Transkriptom des Meristemgewebes des Kolumnarapfels

Kolumnare Apfelbäume (Malus x domestica) stellen aufgrund ihres auffälligen Phänotyps eine ökonomisch interessante Wuchsform dar. Diese extreme Form des Kurztriebwuchses zeichnet sich durch einen insgesamt sehr schlanken, säulenförmigen Habitus aus, welcher eine dichte Pflanzung und damit einhergehend Ertragssteigerungen im Vergleich zu normalwüchsigen Bäumen ermöglicht. Verursacht wird der Phänotyp durch die Anwesenheit eines einzelnen, dominanten Allels des Columnar (Co)-Gens. Bis auf die approximative Lokalisation des Gens auf Chromosom 10 ist über mögliche Identität und Funktion bislang nichts bekannt.rnIn der vorliegenden Arbeit wurde ein erster Versuch unternommen, mit Hilfe von Next Generation Sequencing (NGS) Technologien und RNA-Seq Einblicke in das Transkriptom des Sprossapikalmeristems (SAM) kolumnarer Apfelbäume zu gewinnen. So konnte gezeigt werden, dass unabhängig vom Zeitpunkt der Entnahme des Materials mehrere hundert Gene differentiell reguliert werden. Diese lassen sich funktional in mehrere überrepräsentierte Kategorien gruppieren, von denen sich einige wiederum mit dem kolumnaren Phänotyp assoziieren lassen. Durch den Einsatz weiterer Expressionsstudien (Microarrays, qRT-PCR) konnten frühere Ergebnisse bezüglich des Hormonhaushalts auf Genebene bestätigt und neue Erkenntnisse gewonnen werden, die eine mögliche Erklärung für den Phänotyp darstellen. Weiterhin ergab der Vergleich aller durchgeführten Expressionsstudien eine Anreicherung signifikant differentiell regulierter Gene auf Chromosom 10, was auf einen „selective sweep“ hindeutet. Eine potentielle epigenetische Regulation dieser Gene durch das Genprodukt von Co könnte daher möglich sein. Mehr als die Hälfte dieser Gene lassen sich darüber hinaus aufgrund ihrer Funktion direkt mit dem kolumnaren Phänotyp assoziieren.rnDiese Ergebnisse zeigen, dass die Anwesenheit des Co-Allels massive Veränderungen in der Genregulation des SAMs mit sich bringt, wobei einige dieser differentiell regulierten Gene mit großer Wahrscheinlichkeit an der Etablierung des kolumnaren Phänotyps beteiligt sind. Auch wenn die Funktion des Co-Genproduktes nicht abschließend geklärt werden konnte, sind doch anhand der Resultate schlüssige Hypothesen diesbezüglich möglich.rn

Untersuchungen zum Einfluss des malignen Melanoms auf die Frequenz und Funktion regulatorischer T-Zellen

