Analysen zur Expression proinflammatorischer Mediatoren in humanen Zellkulturmodellen und murinen Tiermodellen chronisch-inflammatorischer Erkrankungen

Die humane induzierbare NO-Synthase (iNOS) spielt bei zahlreichen Erkrankungen wie Asthma, Krebs und der rheumatoiden Arthritis eine entscheidende Rolle. Durch Fehlregulation der iNOS-Expression kommt es häufig zu massiven Gewebeschädigungen. Aus diesem Grund ist es wichtig die Mechanismen der Genregulation der iNOS-Expression zu verstehen. Bei Affinitätschromatographie-Analysen wurde das zytosolische PolyA-bindende Protein (PABP) als direkter Interaktionspartner der 3´UTR der humanen iNOS identifiziert. Weitere Bindungsanalysen konnten eine spezifische Bindestelle für PABP in der 5´UTR und zwei Bindestellen im AU-reichen Bereich der 3´UTR der humanen iNOS nachweisen. Eine siRNA-mediierte Herabregulation von PABP mit Hilfe der stabilen Expression spezifischer siRNAs in DLD-1 Zellen (siPABP Zellen) zeigte eine signifikant verringerte Expression der humanen iNOS und damit einhergehend eine verringerte NO-Produktion nach Zytokinstimulation. Promotoranalysen zeigten keine Veränderung der Induzierbarkeit des humanen 16 kb iNOS-Promotors in siPABP Zellen. RNA-Stabilitätsanalysen zeigten einen verstärkten Abbau der iNOS-mRNA in diesen Zellen, so dass davon auszugehen ist, dass die Regulation der humanen iNOS über die mRNA-Stabilität erfolgt. Reportergen-Analysen mit Plasmiden, welche die 5’ und/oder 3’UTR Sequenzen der humanen iNOS mit den identifizierten PABP-Bindestellen oder Mutationen in diesen Bindestellen enthielten, zeigten, dass PABP die iNOS-mRNA über die 5´UTR stabilisiert und anscheinend über die 3´UTR einen destabilisierenden Effekt auf die mRNA ausübt. Ebenfalls scheint PABP über die 3’UTR dieTranslation der iNOS mRNA zu hemmen. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass PABP, über seine allgemeinen Funktionen hinaus, eine spezifische Rolle in der Regulation der Expression der humanen iNOS einnimmt.rnDie rheumatoide Arthritis (RA) ist eine chronisch entzündliche Autoimmunerkrankung, welche überwiegend die peripheren Gelenke der Hände und Füße betrifft. Die aktuellen Therapiemöglichkeiten sind immer noch mit einer Vielzahl von Nebenwirkungen behaftet und führen nicht zur vollständigen Remission der Erkrankung, so dass die Entwicklung neuer Medikamente unerlässlich ist. In dieser Arbeit wurden die antiinflammatorischen Substanzen Gallielalacton (Gal) und Oxacyclododecindion (Oxa) im Mausmodell der kollagen-induzierten Arthritis (CIA) getestet. Leider waren beide Substanzen nicht in der Lage die Symptome der CIA zu vermindern, obwohl beide im Modell der LPS-induzierten akuten Entzündung die Expression proinflammatorischer Mediatoren senken konnten. Die Substanz S-Curvularin (SC) hat sich im CIA-Modell bereits bewährt und wurde in dieser Arbeit weiter untersucht. SC war in der Lage die Expression knorpel- und knochendestruktiver Markergene signifikant zu verrindern. rnIn der vorliegenden Arbeit wurden neue microRNAs identifiziert, die in der Pathogenese der CIA eine Dysregulation zeigen. Die Expression dieser microRNAs wurde von SC wieder auf das Normalniveau gebracht, so dass SC eine vielversprechende Substanz in der Therapie chronisch inflammatorische Erkrangungen sein könnte. Die neu identifizierten CIA-relevanten microRNAs könnten als neueRA-Marker oder als Zielstrukturen für neue Medikamente dienen.rn

Charakterisierung und funktionelle Analyse verschiedener Isoformen von Clusterin (Apolipoprotein J)

