Análise de mutações nos genes TAC3 e TACR3 em pacientes com distúrbios puberais centrais idiopáticos

OBJETIVO: Investigar a presença de variantes nos genes TAC3 e TACR3, os quais codificam a NKB e seu receptor (NK3R), respectivamente, em uma coorte de pacientes com distúrbios puberais centrais idiopáticos. SUJEITOS E MÉTODOS: Duzentos e trinta e sete pacientes foram estudados: 114 com puberdade precoce central (PPC), 73 com hipogonadismo hipogonadotrófico isolado normósmico (HHI) e 50 com retardo constitucional do crescimento e desenvolvimento (RCCD). O grupo controle consistiu de 150 indivíduos brasileiros que apresentaram desenvolvimento puberal normal. O DNA genômico foi extraído de sangue periférico, e as regiões codificadoras dos genes TAC3 e TACR3 foram amplificadas e sequenciadas automaticamente. RESULTADOS: Uma variante (p.A63P) foi identificada na NKB, e quatro variantes, p.G18D, p.L58L (c.172C>T), p.W275X e p.A449S, foram identificadas no NK3R, as quais foram ausentes no grupo controle. A variante p.A63P foi identificada em uma menina com PPC, e a variante p.A449S, em uma menina com RCCD. As variantes previamente descritas, p.G18D, p.L58L e p.W275X, foram identificadas em três indivíduos com HHI normósmico do sexo masculino não relacionados. CONCLUSÃO: Variantes raras nos genes TAC3 e TACR3 foram identificadas em pacientes com distúrbios puberais centrais idiopáticos. Mutações de perda de função no gene TACR3 foram associadas com o fenótipo de HHI normósmico. Arq Bras Endocrinol Metab. 2012;56(9):646-52

Enzyme replacement prevents enamel defects in hypophosphatasia mice

Hypophosphatasia (HPP) is the inborn error of metabolism characterized by deficiency of alkaline phosphatase activity, leading to rickets or osteomalacia and to dental defects. HPP occurs from loss-of-function mutations within the gene that encodes the tissue-nonspecific isozyme of alkaline phosphatase (TNAP). TNAP knockout (Alpl-/-, aka Akp2-/-) mice closely phenocopy infantile HPP, including the rickets, vitamin B6-responsive seizures, improper dentin mineralization, and lack of acellular cementum. Here, we report that lack of TNAP in Alpl-/- mice also causes severe enamel defects, which are preventable by enzyme replacement with mineral-targeted TNAP (ENB-0040). Immunohistochemistry was used to map the spatiotemporal expression of TNAP in the tissues of the developing enamel organ of healthy mouse molars and incisors. We found strong, stage-specific expression of TNAP in ameloblasts. In the Alpl-/- mice, histological, mu CT, and scanning electron microscopy analysis showed reduced mineralization and disrupted organization of the rods and inter-rod structures in enamel of both the molars and incisors. All of these abnormalities were prevented in mice receiving from birth daily subcutaneous injections of mineral-targeting, human TNAP at 8.2?mg/kg/day for up to 44 days. These data reveal an important role for TNAP in enamel mineralization and demonstrate the efficacy of mineral-targeted TNAP to prevent enamel defects in HPP. (C) 2012 American Society for Bone and Mineral Research.

Infantile Encephaloneuromyopathy and Defective Mitochondrial Translation Are Due to a Homozygous RMND1 Mutation

Defects of mitochondrial protein synthesis are clinically and genetically heterogeneous. We previously described a male infant who was born to consanguineous parents and who presented with severe congenital encephalopathy, peripheral neuropathy, myopathy, and lactic acidosis associated with deficiencies of multiple mitochondrial respiratory-chain enzymes and defective mitochondrial translation. In this work, we have characterized four additional affected family members, performed homozygosity mapping, and identified a homozygous splicing mutation in the splice donor site of exon 2 (c.504+1G>A) of RMND1 (required for meiotic nuclear division-1) in the affected individuals. Fibroblasts from affected individuals expressed two aberrant transcripts and had decreased wild-type mRNA and deficiencies of mitochondrial respiratory-chain enzymes. The RMND1 mutation caused haploinsufficiency that was rescued by overexpression of the wild-type transcript in mutant fibroblasts; this overexpression increased the levels and activities of mitochondrial respiratory-chain proteins. Knockdown of RMND1 via shRNA recapitulated the biochemical defect of the mutant fibroblasts, further supporting a loss-of-function pathomechanism in this disease. RMND1 belongs to the sif2 family, an evolutionary conserved group of proteins that share the DUF155 domain, have unknown function, and have never been associated with human disease. We documented that the protein localizes to mitochondria in mammalian and yeast cells. Further studies are necessary for understanding the function of this protein in mitochondrial protein translation.