Im Immunsystem spielen regulatorische T-Zellen (Treg) eine essentielle Rolle bei der Unterdrückung und Eindämmung von überschüssigen oder schädlichen Immunreaktionen. Ihre suppressiven Eigenschaften wirken aber auch bei Immune Escape Mechanismen von Tumoren mit und können den Erfolg von Tumorimmuntherapien deutlich mindern.rnIn dieser Arbeit konnte zum ersten Mal die Frequenz verschiedener Treg Subpopulationen im peripheren Blut von gesunden Spendern und Melanompatienten in verschiedenen Stadien der Erkrankung verglichen werden. Dabei wurden Treg-Subpopulationen mit den Markerkombinationen CD4+CD25++, CD4+CD25+CD127low, CD4+CD25+HLA DR+, CD4+Foxp3+, CD4+Foxp3+CD25+, CD4+Foxp3+CD127low und CD4+Foxp3+HLA DR+ untersucht. Insbesondere bei den Subpopulationen, die durch die Expression von Foxp3 charakterisiert sind, konnten in Patienten im Spätstadium IV der Melanomerkrankung, verglichen mit Patienten im Stadium I-II oder gesunden Spendern, erhöhte Treg Frequenzen im peripheren Blut festgestellt werden. Diese Funde korrelierten mit der Beobachtung einer verminderten antigenspezifischen T Zellreaktivität in solchen Melanompatienten. Des Weiteren zeigte sich, dass eine DC basierte Tumorantigen-spezifische Immuntherapie bei einem Teil der behandelten Stadium IV Melanompatienten eine Abnahme der Treg Frequenzen im peripheren Blut zur Folge hatte. Dies korrelierte mit Beobachtungen aus vorangegangenen Studien unserer Arbeitsgruppe, bei denen sich zeigte, dass eine solche Immuntherapie die zuvor supprimierten T Zellantworten zumindest vorübergehend wiederherstellen kann. Bei Untersuchungen zur Expression des IL 1-Rezeptors-1 konnte dieser auf Proteinebene als verstärkt exprimierter Aktivierungsmarker auf Treg bestätigt werden. In Anwesenheit von IL-1 wird die Suppressorfunktion der Treg inhibiert. Eine Konversion von humanen Treg zu nicht suppressorischen TH-17-Zellen durch die Kostimulation mit IL 1 konnte dabei nicht nachgewiesen werden. Vielmehr scheint die Induktion von IL 2 die entscheidende Wirkung von IL 1 auf humane Treg und Teff darzustellen.rn

Das Phosphoproteom von Plattenepithelkarzinomen des Kopf-Hals-Bereichs nach Bestrahlung und Applikation des Cyclooxygenase-Inhibitors Flurbiprofen

Ziel: Die Radiotherapie hat in der Behandlung von Plattenepithelkarzinomen des Kopf- und Halsbereichs nach wie vor einen hohen Stellenwert. Der Erfolg eines Therapieregimes, das die Behandlung mit ionisierenden Strahlen einschließt, ist jedoch häufig limitiert durch die Entwicklung radioresistenter Tumorzellpopulationen, die nicht selten durch die Bestrahlung selbst induziert wird. Die Mechanismen, die zu einer solchen bestrahlungsinduzierten Radioresistenz führen sind bisher nur unvollständig verstanden und Methoden, durch die die Entwicklung von Radioresistenz verhindert werden könnte, wie beispielsweise der präventive Einsatz von Pharmazeutika, sind bislang nicht systematisch untersucht. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es zu überprüfen, ob der Cyclooxygenase-Inhibitor Flurbiprofen durch Bestrahlung induzierte Veränderungen der Phosphoprotein-Expression verstärken oder abschwächen kann und ob sich aus solchen Modifikationen des Bestrahlungsergebnisses ein radioprotektiver Effekt der Flurbiprofenapplikation ableiten lässt. Methoden: Es wurde ein experimenteller Ansatz gewählt, der mittels 2D PAGE und anschließender MALDI-TOF Massenspektrometrie das Phosphoproteom einer HNSCC-Zelllinie unter verschiedenen Bedingungen untersuchte. Die Zellen wurden entweder mit einer Energiedosis von 8 Gy bestrahlt, mit einer 200 μM Flurbiprofen enthaltenden Lösung inkubiert oder sie wurden mit einer Kombination aus Flurbiprofenapplikation und Bestrahlung behandelt. Vor der 2D PAGE wurden die Phosphoproteine durch IMAC angereichert. Zur Verbesserung der Gel-Analytik wurde die Software Delta 2D angewendet, die zum Ausgleich von Laufweitenunterschieden zwischen den Gelen ein Warping vorsieht. Ergebnisse und Diskussion: Bei der Analyse, der unter den verschiedenen experimentellen Bedingungen differentiell exprimierten Phosphoproteinen mittels bioinformatischer Hilfsprogramme wie z.B. WEBGestalt und STRING, wurden sieben Proteine mit Bedeutung für das Wachstum und die Entdifferenzierung von Tumoren identifiziert und einer ausführlichen Literaturrecherche unterzogen. Auf diese Weise konnten die Ergebnisse der für die vorliegende Arbeit durchgeführten Experimente in den systembiologischen Kontext eingeordnet werden. Besonders hervorzuheben ist die Herabregulierung der möglicherweise Radioresistenz vermittelnden Proteine GRP-75, 14-3-3 sigma und CRT sowie die Herabregulierung des anti-apoptotischen und tumor-begünstigenden Hsp60 durch Flurbiprofen. Die Verminderung der Expression unterstreicht das Potential dieses Pharmakons sowie der Klasse der COX-Inhibitoren als mögliche radiosensitivierende und tumorsuppressive Substanzen.