Clusterin (CLU), auch bekannt unter dem Namen Apolipoprotein J (ApoJ), wird von Zellen als hetreodimeres Glykoprotein exprimiert und in den extrazellulären Raum sezerniert. Es wird daher auch als sezerniertes CLU (sCLU) bezeichnet. Neben sCLU sind auch nicht-sezernierte Isoformen von CLU bekannt, die in der vorliegenden Arbeit erforscht wurden. Ziel dabei war es, die Expression, die Biogenese, sowie die Funktion dieser Proteine zu ergründen. Nicht-sezernierte CLU-Formen werden ausschließlich von Zellen exprimiert, die zuvor einer Stresssituation ausgesetzt wurden. Dies konnte insbesondere durch Kultur verschiedener Zelllinien bei erhöhter Temperatur oder durch Behandlung mit dem Proteasominhibitor MG 132 demonstriert werden, worauf neben sCLU auch 50 kDa bzw. 45 kDa große, nicht-sezernierte CLU-Proteine in geringen Mengen exprimiert wurden. Bezüglich der Biogenese dieser Proteine wurden mehrere Hypothesen bzw. Mechanismen diskutiert und in dieser Arbeit untersucht: alternative Translationsstartpunkte auf verschiedenen mRNAs, alternatives Splicing einzelner mRNAs sowie Retrotranslokation oder Mistranslokation von sCLU-Vorläuferproteinen. Um die Hypothesen eruieren zu können, musste zuerst eine Expressionsanalyse der bekannten CLU-mRNAs durchgeführt werden. Über 5’-RACE, semi-quantitative und quantitative PCRs wurde die Expression von vier CLU-mRNAs sowie deren Induktion auf Zellstress hin festgestellt. Variante 1 (BP211675) ist die dominante CLU-mRNA und macht über 99,5 % an CLU-mRNA in unbehandelten sowie in gestressten Zellen aus. Des Weiteren sind geringste Mengen der mRNA-Varianten 2 und 3 (NR_038335.1 und NR_045494.1) detektiert worden, deren Sequenzen sich lediglich in ihrem alternativen Exon 1 von Variante 1 unterscheiden. Schließlich konnte die Expression von Variante 1 [Δex2] festgestellt werden, welcher durch alternatives Splicing, i.e. Exon-skipping, das Exon 2 mit der ER-Signalsequenz-codierenden Region (SSCR) fehlt. HEK 293-Zellen, die transient mit je einer der rekombinanten CLU-mRNAs in Form rekombinanter cDNA transfiziert wurden, exprimierten neben großen Mengen sCLU auch geringe Mengen an den nicht-sezernierten CLU-Isoformen. Die anschließend durchgeführten in vitro Mutagenesen belegen, dass alle Isoformen ausgehend von distinkten Translationsstartpunkten aus synthetisiert werden. CLU1-449 (50 kDa) wird als prä-Proprotein von sCLU ausgehend von einem Startcodon auf Exon 2 unmittelbar vor der SSCR translatiert. Unter Zellstress-Bedingungen kann es zu einer Mistranslokation während der co-translationalen Translokation kommen, sodass Teile von CLU1-449 im Cytosol akkumulieren. CLU21-449 (50 kDa) wird ausgehend von einem CUG-Startcodon downstream der SSCR über interne Translationsinitiation gebildet. Analoges gilt für CLU34-449 (45 kDa), welches von einem AUG-Startcodon auf Exon 3 translatiert wird. CLU34-449 ist außerdem die einzige CLU-Form die von Variante 1 [Δex2] codiert wird. Somit konnten drei der in der Literatur postulierten Mechanismen zur Ent-stehung nicht-sezernierter CLU-Isoformen in gestressten Zellen verifiziert werden. Die Mistranslokation von sCLU-Vorläuferproteinen, welche entscheidend zum Auftreten der nicht-sezernierten CLU-Formen beiträgt, die Alternative Translationsinitiation an distinkten Startcodons sowie das alternative Splicing von CLU-mRNA-Variante 1. Weiterführende Experimente bestätigten, dass alle nicht-sezernierten CLU-Isoformen im Cytosol der Zellen lokalisiert sind und keine Glykosylierungen tragen. Somit konnte ein weiterer, in der Literatur kontrovers diskutierter Punkt bezüglich dieser Proteine geklärt werden. Abschließend wurde die physiologische Funktion der einzelnen CLU-Isoformen analysiert. Dabei zeigte sich, dass ausschließlich sCLU eine Chaperonaktivität zukommt, die es ermöglicht, durch Hitze denaturierte Zielproteine in Lösung zu halten. Diese Funktion konnte nicht für die cytosolischen Iso¬formen bestätigt werden. Weiterhin konnte keine Auswirkung einzelner CLU-Formen auf die intrinsische Apoptose oder auf den NF κB-vermittelten Signaltransduktionsweg festgestellt werden, obgleich entsprechende Einflüsse von anderen Arbeitsgruppen postuliert wurden. Die hier gemachten Beobachtungen werfen daher die Frage auf, ob den nicht-sezernierten, cytosolischen CLU-Isoformen überhaupt eine physiologische Funktion zukommt und stellen aktuelle Hypothesen bezüglich der Rolle von CLU bei pathophysiologischen Prozessen infrage.

