durch Immunfluoreszenzmikroskopie nachgewiesen werden. Das heterolog produzierte Silicatein besitzt enzymatische Aktivität und kann die Polymerisation von Kieselsäure katalysieren. Dies konnte sowohl durch Färbung mit Rhodamin123, als auch durch Reaktion der nicht polymerisierten, freien Kieselsäure mit dem ß-Silicomolybdato-Farbsystem (Silicomolybdänblau) nachgewiesen werden. Elektronenmikroskopische Untersuchungen zeigten, dass nur die silicateinexprimierenden Bakterien während des Wachstums in Anwesenheit von Kieselsäure eine viskose Hülle um Zelle herum bilden. Ebenfalls konnte gezeigt werden, dass Silicatein-α aus Suberites domuncula nach Transformation in E. coli an die Zelloberfläche dieser Zellen transportiert wurde und dort seine enzymatische Funktion beibehielt. Die Silicathülle wurde mittels Raster-Elektronenmikroskopie (REM) analysiert. Die Bakterien, die Silicatein exprimierten und poly(Silicat) an ihrer Oberfläche synthetisierten, zeigten die gleichen Wachstumsraten wie die Bakterien, die das Gen nicht enthielten. Schlussfolgernd lässt sich sagen, dass die silicateinvermittelte Verkapselung von Bakterien mit poly(Silicat) die Bandbreite der Anwendung von Bakterien für die Produktion von rekombinanten Proteinen verbessern, erweitern und optimieren könnte.

[Swiss registry for TNF-alpha blockers in children and adolescents with rheumatological diseases]

We created a registry to evaluate long term outcome, efficacy and adverse events for children treated wit TNF-alpha inhibitors in Switzerland. 106 patients (68 female/38 male) were included. 61 patients were treated with Etanercept (Enbrel) and 45 with Infliximab (Remicade). Concomitant treatment at baseline included corticosteroids in 26% and Methotrexate in 75% of the patients. Subjective disease activity three months after initiation of TNF-alpha was better in 81%, worse in 4% and stable in 15% of the patients. In total 24 adverse events in 21 patients were reported. Treatment with TNF-alpha inhibitors seems to be safe and effective for children and adolescents with rheumatologic diseases.

Targeted alpha-radionuclide therapy of functionally critically located gliomas with 213Bi-DOTA-[Thi8,Met(O2)11]-substance P: a pilot trial

Functionally critically located gliomas represent a challenging subgroup of intrinsic brain neoplasms. Standard therapeutic recommendations often cannot be applied, because radical treatment and preservation of neurological function are contrary goals. The successful targeting of gliomas with locally injected beta radiation-emitting (90)Y-DOTAGA-substance P has been shown previously. However, in critically located tumours, the mean tissue range of 5 mm of (90)Y may seriously damage adjacent brain areas. In contrast, the alpha radiation-emitting radionuclide (213)Bi with a mean tissue range of 81 microm may have a more favourable toxicity profile. Therefore, we evaluated locally injected (213)Bi-DOTA-substance P in patients with critically located gliomas as the primary therapeutic modality.

Dose-response effect of interleukin (IL)-1beta, tumour necrosis factor (TNF)-alpha, and interferon-y on the in vitro production of epithelial neutrophil activating peptide-78 (ENA-78), IL-8, and IL-6 by human endometrial stromal cells

The production of epithelial neutrophil activating peptide-78 (NA-78) and the interleukins IL-8 and IL-6 by endometrial stromal cells is stimulated by pro-inflammatory interleukin-1 (IL-1) and tumour necrosis factor-α (TNF-α). IL-8 is suggested to play a role in the pathogenesis of endometriosis, and in these women the peritoneal fluid concentrations of ENA-78 and IL-8 are increased. TNF-α has been tested together with interferon-γ because of their cooperative stimulation of IL-6. The release of IL-8, however, is inhibited with increasing interferon levels. The aim of the study was the analysis of the production of ENA-78, IL-6 and IL-8 by cultured human endometrial stromal cells in the presence of varying concentrations of IL-1β, TNF-α, and interferon-γ.

Function of liver activation-regulated chemokine/CC chemokine ligand 20 is differently affected by cathepsin B and cathepsin D processing

Chemokine processing by proteases is emerging as an important regulatory mechanism of leukocyte functions and possibly also of cancer progression. We screened a large panel of chemokines for degradation by cathepsins B and D, two proteases involved in tumor progression. Among the few substrates processed by both proteases, we focused on CCL20, the unique chemokine ligand of CCR6 that is expressed on immature dendritic cells and subtypes of memory lymphocytes. Analysis of the cleavage sites demonstrate that cathepsin B specifically cleaves off four C-terminally located amino acids and generates a CCL20(1-66) isoform with full functional activity. By contrast, cathepsin D totally inactivates the chemotactic potency of CCL20 by generating CCL20(1-55), CCL20(1-52), and a 12-aa C-terminal peptide CCL20(59-70). Proteolytic cleavage of CCL20 occurs also with chemokine bound to glycosaminoglycans. In addition, we characterized human melanoma cells as a novel CCL20 source and as cathepsin producers. CCL20 production was up-regulated by IL-1alpha and TNF-alpha in all cell lines tested, and in human metastatic melanoma cells. Whereas cathepsin D is secreted in the extracellular milieu, cathepsin B activity is confined to cytosol and cellular membranes. Our studies suggest that CCL20 processing in the extracellular environment of melanoma cells is exclusively mediated by cathepsin D. Thus, we propose a model where cathepsin D inactivates CCL20 and possibly prevents the establishment of an effective antitumoral immune response in melanomas.