The role of dendritic cells (DC) in Friend retrovirus-induced immunosuppression and immunotherapeutic applications of functionalized nanoparticles

Friend murine leukemia Virus (FV) infection of immunocompetent mice is a well- established model to acquire further knowledge about viral immune suppression mechanisms, with the aim to develop therapeutics against retrovirus-induced diseases. Interestingly, BALB/c mice are infected by low doses of FV and die from FV-induced erythroleukemia, while C57/BL6 mice are infected by FV only at high viral dose, and remain persistently infected for their whole life. Due to the central role of dendritic cells (DC) in the induction of anti-viral responses, we asked for their functional role in the genotype-dependent sensitivity towards FV infection. In my PhD study I showed that bone marrow (BM)-derived DC differentiated from FV-infected BM cells obtained from FV-inoculated BALB/c (FV susceptible) and C57BL/6 (FV resistant) mice showed an increased endocytotic activity and lowered expression of MHCII and of costimulatory receptors as compared with non-infected control BMDC. FV-infected BMDC from either mouse strain were partially resistant towards stimulation-induced upregulation of MHCII and costimulators, and accordingly were poor T cell stimulators in vitro and in vivo. In addition, FV-infected BMDC displayed an altered expression profile of proinflammator cytokines and favoured Th2 polarization. Ongoing work is focussed on elucidating the functional role of proteins identified as differentially expressed in FV-infected DC in a genotype-dependent manner, which therefore may contribute to the differential course of FV infection in vivo in BALB/c versus C57BL/6 mice. So far, more than 300 proteins have been identified which are differently regulated in FV-infected vs. uninfected DC from both mouse strains. One of these proteins, S100A9, was strongly upregulated specifically in BMDC derived from FV-infected C57BL/6 BM cells. S100A9-/- mice were more sensitive towards inoculation with FV than corresponding wild type (WT) mice (both C57BL/6 background), which suggests a decisive role of this factor for anti-viral defense. In addition, FV-infected S100A9-/- BMDC showed lower motility than WT DC. The future work is aimed to further elucidate the functional importance of S100A9 for DC functions. To exploit the potential of DC for immunotherapeutic applications, in another project of this PhD study the usability of different types of functionalized nanoparticles

Individualisierte Krebstherapie : präklinischer „proof of concept“ einer mutationsspezifischen Immuntherapie