RAB3GAP1 und RAB3GAP2 (RAB3 GTPase-activating Protein 1/2) beeinflussen die Autophagie in C. elegans und humanen Zellen

Die Proteinhomöostase wird in der Zelle von drei Stoffwechselwegen reguliert: den molekularen Chaperonen, dem Ubiquitin-Proteasom-System und dem autophagosomalen Abbauweg. Die (Makro)Autophagie verpackt und transportiert zytosolische Komponenten in Autophagosomen zu den Lysosomen, wo sie abgebaut werden. Eine Störung dieses Abbauwegs wirkt auf die Proteostase.rnIn dieser Dissertation wurde C. elegans als Modellorganismus zur Erforschung von Proteinstabilität genutzt. In einer RNAi-vermittelten Proteostase-Analyse von Chromosom I und ausgewählter zusätzlicher Gene wurde ein Wurmstamm, der ein Luc::GFP-Konstrukt im Muskel exprimiert, genutzt. Dieses Reporterprotein aggregiert unter Hitzestressbedingungen und diese Aggregation kann durch Modulatoren der Proteostase beeinflusst werden. Dabei wurden mögliche neue Faktoren der Proteinhomöostase entdeckt. Durch weitere Experimente bei denen die Aggregation von PolyQ35::YFP im AM140-System, der Paralyse-Phänotyp und die Akkumulation Thioflavin S-gefärbter Aggregate von Aβ42 im CL2006-Wurmstamm und die Effekte auf die Autophagie mittels eines GFP::LGG1-Konstrukt analysiert wurden, konnten rbg-1 und rbg-2 als neue Modulatoren der Proteinhomöostase, insbesondere der Autophagie, identifiziert werden.rnIm Säuger bilden beide Orthologe dieser Gene, RAB3GAP1 und RAB3GAP2 den heterodimeren RAB3GAP-Komplex, der bisher nur bekannt war für die Stimulation der Umwandlung der GTP-gebundenen aktiven Form zur GDP-gebundenen inaktiven Form der RAB GTPase RAB3. In Immunoblot-Analysen und mikroskopischen Darstellungen im Säugersystem konnte gezeigt werden, dass die Effekte auf die Proteostase über den autophagosomalen Abbauweg wirken. RAB3GAP1/2 wirken als positive Stimulatoren, wenn die Lipidierung von LC3-I und der autophagische Flux von LC3-II und p62/SQSTM1 betrachtet werden. Diese Effekte werden aber nicht über die RAB GTPase RAB3 vermittelt. Die Proteine FEZ1 und FEZ2 haben einen antagonistischen Effekt auf die Autophagie und wenn alle vier Komponenten RAB3GAP1, RAB3GAP2, FEZ1 und FEZ2 zusammen herunter- oder hochreguliert werden, heben sich diese Effekte auf. In Co-Immunopräzipitationen und proteomischen Analysen konnte keine direkte Interaktion zwischen dem RAB3GAP-Komplex und FEZ1/2 oder zu anderen Autophagie-Genen nachgewiesen werden.rnHier konnte der RAB3GAP-Komplex funktionell mit Proteostase und Autophagie in C. elegans und Säugerzellen assoziiert werden. Dieser Komplex zeigt Einflüsse auf die autophagosomale Biogenese indem sie die Proteostase und die Bildung von (prä)autophagosomalen Strukturen in C. elegans und die Lipidierung von LC3 und damit den autophagischen Flux der Autophagiesubstrate LC3-II und p62/SQSTM1 in Säugerzellen beeinflusst. Darüber hinaus wirkt RAB3GAP der komplexen Autophagie-Unterdrückung durch FEZ1 und FEZ2 entgegen. Somit konnte gezeigt werden, dass RAB3GAP als neuartiger Faktor auf die autophagosomale Biogenese und somit auf die Proteostase wirkt.rn