Cellular interference in craniofrontonasal syndrome: males mosaic for mutations in the X-linked EFNB1 gene are more severely affected than true hemizygotes

Craniofrontonasal syndrome (CFNS), an X-linked disorder caused by loss-of-function mutations of EFNB1, exhibits a paradoxical sex reversal in phenotypic severity: females characteristically have frontonasal dysplasia, craniosynostosis and additional minor malformations, but males are usually more mildly affected with hypertelorism as the only feature. X-inactivation is proposed to explain the more severe outcome in heterozygous females, as this leads to functional mosaicism for cells with differing expression of EPHRIN-B1, generating abnormal tissue boundaries-a process that cannot occur in hemizygous males. Apparently challenging this model, males occasionally present with a more severe female-like CFNS phenotype. We hypothesized that such individuals might be mosaic for EFNB1 mutations and investigated this possibility in multiple tissue samples from six sporadically presenting males. Using denaturing high performance liquid chromatography, massively parallel sequencing and multiplex-ligation-dependent probe amplification (MLPA) to increase sensitivity above standard dideoxy sequencing, we identified mosaic mutations of EFNB1 in all cases, comprising three missense changes, two gene deletions and a novel point mutation within the 5' untranslated region (UTR). Quantification by Pyrosequencing and MLPA demonstrated levels of mutant cells between 15 and 69%. The 5' UTR variant mutates the stop codon of a small upstream open reading frame that, using a dual-luciferase reporter construct, was demonstrated to exacerbate interference with translation of the wild-type protein. These results demonstrate a more severe outcome in mosaic than in constitutionally deficient males in an X-linked dominant disorder and provide further support for the cellular interference mechanism, normally related to X-inactivation in females.

Funktionelle Zusammenhänge zwischen Expressionsveränderungen des von Hippel-Lindau Tumorsuppressorgens und dessen potentiellen Zielgenen in sporadischen Nierenzellkarzinomen

ZusammenfassungNierenzellkarzinome (NZK) sind häufig gekennzeichnet durch den Funktionsverlust des von Hippel-Lindau Tumorsuppressorgens (VHL TSG). Man kennt heute eine Reihe potentieller Kandidatengene, die eventuell in Wechselwirkung mit dem VHL-Genprodukt stehen (VEGF, c-fos, c-myc). Zur Aufklärung der molekularen Vorgänge, die zur Pathogenese der gut vaskularisierten Nierenzellkarzinome beitragen, wurden NZK-Zellinien untersucht. Vektorkonstrukte wurden generiert, um das in vitro und in vivo Wachstumsverhalten vor und nach Transfektion zu beobachten. Mit Hilfe eines GFP-Fusionsproteins wurden zusätzlich Hinweise auf die intrazelluläre Lokalisation des VHL-Genproduktes (pVHL) geliefert. Nach Abschluß der vorliegenden Studien zeigte sich eine direkte Abhängigkeit der beiden Gene VHL und VEGF. Sowohl die in vitro als auch die in vivo Ansätze bewiesen eine Interaktion der beiden Gene. Die Frage nach einer Interaktion von pVHL mit den Genprodukten Fos und Myc läßt sich jedoch nicht eindeutig beantworten. Die Expressionsveränderungen dieser Gene erfolgten scheinbar willkürlich, eine Interaktion konnte nicht bestätigt werden.Die Lokalisation des VHL-Genproduktes ist von Fall zu Fall unterschiedlich, ein Zusammenhang mit den verschiedenen Funktionen des VHL-Gens ist demnach wahrscheinlich. Zusammenfassend läßt sich sagen, daß das VHL TSG eine Rolle bei der Kontrolle der Angiogenese spielt, eine Interaktion mit VEGF ist mehr als wahrscheinlich. Zukünftig sind bei der Aufklärung des Pathomechanismus von Nierenzellkarzinomen deshalb vor allem Studien nötig, die dem VHL TSG als Angiogeneseinhibitor eine zentrale Bedeutung bei der Heilung sporadischer Tumoren mit starker Vaskularisierung zukommen lassen.