Da nicht-synonyme tumorspezifische Punktmutationen nur in malignen Geweben vorkommen und das veränderte Proteinprodukt vom Immunsystem als „fremd“ erkannt werden kann, stellen diese einen bisher ungenutzten Pool von Zielstrukturen für die Immuntherapie dar. Menschliche Tumore können individuell bis zu tausenden nicht-synonymer Punktmutationen in ihrem Genom tragen, welche nicht der zentralen Immuntoleranz unterliegen. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Hypothese zu untersuchen, dass das Immunsystem in der Lage sein sollte, mutierte Epitope auf Tumorzellen zu erkennen und zu klären, ob auf dieser Basis eine wirksame mRNA (RNA) basierte anti-tumorale Vakzinierung etabliert werden kann. Hierzu wurde von Ugur Sahin und Kollegen, das gesamte Genom des murinen B16-F10 Melanoms sequenziert und bioinformatisch analysiert. Im Rahmen der NGS Sequenzierung wurden mehr als 500 nicht-synonyme Punktmutationen identifiziert, von welchen 50 Mutationen selektiert und durch Sanger Sequenzierung validiert wurden. rnNach der Etablierung des immunologischen Testsysteme war eine Hauptfragestellung dieser Arbeit, die selektierten nicht-synonyme Punktmutationen in einem in vivo Ansatz systematisch auf Antigenität zu testen. Für diese Studien wurden mutierte Sequenzen in einer Länge von 27 Aminosäuren genutzt, in denen die mutierte Aminosäure zentral positioniert war. Durch die Länge der Peptide können prinzipiell alle möglichen MHC Klasse-I und -II Epitope abgedeckt werden, welche die Mutation enthalten. Eine Grundidee des Projektes Ansatzes ist es, einen auf in vitro transkribierter RNA basierten oligotopen Impfstoff zu entwickeln. Daher wurden die Impfungen naiver Mäuse sowohl mit langen Peptiden, als auch in einem unabhängigen Ansatz mit peptidkodierender RNA durchgeführt. Die Immunphänotypisierung der Impfstoff induzierten T-Zellen zeigte, dass insgesamt 16 der 50 (32%) mutierten Sequenzen eine T-Zellreaktivität induzierten. rnDie Verwendung der vorhergesagten Epitope in therapeutischen Vakzinierungsstudien bestätigten die Hypothese das mutierte Neo-Epitope potente Zielstrukturen einer anti-tumoralen Impftherapie darstellen können. So wurde in therapeutischen Tumorstudien gezeigt, dass auf Basis von RNA 9 von 12 bestätigten Epitopen einen anti-tumoralen Effekt zeigte.rnÜberaschenderweise wurde bei einem MHC Klasse-II restringierten mutiertem Epitop (Mut-30) sowohl in einem subkutanen, als auch in einem unabhängigen therapeutischen Lungenmetastasen Modell ein starker anti-tumoraler Effekt auf B16-F10 beobachtet, der dieses Epitop als neues immundominantes Epitop für das B16-F10 Melanom etabliert. Um den immunologischen Mechanismus hinter diesem Effekt näher zu untersuchen wurde in verschieden Experimenten die Rolle von CD4+, CD8+ sowie NK-Zellen zu verschieden Zeitpunkten der Tumorentwicklung untersucht. Die Analyse des Tumorgewebes ergab, eine signifikante erhöhte Frequenz von NK-Zellen in den mit Mut-30 RNA vakzinierten Tieren. Das NK Zellen in der frühen Phase der Therapie eine entscheidende Rolle spielen wurde anhand von Depletionsstudien bestätigt. Daran anschließend wurde gezeigt, dass im fortgeschrittenen Tumorstadium die NK Zellen keinen weiteren relevanten Beitrag zum anti-tumoralen Effekt der RNA Vakzinierung leisten, sondern die Vakzine induzierte adaptive Immunantwort. Durch die Isolierung von Lymphozyten aus dem Tumorgewebe und deren Einsatz als Effektorzellen im IFN-γ ELISPOT wurde nachgewiesen, dass Mut-30 spezifische T-Zellen das Tumorgewebe infiltrieren und dort u.a. IFN-γ sekretieren. Dass diese spezifische IFN-γ Ausschüttung für den beobachteten antitumoralen Effekt eine zentrale Rolle einnimmt wurde unter der Verwendung von IFN-γ -/- K.O. Mäusen bestätigt.rnDas Konzept der individuellen RNA basierten mutationsspezifischen Vakzine sieht vor, nicht nur mit einem mutations-spezifischen Epitop, sondern mit mehreren RNA-kodierten Mutationen Patienten zu impfen um der Entstehung von „escape“-Mutanten entgegenzuwirken. Da es nur Erfahrung mit der Herstellung und Verabreichung von Monotop-RNA gab, also RNA die für ein Epitop kodiert, war eine wichtige Fragestellungen, inwieweit Oligotope, welche die mutierten Sequenzen sequentiell durch Linker verbunden als Fusionsprotein kodieren, Immunantworten induzieren können. Hierzu wurden Pentatope mit variierender Position des einzelnen Epitopes hinsichtlich ihrer in vivo induzierten T-Zellreaktivitäten charakterisiert. Die Experimente zeigten, dass es möglich ist, unabhängig von der Position im Pentatop eine Immunantwort gegen ein Epitop zu induzieren. Des weiteren wurde beobachtet, dass die induzierten T-Zellfrequenzen nach Pentatop Vakzinierung im Vergleich zur Nutzung von Monotopen signifikant gesteigert werden kann.rnZusammenfassend wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit präklinisch erstmalig nachgewiesen, dass nicht-synonyme Mutationen eine numerisch relevante Quelle von Zielstrukturen für die anti-tumorale Immuntherapie darstellen. Überraschenderweise zeigte sich eine dominante Induktion MHC-II restringierter Immunantworten, welche partiell in der Lage waren massive Tumorabstoßungsreaktionen zu induzieren. Im Sinne einer Translation der gewonnenen Erkenntnisse wurde ein RNA basiertes Oligotop-Format etabliert, welches Eingang in die klinische Testung des Konzeptes fand.rn