Bedeutung von allelen Varianten des Hexose-Transporters Hxt3p und der Hexokinasen Hxk1p und Hxk2p für Aufnahme und Verwertung von Glucose und Fructose durch Weinhefen

In Hinsicht darauf, dass sich S. cerevisiae-Stämme im Laufe der Domestizierung und Anpassung an verschiedene Habitate genetisch verändert haben, wurde in dieser Arbeit eine repräsentative Auswahl von Labor-, kommerziellen und in der Natur vorkommenden Saccharomyces-Stämmen und ihren Interspezies-Hybriden auf die Verbreitung alleler Varianten der Hexokinase-Gene HXK1 und HXK2 getestet. Von den Hexose-Transportern stand Hxt3p im Mittelpunkt, da seine essentielle Rolle bei der Vergärung von Glucose und Fructose bereits belegt wurde.rnIn dieser Arbeit wurde gezeigt, dass es bedeutende Unterschiede in der Vergärung von Glucose und Fructose zwischen Weinhefen der Gattung Saccharomyces gibt, die z.T. mit Struktur-Varianten des Hexose-Transporter Hxt3p korrelieren. rnInsgesamt 51 Hefestämme wurden auf ihre allele Variante des HXT3-Gens untersucht. Dabei haben sich drei Hauptgruppen (die Fermichamp®-Typ Gruppe, Bierhefen und Hybrid-Stämme) mit unterschiedlichem HXT3-Allel ergeben. Im Zusammenhang mit der Weinherstellung wurden signifikante Nukleotid-Substitutionen innerhalb des HXT3-Gens der robusten S. cerevisiae-Stämme (wie z.B. Sekthefen, kommerzielle Starterkulturen) und Hybrid-Stämmen festgestellt. Diese Hefen zeichneten sich durch die Fähigkeit aus, den Most trotz stressigen Umwelt-Bedingungen (wie hohe Ethanol-Konzentration, reduzierter Ammonium-Gehalt, ungünstiges Glucose:Fructose-Verhältnis) zu vergären. rnDie Experimente deuten darauf hin, dass die HXT3-Allel-Variante des als Starterkultur verwendbaren Stammes Fermichamp®, für den verstärkten Fructose-Abbau verantwortlich ist. Ein gleiches Verhalten der Stämme mit dieser Allel-Variante wurde ebenfalls beobachtet. Getestet wurden die S. cerevisiae-Stämme Fermichamp® und 54.41, die bezüglich Hxt3p-Aminosäuresequenz gleich sind, gegenüber zwei S. cerevisiae-Stämmen mit dem HXT3-Standard-Alleltyp Fermivin® und 33. Der Unterschied in der Hexose-Verwertung zwischen Stämmen mit Fermichamp®- und Standard-Alleltyp war in der Mitte des Gärverlaufs am deutlichsten zu beobachten. Beide Gruppen, sowohl mit HXT3 Fermichamp®- als auch Fermivin®-Alleltyp vergoren die Glucose schneller als die Fructose. Der Unterschied aber zwischen diesen HXT3-Alleltypen bei der Zucker-Verwertung lag darin, dass der Fermichamp®-Typ eine kleinere Differenz in der Abbau-Geschwindigkeit der beiden Hexosen zeigte als der Fermivin®-Typ. Die Zuckeraufnahme-Messungen haben die relativ gute Fructose-Aufnahme dieser Stämme bestätigt.rnEbenfalls korrelierte der fructophile Charakter des Triple-Hybrides S. cerevisiae x S. kudriavzevii x S. bayanus-Stamm HL78 in Transportexperimenten mit verstärkter Aufnahme von Fructose im Vergleich zu Glucose. Insgesamt zeigte dieser Stamm ähnliches Verhalten wie die S. cerevisiae-Stämme Fermichamp® und 54.41. rnIn dieser Arbeit wurde ein Struktur-Modell des Hexose-Transporters Hxt3p erstellt. Als Basis diente die zu 30 % homologe Struktur des Proton/Xylose-Symporters XylE aus Escherichia coli. Anhand des Hxt3p-Modells