Sindrome di Buschke-Ollendorff: clinica e genetica

Buschke Ollendorff syndrome (BOS) is a rare autosomal dominant genodermatosis, with high penetrance and variable expressivity, characterized by the association of connective tissue naevi and osteopoikilosis. Both cutaneous and osseous manifestations are usually asymptomatic. The disease is caused by a loss-of-function mutation in the gene LEMD3, that is located on chromosome 12q13. Differential diagnosis mainly includes pseudoxantoma elasticum, morphea, lipoid proteinosis, papular elastorrhexis, juvenile elastoma, papular mucinosis. The 2 cases of BOS here reported are an example of segmental type 2 autosomal dominant genodermatosis, that is due to the loss of heterozygosity occurring at an early developmental stage in a heterozygous patient, causing a segmental homozygosity. Such patients usually have pronounced segmental lesions in the first years of life and later develop disseminated symmetrical lesions.

Generierung und Charakterisierung von rekombinanten Cytomegaloviren mit Punktmutationen in antigenen Peptiden

Die Kontrolle der produktiven Cytomegalovirus- (CMV) Infektion ist von der effizienten Rekonstitution antiviraler CD8 T-Zellen abhängig. Dies führt jedoch nicht zur vollständigen Eliminierung des viralen Genoms aus den Zielorganen, sondern das Virus verbleibt in einem nicht-replikativen Zustand: der Latenz. Es ist bekannt, dass während der Latenz nur ein geringer Anteil latenter mCMV-Genome in der Lunge die Major Immediate Early (MIE) Gene ie1 und ie2 exprimiert, die Latenz aber dennoch bestehen bleibt, weil das differentielle Splicing des primären IE1/3-Transkripts zum Transaktivator-Transkript IE3 nicht erfolgt. Damit war neben der Initiation der IE-Genexpression am MIE-Promotor-Enhancer das IE1/3-Splicing als zweiter molekularer Latenz-Kontrollpunkt identifiziert. Parallel zur Latenz-assoziierten IE1-Genexpression sind in der Lunge aktivierte CD62L-low CD8 T-Zellen mit Spezifität für das immundominante IE1-Peptid 168-YPHFMPTNL-176 angereichert. Dies legte die Hypothese nahe, dass neben der molekularen Kontrolle der Latenz auch eine immunologische Kontrolle, beispielsweise durch IE1-Epitop-spezifische CD8 T-Zellen besteht. Zur Evaluierung dieser Hypothese wurde in der vorliegenden Arbeit mittels BAC-Mutagenese erstmals ein rekombinantes mCMV generiert, in dem das IE1-Peptid durch Punktmutation der C-terminalen MHC-Ankeraminosäure L176A zerstört ist. Dazu musste zunächst die Technik der BAC-Mutagenese herpesviraler Genome (in Anlehnung an die publizierten Arbeiten von Messerle et al., 1997; Borst et al., 1999, 2004; Wagner et al., 1999) in der Arbeitsgruppe etabliert werden. Neben der Funktionsverlust-Mutante (mCMV-IE1-L176A) wurden zur Kontrolle zwei Revertanten (mCMV-IE1-A176L und mCMV-IE1-A176L*) generiert. In letzterer, als Wobble-Revertante bezeichnet, wird wieder die authentische MHC-Ankeraminosäure L eingesetzt, es verbleibt aber ein singulärer Nukleotidaustausch A->T in der Wobble-Position des Codons als Marker zur Unterscheidung zum WT-mCMV zurück. Der immunologische Phänotyp der Funktionsverlust-Mutante, also die funktionelle Auslöschung des antigenen IE1-Peptids im Priming einer CD8 T-Zell-Antwort, entsprach der Erwartung. Entsprechend konnte nach Infektion mit der Funktionsverlust-Mutante keine Reaktivität gegen das IE1-Peptid nachgewiesen werden. In den Revertanten hingegen war die Erkennung des IE1-Peptids wieder hergestellt. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen weiter, dass die Funktionsverlust-Mutante sowie die Revertanten ohne signifikante Beeinflussung in vitro in permissiven Fibroblasten und in vivo in verschiedenen Geweben replizieren. Wie aktuelle Daten nach Knochenmarktransplantation und Infektion mit der Funktionsverlust-Mutante im Vergleich zu den Revertanten zeigen, ist die Frequenz Latenz-assoziierter IE1-Transkriptionsereignisse bei der Funktionsverlust-Mutante signifikant erhöht. Damit konnte erstmalig der Beweis für eine Kontrolle der Latenz-assoziierten IE1-Genexpression durch IE1-Epitop-spezifische CD8 T-Zellen und damit für eine Präsentation des IE1-Peptids während der Latenz erbracht werden.