Preponderance of cells with stem cell characteristics in metastasising mouse mammary tumours induced by deregulated EphB4 and ephrin-B2 expression

We have previously shown that EphB4 and ephrin-B2 are differentially expressed in the mammary gland and that their deregulated expression in the mammary epithelium of transgenic mice leads to perturbations of the mammary parenchyma and vasculature. In addition, overexpression of EphB4 and expression of a truncated ephrin-B2 mutant, capable of receptor stimulation but incapable of reverse signalling, confers a metastasising phenotype on NeuT initiated mouse mammary tumours. We have taken advantage of this transgenic tumour model to compare stem cell characteristics between the non-metastasising and metastasising mammary tumours. We analysed the expression of the proliferation attenuating p21(waf) gene, which was significantly increased in the metastasising tumours. Moreover, we compared the expression of CK-19, Sca-1, CD24 and CD49f as markers for progenitor cells exhibiting a decreasing differentiation grade. Sca-1 expressing cells were the earliest progenitors detected in the non-metastasising NeuT induced tumours. The metastasising NeuT/EphB4 tumours were enriched in CD24 expressing cells, whereas the metastasising NeuT/truncated ephrin-B2 tumours contained in addition significant amounts of CD49f expressing cells. The same cell populations were also enriched in mammary glands of single transgenic MMTV-EphB4 and MMTV-truncated ephrin-B2 females indicating that deregulated EphB4-ephrin-B2 signalling interferes with the homeostasis of the stem/progenitor cell pool before tumour formation is initiated. Since the same cell populations are enriched in the normal tissue, primary mammary tumours and metastases we conclude that these progenitor cells were the origin of tumour formation and that this change in the tumour origin has led to the acquisition of the metastatic tumour phenotype.

Proteome analysis in cardiovascular pathophysiology using Dahl rat model

Dahl salt-sensitive (DS) and salt-resistant (DR) inbred rat strains represent a well established animal model for cardiovascular research. Upon prolonged administration of high-salt-containing diet, DS rats develop systemic hypertension, and as a consequence they develop left ventricular hypertrophy, followed by heart failure. The aim of this work was to explore whether this animal model is suitable to identify biomarkers that characterize defined stages of cardiac pathophysiological conditions. The work had to be performed in two stages: in the first part proteomic differences that are attributable to the two separate rat lines (DS and DR) had to be established, and in the second part the process of development of heart failure due to feeding the rats with high-salt-containing diet has to be monitored. This work describes the results of the first stage, with the outcome of protein expression profiles of left ventricular tissues of DS and DR rats kept under low salt diet. Substantial extent of quantitative and qualitative expression differences between both strains of Dahl rats in heart tissue was detected. Using Principal Component Analysis, Linear Discriminant Analysis and other statistical means we have established sets of differentially expressed proteins, candidates for further molecular analysis of the heart failure mechanisms.