konnten Sequenzbereiche mit hoher Variabilität (Hotspots) in drei Hxt3p-Isoformen der Hauptgruppen (die Fermichamp®-Typ Gruppe, Bierhefen und Hybrid-Stämme) detektiert werden. Diese signifikanten Aminosäure-Substitutionen, die eine mögliche Veränderung der physikalischen und chemischen Eigenschaften des Carriers mit sich bringen, konzentrieren sich auf drei Bereiche. Dazu gehören die Region zwischen den N- und C-terminalen Domänen, die cytosolische Domäne und der Outside-Loop zwischen Transmembranregion 9 und Transmembranregion 10. rnObwohl die Transportmessungen keinen Zusammenhang zwischen Stämmen mit unterschiedlichen HXT3-Allelen und ihrer Toleranz gegenüber Ethanol ergaben, wurde ein signifikanter Anstieg in der Zuckeraufnahme nach vorheriger 24-stündiger Inkubation mit 4 Vol% Ethanol bei den Teststämmen beobachtet. rnInsgesamt könnten allele Varianten von HXT3-Gen ein nützliches Kriterium bei der Suche nach robusten Hefen für die Weinherstellung oder für andere industrielle Anwendungen sein. Die Auswirkung dieser Modifikationen auf die Struktur und Effizienz des Hexose-Transporters, sowie der mögliche Zusammenhang mit Ethanol-Resistenz müssen weiter ausführlich untersucht werden. rnEin Zusammenhang zwischen den niedrig variablen Allel-Varianten der Hexokinase-Gene HXK1 und HXK2 und dem Zucker-Metabolismus wurde nicht gefunden. Die Hexokinasen der untersuchten Stämme wiesen allerdings generell eine signifikante geringere Affinität zu Fructose im Vergleich zu Glucose auf. Hier liegt sicherlich eine Hauptursache für den Anstieg des Fructose:Glucose-Verhältnisses im Laufe der Vergärung von Traubenmosten.rn

Skeletal muscle (1) H MRSI before and after prolonged exercise. II. visibility of free carnitine

Carnitine (Car) buffers excess acetyl-CoA through the formation of acetylCar (AcCar). AcCar's acetyl group (AG-AcCar) gives rise to a peak at 2.13 ppm in ¹H MR spectra of skeletal muscle, whereas the trimethylammonium (TMA) groups of both, AcCar and Car, are thought to contribute to the TMA peak at 3.23 ppm. Surprisingly, in previous studies both resonances, AG-AcCar and TMA, increased after exercise. The aim of this study was to assess if the exercise-related TMA increase correlated with AcCar production. Magnetic resonance spectroscopic imaging (pulse repetition time/echo time = 1200/35 ms) was performed before and after prolonged exercise in the lower leg and thigh of eight runners and eight cyclists, respectively. TMA and AG-AcCar increased after exercise (P < 0.001). TMA's increase correlated with the AG-AcCar increase (R² = 0.73, P < 0.001, lower leg; R² = 0.28, P < 0.001, thigh). The correlation of ΔTMA with ΔAG-AcCar suggests that the TMA increase is due to AcCar formation. As total Car (Car + AcCar) remains unchanged with exercise, these findings suggest that the contribution of free Car to the TMA peak is limited and, therefore, is partly invisible in muscle ¹H MR spectra. This indicates that the biochemically relevant cytosolic content of free Car is considerably lower than the overall concentration determined by radioisotopic assays, a potentially important result with respect to regulation of substrate oxidation.