Funktionelle Untersuchungen von FLORICAULA und KNOX-Genen in Eschscholzia californica Cham.

FLORICAULA (FLO) und KNOTTED1-like Homöobox (KNOX)-Gene übernehmen neben ihren konservierten Funktionen in der Achsenentwicklung in verschiedenen Eudikotylen eine Funktion in der Fiederblattentwicklung. Zur Klärung der Frage nach dem ursprünglichen Regulationsweg der Fiederblattentwicklung in Hinblick auf FLO und KNOX-Gene innerhalb der Eudikotylen wurde hier die Bedeutung dieser Gene für die Fiederblattentwicklung von Eschscholzia californica als Modell für die Ranunculales, die Schwestergruppe aller anderen Eudikotylen untersucht. Es wurde ein Protokoll zur Erzeugung von somatischen Embryonen aus unreifen Samen entwickelt. Wege zur Herstellung von Mutanten durch Agrobacterium-vermittelte Transformation werden vorgeschlagen. Die Bedeutung von Auxin für die Blattentwicklung und die Untersuchung der Interaktion von ESCHSCHOLZIA CALIFORNICA FLORICAULA (EcFLO) und des KNOX- Gens ESCHSCHOLZIA CALIFORNICA SHOOT MERISTEMLESS (EcSTM) mit Auxin wurde durch Hemmung des Auxintransports untersucht. Trotz gravierender Störungen in der Blattpositionierung und -morphologie konnten Expressionsänderungen beider Gene nicht nachgewiesen werden. Ein Funktionsverlust von EcFLO und KNOX-Genen in E. californica wurden mittels Virus induziertem Gen Silencing (VIGS) erzeugt. VIGS von EcFLO rief keinen Phänotypen hervor. VIGS des KNOX-Gens EcSTM erzeugte dagegen in einigen Pflanzen eine Reduktion der Fiederzahl. Auch molekularbiologisch konnte das Silencing von EcSTM, nicht aber das Silencing von EcFLO nachgewiesen werden. Die Ergebnisse belegen die Notwendigkeit des ungestörten Auxintransports für die Blattentwicklung von E. californica und machen die Beteiligung des KNOX-Gens EcSTM an der Blattentwicklung wahrscheinlich. Die Beteiligung von EcFLO an der Fiederbildung konnte nicht nachgewiesen werden.

Untersuchung der Struktur und Assemblierung des Lichtsammelkomplexes II höherer Pflanzen mittels elektronenparamagnetischer Resonanz (EPR)