Soluble CD163 is not increased in visceral fat and steatotic liver and is even suppressed by free fatty acids in vitro

Visceral fat differs from subcutaneous fat by higher local inflammation and increased release of IL-6 and free fatty acids (FFA) which contribute to hepatic steatosis. IL-6 has been shown to upregulate the monocyte/macrophage specific receptor CD163 whose soluble form, sCD163, is increased in inflammatory diseases. Here, it was analyzed whether CD163 and sCD163 are differentially expressed in the human fat depots and fatty liver. CD163 mRNA and protein were similarly expressed in paired samples of human visceral and subcutaneous fat, and comparable levels in portal venous and systemic venous blood of liver-healthy controls indicate that release of sCD163 from visceral adipose tissue was not increased. CD163 was also similarly expressed in steatotic liver when compared to non-steatotic tissues and sCD163 was almost equal in the respective sera. Concentrations of sCD163 were not affected when passing the liver excluding substantial hepatic removal/release of this protein. A high concentration of IL-6 upregulated CD163 protein while physiological doses had no effect. However, sCD163 was not increased by any of the IL-6 doses tested. FFA even modestly decreased CD163 and sCD163. The anti-inflammatory mediators fenofibrate, pioglitazone, and eicosapentaenoic acid (EPA) did not influence sCD163 levels while CD163 was reduced by EPA. These data suggest that in humans neither visceral fat nor fatty liver are major sources of sCD163.

MALDI imaging mass spectrometry reveals COX7A2, TAGLN2 and S100-A10 as novel prognostic markers in Barrett's adenocarcinoma

To characterize proteomic changes found in Barrett's adenocarcinoma and its premalignant stages, the proteomic profiles of histologically defined precursor and invasive carcinoma lesions were analyzed by MALDI imaging MS. For a primary proteomic screening, a discovery cohort of 38 fresh frozen Barrett's adenocarcinoma patient tissue samples was used. The goal was to find proteins that might be used as markers for monitoring cancer development as well as for predicting regional lymph node metastasis and disease outcome. Using mass spectrometry for protein identification and validating the results by immunohistochemistry on an independent validation set, we could identify two of 60 differentially expressed m/z species between Barrett's adenocarcinoma and the precursor lesion: COX7A2 and S100-A10. Furthermore, among 22 m/z species that are differentially expressed in Barrett's adenocarcinoma cases with and without regional lymph node metastasis, one was identified as TAGLN2. In the validation set, we found a correlation of the expression levels of COX7A2 and TAGLN2 with a poor prognosis while S100-A10 was confirmed by multivariate analysis as a novel independent prognostic factor in Barrett's adenocarcinoma. Our results underscore the high potential of MALDI imaging for revealing new biologically significant molecular details from cancer tissues which might have potential for clinical application. This article is part of a Special Issue entitled: Translational Proteomics.

iTRAQ identification of candidate serum biomarkers associated with metastatic progression of human prostate cancer