Ginger phenylpropanoids inhibit IL-1beta and prostanoid secretion and disrupt arachidonate-phospholipid remodeling by targeting phospholipases A2

The rhizome of ginger (Zingiber officinale) is employed in Asian traditional medicine to treat mild forms of rheumatoid arthritis and fever. We have profiled ginger constituents for robust effects on proinflammatory signaling and cytokine expression in a validated assay using human whole blood. Independent of the stimulus used (LPS, PMA, anti-CD28 Ab, anti-CD3 Ab, and thapsigargin), ginger constituents potently and specifically inhibited IL-1β expression in monocytes/macrophages. Both the calcium-independent phospholipase A(2) (iPLA(2))-triggered maturation and the cytosolic phospholipase A(2) (cPLA(2))-dependent secretion of IL-1β from isolated human monocytes were inhibited. In a fluorescence-coupled PLA(2) assay, most major ginger phenylpropanoids directly inhibited i/cPLA(2) from U937 macrophages, but not hog pancreas secretory phospholipase A(2). The effects of the ginger constituents were additive and the potency comparable to the mechanism-based inhibitor bromoenol lactone for iPLA(2) and methyl arachidonyl fluorophosphonate for cPLA(2), with 10-gingerol/-shogaol being most effective. Furthermore, a ginger extract (2 μg/ml) and 10-shogaol (2 μM) potently inhibited the release of PGE(2) and thromboxane B2 (>50%) and partially also leukotriene B(4) in LPS-stimulated macrophages. Intriguingly, the total cellular arachidonic acid was increased 2- to 3-fold in U937 cells under all experimental conditions. Our data show that the concurrent inhibition of iPLA(2) and prostanoid production causes an accumulation of free intracellular arachidonic acid by disrupting the phospholipid deacylation-reacylation cycle. The inhibition of i/cPLA(2), the resulting attenuation of IL-1β secretion, and the simultaneous inhibition of prostanoid production by common ginger phenylpropanoids uncover a new anti-inflammatory molecular mechanism of dietary ginger that may be exploited therapeutically.

Mitochondrial tRNA import and its consequences for mitochondrial translation

The mitochondrial genomes of most eukaryotes lack a variable number of tRNA genes. This lack is compensated for by import of a small fraction of the corresponding cytosolic tRNAs. There are two broad mechanisms for the import of tRNAs into mitochondria. In the first one, the tRNA is coimported together with a mitochondrial precursor protein along the protein import pathway. It applies to the yeast tRNA(Lys) and has been elucidated in great detail. In the second more vaguely defined mechanism, which is mainly found in plants and protozoa, tRNAs are directly imported independent of cytosolic factors. However, results in plants indicate that direct import of tRNAs may nevertheless require some components of the protein import machinery. All imported tRNAs in all systems are of the eukaryotic type but need to be functionally integrated into the mitochondrial translation system of bacterial descent. For some tRNAs, this is not trivial and requires unique evolutionary adaptations.

Synthesis, binding and cellular uptake properties of oligodeoxynucleotides containing cationic bicyclo-thymidine residues

The synthesis and incorporation into oligodeoxynucleotides of two novel derivatives of bicyclothymidine carrying a cationic diaminopropyl or lysine unit in the C(6′)-β position is described. Compared to unmodified DNA these oligonucleotides show Tm-neutral behavior when paired against complementary DNA and are destabilizing when paired against RNA. Unaided uptake experiments of a decamer containing five lys-bcT units into HeLa and HEK293T cells showed substantial internalization with mostly cytosolic distribution which was not observed in the case of an unmodified control oligonucleotide.