Der Haupt-Lichtsammelkomplex (LHCII) des Photosyntheseapparates höherer Pflanzen gehört zu den häufigsten Membranproteinen der Erde. Seine Kristallstruktur ist bekannt. Das Apoprotein kann rekombinant in Escherichia coli überexprimiert und somit molekularbiologisch vielfältig verändert werden. In Detergenzlösung besitzt das denaturierte Protein die erstaunliche Fähigkeit, sich spontan zu funktionalen Protein-Pigment-Komplexen zu organisieren, welche strukturell nahezu identisch sind mit nativem LHCII. Der Faltungsprozess findet in vitro im Zeitbereich von Sekunden bis Minuten statt und ist abhängig von der Bindung der Cofaktoren Chlorophyll a und b sowie verschiedenen Carotinoiden.rn Diese Eigenschaften machen LHCII besonders geeignet für Strukturuntersuchungen mittels der elektronenparamagnetischen Resonanz (EPR)-Spektrokopie. Diese setzt eine punktspezifische Spinmarkierung des LHCII voraus, die in dieser Arbeit zunächst optimiert wurde. Einschließlich der Beiträge Anderer stand eine breite Auswahl von über 40 spinmarkierten Mutanten des LHCII bereit, einen N-terminalen „Cys walk“ eingeschlossen. Weder der hierfür notwendige Austausch einzelner Aminosäuren noch die Anknüpfung des Spinmarkers beeinträchtigten die Funktion des LHCII. Zudem konnte ein Protokoll zur Präparation heterogen spinmarkierter LHCII-Trimere entwickelt werden, also von Trimeren, die jeweils nur ein Monomer mit einer Spinmarkierung enthalten.rn Spinmarkierte Proben des Detergenz-solubilisierten LHCII wurden unter Verwendung verschiedener EPR-Techniken strukturell analysiert. Als besonders aussagekräftig erwies sich die Messung der Wasserzugänglichkeit einzelner Aminosäurepositionen anhand der Electron Spin Echo Envelope Modulation (ESEEM). In Kombination mit der etablierten Double Electron-Electron Resonance (DEER)-Technik zur Detektion von Abständen zwischen zwei Spinmarkern wurde der membranständige Kernbereich des LHCII in Lösung eingehend untersucht und strukturell der Kristallstruktur für sehr ähnlich befunden. Die Vermessung kristallographisch nicht erfasster Bereiche nahe dem N-Terminus offenbarte die schon früher detektierte Strukturdynamik der Domäne in Abhängigkeit des Oligomerisierungsgrades. Der neue, noch zu vervollständigende Datensatz aus Abstandsverteilungen und ESEEM-Wasserzugänglichkeiten monomerer wie trimerer Proben sollte in naher Zukunft die sehr genaue Modellierung der N-terminalen Domäne des LHCII ermöglichen.rn In einem weiteren Abschnitt der Arbeit wurde die Faltung des LHCII-Apoproteins bei der LHCII-Assemblierung in vitro untersucht. Vorausgegangene fluoreszenzspektroskopi-sche Arbeiten hatten gezeigt, dass die Bindung von Chlorophyll a und b in aufeinanderfolgenden Schritten im Zeitbereich von weniger als einer Minute bzw. mehreren Minuten erfolgten. Sowohl die Wasserzugänglichkeit einzelner Aminosäurepositionen als auch Spin-Spin-Abstände änderten sich in ähnlichen Zeitbereichen. Die Daten deuten darauf hin, dass die Ausbildung der mittleren Transmembran-Helix mit der schnelleren Chlorophyll-a-Bindung einhergeht, während sich die Superhelix aus den beiden anderen Transmembranhelices erst im langsameren Schritt, zusammen mit der Chlorophyll-b-Bindung, ausbildet.rn