A major challenge in the management of patients with prostate cancer is identifying those individuals at risk of developing metastatic disease, as in most cases the disease will remain indolent. We analyzed pooled serum samples from 4 groups of patients (n = 5 samples/group), collected prospectively and actively monitored for a minimum of 5 yrs. Patients groups were (i) histological diagnosis of benign prostatic hyperplasia with no evidence of cancer 'BPH', (ii) localised cancer with no evidence of progression, 'non-progressing' (iii) localised cancer with evidence of biochemical progression, 'progressing', and (iv) bone metastasis at presentation 'metastatic'. Pooled samples were immuno-depleted of the 14 most highly abundant proteins and analysed using a 4-plex iTRAQ approach. Overall 122 proteins were identified and relatively quantified. Comparisons of progressing versus non-progressing groups identified the significant differential expression of 25 proteins (p<0.001). Comparisons of metastatic versus progressing groups identified the significant differential expression of 23 proteins. Mapping the differentially expressed proteins onto the prostate cancer progression pathway revealed the dysregulated expression of individual proteins, pairs of proteins and 'panels' of proteins to be associated with particular stages of disease development and progression. The median immunostaining intensity of eukaryotic translation elongation factor 1 alpha 1 (eEF1A1), one of the candidates identified, was significantly higher in osteoblasts in close proximity to metastatic tumour cells compared with osteoblasts in control bone (p = 0.0353, Mann Whitney U). Our proteomic approach has identified leads for potentially useful serum biomarkers associated with the metastatic progression of prostate cancer. The panels identified, including eEF1A1 warrant further investigation and validation.

Aberrant low expression level of bovine beta-lactoglobulin is associated with a C to A transversion in the BLG promoter region

Beta-lactoglobulin (beta-LG) is the major whey protein in cow's milk. It is well established that the predominant 2 genetic variants, beta-LG A and B, are differentially expressed. Extensive investigation of the genetic variation in the promoter region of the BLG gene revealed the existence of specific haplotypes associated with the A and B variants, respectively. However, the genetic basis for the differential expression of BLG A and B alleles is still elusive. We have previously reported a quantitative beta-LG B variant, characterized by a very low beta-LG protein expression level. Here, we report that the corresponding BLG allele (BLG B*) shows a correspondingly low mRNA expression level. Comparative DNA sequencing of 7,670 bp of the BLG B* allele and the established BLG B allele revealed a unique difference of a C to A transversion at position 215 bp upstream of the translation initiation site (g.-215C>A). This mutation segregated perfectly with the differential phenotypic expression in a paternal half-sib family and could be confirmed in 2 independent cases. The sequence of the BLG B allele in the region of the mutation is highly conserved among 4 related ruminant species. The site of the mutation corresponds to a putative consensus-binding sequence for the transcription factors c-Rel and Elk-1 as predicted by searching the TRANSFAC database. The beta-LG B* site might be relevant in the natural production of milk of low beta-LG content.

Antiproliferative effects of mistletoe (Viscum album L.) extract in urinary bladder carcinoma cell lines

BACKGROUND: The aim of the study was to evaluate the antiproliferative potency of Viscum album extract (VA-E) in human bladder carcinoma cell lines with regard to its possible use for intravesical therapy of superficial bladder cancer. MATERIALS AND METHODS: Proliferation (MTT-test or 3H-thymidine incorporation), necrotic disintegration (3H-thymidine release of prelabelled cells) and portions of apoptotic and/or necrotic cells (Annexin-V binding, propidium iodide (PI) labelling and DNA-fluorescence profiles by flow cytometry) were measured in four different human bladder carcinoma cell lines (T24, TCCSUP, J82 and UM-UC3) cultured in vitro. RESULTS: Antiproliferative effects of VA-E were observed in the four bladder carcinoma cell lines tested. Metabolic activity could also be completely abrogated by short-time contact of the cells with VA-E. Apoptosis and necrosis, as underlying mechanisms of action, were differentially expressed by the different cell lines. CONCLUSION: VA-E and cytotoxic proteins, i.e., mistletoe lectins (ML) and viscotoxins (VT), were able to block the growth of bladder carcinoma cells. Together with the immunomodulating properties of VA-E, the observed antiproliferative potency might give a rationale for the topical intravesical application of VA-E for the treatment of superficial bladder cancer.