Absence of the calcium-binding protein calretinin, not of calbindin D-28k, causes a permanent impairment of murine adult hippocampal neurogenesis

Calretinin (CR) and calbindin D-28k (CB) are cytosolic EF-hand Ca(2+)-binding proteins and function as Ca(2+) buffers affecting the spatiotemporal aspects of Ca(2+) transients and possibly also as Ca(2+) sensors modulating signaling cascades. In the adult hippocampal circuitry, CR and CB are expressed in specific principal neurons and subsets of interneurons. In addition, CR is transiently expressed within the neurogenic dentate gyrus (DG) niche. CR and CB expression during adult neurogenesis mark critical transition stages, onset of differentiation for CR, and the switch to adult-like connectivity for CB. Absence of either protein during these stages in null-mutant mice may have functional consequences and contribute to some aspects of the identified phenotypes. We report the impact of CR- and CB-deficiency on the proliferation and differentiation of progenitor cells within the subgranular zone (SGZ) neurogenic niche of the DG. Effects were evaluated (1) two and four weeks postnatally, during the transition period of the proliferative matrix to the adult state, and (2) in adult animals (3 months) to trace possible permanent changes in adult neurogenesis. The absence of CB from differentiated DG granule cells has no retrograde effect on the proliferative activity of progenitor cells, nor affects survival or migration/differentiation of newborn neurons in the adult DG including the SGZ. On the contrary, lack of CR from immature early postmitotic granule cells causes an early loss in proliferative capacity of the SGZ that is maintained into adult age, when it has a further impact on the migration/survival of newborn granule cells. The transient CR expression at the onset of adult neurogenesis differentiation may thus have two functions: (1) to serve as a self-maintenance signal for the pool of cells at the same stage of neurogenesis contributing to their survival/differentiation, and (2) it may contribute to retrograde signaling required for maintenance of the progenitor pool.

Regional mRNA expression of key gluconeogenic enzymes in the liver of dairy cows

Liver tissue was collected from eight random dairy cows at a slaughterhouse to test if gene expression of pyruvate carboxylase (PC), mitochondrial phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCKm) and cytosolic phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCKc) is different at different locations in the liver. Obtained liver samples were analysed for mRNA expression levels of PC, PEPCKc and PEPCKm and subjected to the MIXED procedure of SAS to test for the sampled locations with cow liver as repeated subject. Additionally, the general linear model procedure (GLM) for analysis of variance was applied to test for significant differences for mRNA abundance of PEPCKm, PEPCKc and bPC between the livers. In conclusion, this study demonstrated that mRNA abundance of PC, PEPCKc and PEPCKm is not different between locations in the liver but may differ between individual cows.

Lactococcus lactis HemW (HemN) is a haem-binding protein with a putative role in haem trafficking

Lactococcus lactis cannot synthesize haem, but when supplied with haem, expresses a cytochrome bd oxidase. Apart from the cydAB structural genes for this oxidase, L. lactis features two additional genes, hemH and hemW (hemN), with conjectured functions in haem metabolism. While it appears clear that hemH encodes a ferrochelatase, no function is known for hemW. HemW-like proteins occur in bacteria, plants and animals, and are usually annotated as CPDHs (coproporphyrinogen III dehydrogenases). However, such a function has never been demonstrated for a HemW-like protein. We here studied HemW of L. lactis and showed that it is devoid of CPDH activity in vivo and in vitro. Recombinantly produced, purified HemW contained an Fe-S (iron-sulfur) cluster and was dimeric; upon loss of the iron, the protein became monomeric. Both forms of the protein covalently bound haem b in vitro, with a stoichiometry of one haem per monomer and a KD of 8 μM. In vivo, HemW occurred as a haem-free cytosolic form, as well as a haem-containing membrane-associated form. Addition of L. lactis membranes to haem-containing HemW triggered the release of haem from HemW in vitro. On the basis of these findings, we propose a role of HemW in haem trafficking. HemW-like proteins form a distinct phylogenetic clade that has not previously been recognized.