Structure and binding kinetics of three different human CD1d-alpha-galactosylceramide-specific T cell receptors

Invariant human TCR Valpha24-Jalpha18+/Vbeta11+ NKT cells (iNKT) are restricted by CD1d-alpha-glycosylceramides. We analyzed crystal structures and binding characteristics for an iNKT TCR plus two CD1d-alpha-GalCer-specific Vbeta11+ TCRs that use different TCR Valpha chains. The results were similar to those previously reported for MHC-peptide-specific TCRs, illustrating the versatility of the TCR platform. Docking TCR and CD1d-alpha-GalCer structures provided plausible insights into their interaction. The model supports a diagonal orientation of TCR on CD1d and suggests that complementarity determining region (CDR)3alpha, CDR3beta, and CDR1beta interact with ligands presented by CD1d, whereas CDR2beta binds to the CD1d alpha1 helix. This docking provides an explanation for the dominant usage of Vbeta11 and Vbeta8.2 chains by human and mouse iNKT cells, respectively, for recognition of CD1d-alpha-GalCer.

Evidence that N-acetylcysteine inhibits TNF-alpha-induced cerebrovascular endothelin-1 upregulation via inhibition of mitogen- and stress-activated protein kinase

N-acetylcysteine (NAC) is neuroprotective in animal models of acute brain injury such as caused by bacterial meningitis. However, the mechanism(s) by which NAC exerts neuroprotection is unclear. Gene expression of endothelin-1 (ET-1), which contributes to cerebral blood flow decline in acute brain injury, is partially regulated by reactive oxygen species, and thus a potential target of NAC. We therefore examined the effect of NAC on tumor necrosis factor (TNF)-alpha-induced ET-1 production in cerebrovascular endothelial cells. NAC dose dependently inhibited TNF-alpha-induced preproET-1 mRNA upregulation and ET-1 protein secretion, while upregulation of inducible nitric oxide synthase (iNOS) was unaffected. Intriguingly, NAC had no effect on the initial activation (i.e., IkappaB degradation, nuclear p65 translocation, and Ser536 phosphorylation) of NF-kappaB by TNF-alpha. However, transient inhibition of NF-kappaB DNA binding suggested that NAC may inhibit ET-1 upregulation by inhibiting (a) parallel pathway(s) necessary for full transcriptional activation of NF-kappaB-mediated ET-1 gene expression. Similar to NAC, the MEK1/2 inhibitor U0126, the p38 inhibitor SB203580, and the protein kinase inhibitor H-89 selectively inhibited ET-1 upregulation without affecting nuclear p65 translocation, suggesting that NAC inhibits ET-1 upregulation via inhibition of mitogen- and stress-activated protein kinase (MSK). Supporting this notion, cotreatment with NAC inhibited the TNF-alpha-induced rise in MSK1 and MSK2 kinase activity, while siRNA knock-down experiments showed that MSK2 is the predominant isoform involved in TNF-alpha-induced ET-1 upregulation.

Tumor necrosis factor-alpha: alternative role as an inhibitor of osteoclast formation in vitro

TNFalpha is known to stimulate the development and activity of osteoclasts and of bone resorption. The cytokine was found to mediate bone loss in conjunction with inflammatory diseases such as rheumatoid arthritis or chronic aseptic inflammation induced by wear particles from implants and was suggested to be a prerequisite for the loss of bone mass under estrogen deficiency. In the present study, the regulation of osteoclastogenesis by TNFalpha was investigated in co-cultures of osteoblasts and bone marrow or spleen cells and in cultures of bone marrow and spleen cells grown with CSF-1 and RANKL. Low concentrations of TNFalpha (1 ng/ml) caused a >90% decrease in the number of osteoclasts in co-cultures, but did not affect the development of osteoclasts from bone marrow cells. In cultures with p55TNFR(-/-) osteoblasts and wt BMC, the inhibitory effect was abrogated and TNFalpha induced an increase in the number of osteoclasts in a dose-dependent manner. Osteoblasts were found to release the inhibitory factor(s) into the culture supernatant after simultaneous treatment with 1,25(OH)(2)D(3) and TNFalpha, this activity, but not its release, being resistant to treatment with anti-TNFalpha antibodies. Dexamethasone blocked the secretion of the TNFalpha-dependent inhibitor by osteoblasts, while stimulating the development of osteoclasts. The data suggest that the effects of TNFalpha on the differentiation of osteoclast lineage cells and on bone metabolism may be more complex than hitherto assumed and that these effects may play a role in vivo during therapies for inflammatory diseases.