Die Interaktion von VHL und PTEN bei der Tumorinitiation und Progression

Das VHL-Syndrom umfasst Erkrankungen, die mit einem Funktionsverlust von VHL einhergehen. Das Tumorspektrum umfasst retinale und zerebrale Hämangioblastome, Nierenzysten und klarzellige Nierenkarzinome, Zysten und Tumore des Pankreas, Phäochromocytome, Adenome der Hoden und Tumore des Mittelohrs. Obwohl aufgrund klinischer Studien bekannt ist, welche VHL-Mutation mit welchen Neoplasien assoziiert werden können, konnte bisher kein VHL-Mausmodell das Krankheitsbild des VHL-Syndroms widerspiegeln. Daher ist vermutlich eine zusätzliche Fehlregulation weiterer Gene nötig ist, um die Tumorgenese in den verschiedenen Geweben zu induzieren. In mehreren klarzelligen Nierenkarzinomen konnte bereits eine PTEN-Defizienz nachgewiesen werden, der Verlust von PTEN wird außerdem auch mit der Tumorgenese von Phäochromocytomen assoziiert. Möglicherweise wirken VHL und PTEN also in der Tumorsuppression in der Niere und der Nebenniere zusammen.rnIm Rahmen dieser Arbeit konnte erstmals eine VHL-vermittelte Stabilisierung der PTEN-Konzentration sowohl in embryonalen als auch in Tumor-Zellen der Niere nachgewiesen werden. Die Analyse des Regulationsmechanismus ergab erstens eine Hypoxie-abhängige Abnahme der Transkription von PTEN. Des Weiteren konnte eine VHL-vermittelte Ubiquitinylierung von NEDD4-1, welches als E3-Ligase von PTEN dessen Degradation und Kerntransport reguliert, ermittelt werden. rnIn Nierenkarzinom-Zellen wurde weiterhin eine VHL- bzw. PTEN-Restitution induziert, um die Auswirkungen der beiden Tumorsuppressoren auf das Zellverhalten in vitro und in vivo zu untersuchen. Sowohl VHL als auch PTEN hatten dieselben Effekte lediglich in unterschiedlicher Intensität auf das Verhalten der Zellen. So konnte VHL- und PTEN-abhängig eine Verstärkung der Adhäsion, eine Inhibierung der Migration und eine Verminderung der Überlebens- und Metastasierungsfähigkeit nachgewiesen werden. Des Weiteren wurden Mausmodelle mit einem ubiquitären, heterozygoten Pten-Verlust generiert, die teilweise eine zusätzliche Haploinsuffizienz von Vhl bzw. eine heterozygote VHL Typ II-Mutation (V2B oder V2C) trugen. Sporadisch entwickelten diese Mäuse Vhl-abhängig Lebertumore und Pten-abhängig Lymphome und Ovarialkarzinome. Einige Mäuse mit einer kombinierten Vhl- und Pten-Defizienz bildeten zusätzlich Nierenzysten aus, die teilweise das gesamte Volumen der Niere einnahmen. Besonders häufig entstanden in Pten-haploinsuffizienten Mäusen Phäochromocytome, die durch eine zusätzliche V2B- oder V2C-Mutation in gleichaltrigen Mäusen deutlich weiterentwickelt waren. Demnach induziert erst der gemeinsame Verlust von Vhl und Pten die Bildung von Nierenzysten und Phäochromocytomen, welche dem Krankheitsbild des VHL-Syndroms zugeordnet werden.rnDie Untersuchungen innerhalb dieser Arbeit zeigen erstmalig die Interaktion und Kooperation von VHL und PTEN in der Tumorsuppression. Die Resultate bieten außerdem die Grundlage für weitere Analysen der Auswirkung der VHL-vermittelten PTEN-Stabilisierung und für detailliertere Untersuchungen der durch die kombinierte Vhl- und Pten-Defizienz induzierten Neoplasien der Niere und der Nebennieren-Tumore in in vivo Mausmodellen.rn

TBX3-Mutationsanalysen und Konstruktion einer Zelllinie für TBX2-Inhibitorscreenings