Apoptotic neutrophils release macrophage migration inhibitory factor upon stimulation with tumor necrosis factor-alpha

Macrophage migration inhibitory factor (MIF) is an important cytokine involved in the regulation of innate immunity and present at increased levels during inflammatory responses. Here we demonstrate that mature blood and tissue neutrophils constitutively express MIF as a cytosolic protein not associated with azurophil granules. Functionally active MIF, but not proteases stored in azurophil granules, was released from apoptotic neutrophils following short term tumor necrosis factor (TNF)-alpha stimulation in a caspase-dependent manner and prior to any detectable phagocytosis by monocyte-derived macrophages. Moreover, TNF-alpha-mediated MIF release was blocked by glyburide and propenicide, both inhibitors of ATP-binding cassette-type transporters, suggesting that this transporter system is activated during neutrophil apoptosis. Taken together, apoptotic mature neutrophils release MIF upon short term TNF-alpha stimulation. Therefore, apoptosis may not always occur without the induction of pro-inflammatory mechanisms.

cIAP-2 and survivin contribute to cytokine-mediated delayed eosinophil apoptosis

The exact molecular mechanisms leading to delayed apoptosis, a phenomenon frequently observed in eosinophil inflammatory responses, remain largely unknown. Here, we show that cultured eosinophils purified from blood of hypereosinophilic syndrome (HES) patients exhibit delayed spontaneous death and relative resistance towards ceramide- but not CD95-mediated death. The subsequent investigation of members of the inhibitor of apoptosis (IAP) family revealed that HES but not normal eosinophils expressed high levels of cellular IAP-2 (cIAP-2) and survivin. The eosinophil hematopoietins IL-3, IL-5, and GM-CSF increased the expression of cIAP-2 and survivin in normal eosinophils in vitro. In the blood of HES patients, we observed increased concentrations of IL-3 and/or IL-5, suggesting that these cytokines are, at least partially, responsible for the elevated levels of cIAP-2 and survivin in the eosinophils of these patients. Utilizing a cell-free system in which caspase-3 was activated in eosinophil cytosolic extracts by addition of cytochrome c and immunodepletion of cIAP-2 or survivin resulted in accelerated caspase activation. These data suggest that some members of the IAP family including survivin are regulated by survival cytokines and inhibit the caspase cascade in HES eosinophils. The cytokine-dependent mechanism of delayed eosinophil apoptosis described here may also apply to other eosinophilic diseases.

Creatine promotes the GABAergic phenotype in human fetal spinal cord cultures

In the present study, we investigated the expression pattern of cytosolic brain specific-BB-CK and ubiquitous mitochondrial-creatine kinases (uMt-CK) in developing human spinal cord. Consequently, we studied the effects of creatine treatment on cultured fetal human spinal cord tissue. We found that both CK isoforms were expressed in fetal spinal cord at all time points investigated (5 to 11.5 weeks post conception) and correspondingly specific CK activity was detected. Chronic creatine exposure resulted in significantly higher densities of GABA-immunoreactive neurons in the cultures, while total neuronal cell density was not altered, suggesting a differentiation inducing mechanism of creatine supplementation. Taken together, our observations favour the view that the creatine phosphocreatine system plays an important role in the developing CNS.

Rapid endocytosis of copper-zinc superoxide dismutase into human endothelial cells: role for its vascular activity

Cytosolic CuZn-SOD (SOD1) is a dimeric, carbohydrate-free enzyme with a molecular weight of about 32 kDa and also circulates in human blood plasma. Due to its molecular mass it has been believed that the enzyme cannot penetrate the cell membrane. Here we report that rapid endocytosis of FITC-CuZn-SOD into human endothelial cells occurs within 5 min. Moreover, relaxation of rat aortic rings in response to CuZn-SOD is associated with a lag time of 45-60 s and only observed in the presence of intact endothelial cells. The results indicate acute and rapid endothelial cell endocytosis of CuZn-SOD, possibly via activation of a receptor-mediated pathway. Intracellular uptake via endocytosis may contribute to the vascular effects of CuZn-SOD, including vasodilation, and is likely to play a role in regulation of vascular tone and diseases such as atherosclerosis.