Short communication: duplication in the 5'-flanking region of the beta-lactoglobulin gene is linked to the BLG A allele

beta-Lactoglobulin (beta-LG) is the major whey protein in the milk of cows and other ruminants. It is well established that the predominant genetic variants beta-LG A and B are differentially expressed. Extensive investigation of the genetic variation in the promoter region of the BLG gene revealed the existence of specific haplotypes associated with the A and B variants. However, the genetic basis for the differentially expressed BLG A and B alleles is still elusive. In this study additional genetic variation further upstream in the 5'-flanking region of the BLG gene was identified, including 6 single nucleotide substitutions, a single nucleotide deletion, and a 7-bp duplication. Comparison of DNA sequences showed that the investigated 5'-flanking region is highly conserved between ruminants, and the duplication g.-1885_-1879dupCTCTCGC and the substitution g.-1888A>G are only found in the BLG A and D alleles in cattle. The cytosine at position g.-1957 and the thymines at positions g.-2008 and g.-2049 are only found in BLG B alleles of cattle. It is suggested that the described genetic variability contributes to the differential allelic expression of the BLG gene.

Comparison of amplification methods for transcriptomic analyses of low abundance prokaryotic RNA sources

Microarrays have established as instrumental for bacterial detection, identification, and genotyping as well as for transcriptomic studies. For gene expression analyses using limited numbers of bacteria (derived from in vivo or ex vivo origin, for example), RNA amplification is often required prior to labeling and hybridization onto microarrays. Evaluation of the fidelity of the amplification methods is crucial for the robustness and reproducibility of microarray results. We report here the first utilization of random primers and the highly processive Phi29 phage polymerase to amplify material for transcription profiling analyses. We compared two commercial amplification methods (GenomiPhi and MessageAmp kits) with direct reverse-transcription as the reference method, focusing on the robustness of mRNA quantification using either microarrays or quantitative RT-PCR. Both amplification methods using either poly-A tailing followed by in vitro transcription, or direct strand displacement polymerase, showed appreciable linearity. Strand displacement technique was particularly affordable compared to in vitro transcription-based (IVT) amplification methods and consisted in a single tube reaction leading to high amplification yields. Real-time measurements using low-, medium-, and highly expressed genes revealed that this simple method provided linear amplification with equivalent results in terms of relative messenger abundance as those obtained by conventional direct reverse-transcription.

Expression and hypoxic regulation of the endothelin system in endocrine cells of human and rat pancreatic islets

CONTEXT: The success of pancreatic islet transplantation depends largely on the capacity of the islet graft to survive the initial phase immediately after transplantation until revascularization is completed. Endothelin-1 (ET-1) is a strong vasoconstrictor which has been involved in solid organ graft failure but is also known to be a potent mitogenic/anti-apoptotic factor which could also potentially enhance the survival of the transplanted islets. OBJECTIVE: Characterization of the endothelin system with regard to a potential endothelin agonist/antagonist treatment. DESIGN: Regulated expression of the endothelin system in human and rat pancreatic islets and beta-cell lines was assessed by means of immunohistochemistry, competition binding studies, western blot, RT-PCR, real-time PCR and transplant studies. RESULTS: ET-1, ETA- and ETB-receptor immunoreactivity was identified in the endocrine cells of human and rat pancreatic islets. The corresponding mRNA was detectable in rat beta-cell lines and isolated rat and human pancreatic islets. Competition binding studies on rat islets revealed binding sites for both receptor types. ET-1 stimulated the phosphorylation of mitogen-activated protein kinase, which was prevented by ETA- and ETB-receptor antagonists. After exposure to hypoxia equal to post-transplant environment oxygen tension, mRNA levels of ET-1 and ETB-receptor of human islets were robustly induced whereas ETA-receptor mRNA did not show significant changes. Immunostaining signals for ET-1 and ETA-receptor of transplanted rat islets were markedly decreased when compared to native pancreatic sections. CONCLUSIONS: In pancreatic islets, ET-1 and its receptors are differentially expressed by hypoxia and after transplantation. Our results provide the biological basis for the study of the potential use of endothelin agonists/antagonists to improve islet transplantation outcome.