Die nahe verwandten T-box Transkriptionsfaktoren TBX2 und TBX3 werden in zahlreichen humanen Krebsarten überexprimiert, insbesondere in Brustkrebs und Melanomen. Die Überexpression von TBX2 und TBX3 hat verschiedene zelluläre Effekte, darunter die Unterdrückung der Seneszenz, die Förderung der Epithelialen-Mesenchymalen Transition sowie invasive Zellmotilität. Im Gegensatz dazu führt ein Funktionsverlust von TBX3 und der meisten anderen humanen T-box-Gene zu haploinsuffizienten Entwicklungsdefekten. Durch Sequenzierung des Exoms von Brustkrebsproben identifizierten Stephens et al. fünf verschiedene Mutationen in TBX3, welche allesamt die DNA-bindende T-box-Domäne betrafen. Die In-Frame-Deletion N212delN wurde zweimal gefunden. Aus der Anhäufung der Mutationen innerhalb der T-box-Domäne wurde geschlossen, dass TBX3 bei Brustkrebs ein Treibergen ist. Da Mutationen innerhalb der T-box-Domäne im Allgemeinen zu einem Funktionsverlust führen, aber die onkogene Aktivität von TBX3 meist auf eine Überexpression zurückzuführen ist, wurden die potentiellen Treibermutationen hinsichtlich einer verminderten oder gesteigerten TBX3-Funktion geprüft. Getestet wurden zwei In-Frame Deletionen, eine Missense- sowie eine Frameshift-Mutante bezüglich der DNA-Bindung in vitro und der Zielgen-Repression in Zellkultur. Zusätzlich wurde eine in silico Analyse der im The Cancer Genome Atlas (TCGA) gelisteten somatischen TBX-Brustkrebsmutationen durchgeführt. Sowohl die experimentelle als auch die in silico Analyse zeigten, dass die untersuchten Mutationen vorwiegend zum Verlust der TBX3-Funktion führen. Um den Mechanismus der Genrepression durch TBX3 besser zu verstehen, wurden weitere TBX3-Mutanten bezüglich ihrer Wirkung auf die p21-Promotoraktivität (p21-Luc-Reporter und endogene p21-Expression) analysiert. Wildtypische p21-Luc-Repression zeigten die zwei Mutationen S674A (Phosphorylierung) und D275K (SUMOylierung), welche posttranslationale Modifikationen verhindern, sowie die Interaktion mit dem Tumorsuppressor Rb1 unterbindende M302A/V304A-Mutation. Erstaunlicherweise war die endogene p21-Repression dieser Mutanten stärker als die des wildtypischen TBX3-Proteins. Alle drei Mutationen führten zu einer Stabilisierung des TBX3-Proteins. Die ursprünglich in Patienten mit Ulna-Mamma Syndrom identifizierte, DNA-bindungsdefekte Y149S-Mutante konnte weder p21-Luc noch endogenes p21 reprimieren. Mutationen in potentiellen Interaktionsdomänen für die Bindung der Co-Repressoren Groucho und C-terminalem Bindeprotein zeigten sowohl auf p21-Luc als auch auf endogenes p21-Gen wildtypische Repressoraktivität, so dass diese Co-Repressoren in COS-7-Zellen wahrscheinlich nicht an der Repression dieses Gens beteiligt sind. Da TBX2 und TBX3 interessante Ziele zur direkten Krebsbekämpfung darstellen, sollte ein zelluläres Reportersystem zur Identifikation TBX2-inhibierender, pharmakologisch aktiver Substanzen etabliert werden. Dazu sollte eine stabile Zelllinie mit vom p21-Promotor reguliertem d2EGFP-Reporter und Doxyzyklin-induzierbarem TBX2-Protein erzeugt werden, da ektopische Expression von TBX2 genetische Instabilität und Toxizität induzieren kann. In dieser Zelllinie sollte die TBX2-Expression zur Reduktion der d2EGFP-Fluoreszenz führen. Zur Erzeugung der Zelllinie wurden die folgenden drei Konstrukte Schritt-für-Schritt stabil in das Genom der Zielzelllinie COS-7 integriert: pEF1alpha-Tet3G, pTRE3G-TBX2 und p21-d2EGFP. Während die Herstellung der doppelt stabilen COS-7-Zelllinie gelang, scheiterte die Herstellung der dreifach stabilen Zelllinie.

Targeting neuronal populations by AAV-mediated gene transfer for studying the endocannabinoid system

The cannabinoid type 1 (CB1) receptor is involved in a plethora of physiological functions and heterogeneously expressed on different neuronal populations. Several conditional loss-of-function studies revealed distinct effects of CB1 receptor signaling on glutamatergic and GABAergic neurons, respectively. To gain a comprehensive picture of CB1 receptor-mediated effects, the present study aimed at developing a gain-of-function approach, which complements conditional loss-of-function studies. Therefore, adeno-associated virus (AAV)-mediated gene delivery and Cre-mediated recombination were combined to recreate an innovative method, which ensures region- and cell type-specific transgene expression in the brain. This method was used to overexpress the CB1 receptor in glutamatergic pyramidal neurons of the mouse hippocampus. Enhanced CB1 receptor activity at glutamatergic terminals caused impairment in hippocampus-dependent memory performance. On the other hand, elevated CB1 receptor levels provoked an increased protection against kainic acid-induced seizures and against excitotoxic neuronal cell death. This finding indicates the protective role of CB1 receptor on hippocampal glutamatergic terminals as a molecular stout guard in controlling excessive neuronal network activity. Hence, CB1 receptor on glutamatergic hippocampal neurons may represent a target for novel agents to restrain excitotoxic events and to treat neurodegenerative diseases. Endocannabinoid synthesizing and degrading enzymes tightly regulate endocannabinoid signaling, and thus, represent a promising therapeutic target. To further elucidate the precise function of the 2-AG degrading enzyme monoacylglycerol lipase (MAGL), MAGL was overexpressed specifically in hippocampal pyramidal neurons. This genetic modification resulted in highly increased MAGL activity accompanied by a 50 % decrease in 2-AG levels without affecting the content of arachidonic acid and anandamide. Elevated MAGL protein levels at glutamatergic terminals eliminated depolarization-induced suppression of excitation (DSE), while depolarization-induced suppression of inhibition (DSI) was unchanged. This result indicates that the on-demand availability of the endocannabinoid 2-AG is crucial for short-term plasticity at glutamatergic synapses in the hippocampus. Mice overexpressing MAGL exhibited elevated corticosterone levels under basal conditions and an increase in anxiety-like behavior, but surprisingly, showed no changes in aversive memory formation and in seizure susceptibility. This finding suggests that 2 AG-mediated hippocampal DSE is essential for adapting to aversive situations, but is not required to form aversive memory and to protect against kainic acid-induced seizures. Thus, specific inhibition of MAGL expressed in hippocampal pyramidal neurons may represent a potential treatment strategy for anxiety and stress disorders. Finally, the method of AAV-mediated cell type-specific transgene expression was advanced to allow drug-inducible and reversible transgene expression. Therefore, elements of the tetracycline-controlled gene expression system were incorporated in our “conditional” AAV vector. This approach showed that transgene expression is switched on after drug application and that background activity in the uninduced state was only detectable in scattered cells of the hippocampus. Thus, this AAV vector will proof useful for future research applications and gene therapy approaches.

Pheochromocytoma in rats with multiple endocrine neoplasia (MENX) shares gene expression patterns with human pheochromocytoma

Pheochromocytomas are rare neoplasias of neural crest origin arising from chromaffin cells of the adrenal medulla and sympathetic ganglia (extra-adrenal pheochromocytoma). Pheochromocytoma that develop in rats homozygous for a loss-of-function mutation in p27Kip1 (MENX syndrome) show a clear progression from hyperplasia to tumor, offering the possibility to gain insight into tumor pathobiology. We compared the gene-expression signatures of both adrenomedullary hyperplasia and pheochromocytoma with normal rat adrenal medulla. Hyperplasia and tumor show very similar transcriptome profiles, indicating early determination of the tumorigenic signature. Overrepresentation of developmentally regulated neural genes was a feature of the rat lesions. Quantitative RT-PCR validated the up-regulation of 11 genes, including some involved in neural development: Cdkn2a, Cdkn2c, Neurod1, Gal, Bmp7, and Phox2a. Overexpression of these genes precedes histological changes in affected adrenal glands. Their presence at early stages of tumorigenesis indicates they are not acquired during progression and may be a result of the lack of functional p27Kip1. Adrenal and extra-adrenal pheochromocytoma development clearly follows diverged molecular pathways in MENX rats. To correlate these findings to human pheochromocytoma, we studied nine genes overexpressed in the rat lesions in 46 sporadic and familial human pheochromocytomas. The expression of GAL, DGKH, BMP7, PHOX2A, L1CAM, TCTE1, EBF3, SOX4, and HASH1 was up-regulated, although with different frequencies. Immunohistochemical staining detected high L1CAM expression selectively in 27 human pheochromocytomas but not in 140 nonchromaffin neuroendocrine tumors. These studies reveal clues to the molecular pathways involved in rat and human pheochromocytoma and identify previously unexplored biomarkers for clinical use.

7-year follow-up after open reduction and internal screw fixation in Bennett fractures

Bennett fractures are unstable, and, with inadequate treatment, lead to osteoarthritis, weakness and loss of function of the first carpometacarpal joint. This study focuses on long-term functional and radiological outcomes after open reduction and internal fixation.

Is dental erosion really a problem?

Dental erosion is the non-carious dental substance loss induced by direct impact of exogenous or endogenous acids. It results in a loss of dental hard tissue, which can be serious in some groups, such as those with eating disorders, in patients with gastroesophageal reflux disease, and also in persons consuming high amounts of acidic drinks and foodstuffs. For these persons, erosion can impair their well-being, due to changes in appearance and/or loss of function of the teeth, e.g., the occurrence of hypersensitivity of teeth if the dentin is exposed. If erosion reaches an advanced stage, time- and money-consuming therapies may be necessary. The therapy, in turn, poses a challenge for the dentist, particularly if the defects are diagnosed at an advanced stage. While initial and moderate defects can mostly be treated non- or minimally invasively, severe defects often require complex therapeutic strategies, which often entail extensive loss of dental hard tissue due to preparatory measures. A major goal should therefore be to diagnose dental erosion at an early stage, to avoid functional and esthetic impairments as well as pain sensations and to ensure longevity of the dentition.