Design, Synthese und biochemische/biologische Evaluierung bioisosterer Oligopyrrolcarboxamide mit aliphatisch-amidisch verknüpften DNA-Interkalatoren

Die DNA stellt aufgrund der genetischen Krankheitsursache nach wie vor ein überaus attraktives Target für das Design antitumoraktiver Zytostatika dar. Ein wesentlicher Schwerpunkt der heutigen Forschung besteht vor allem in der Entwicklung niedermolekularer, sequenzspezifischer DNA-Liganden zur gezielten Ausschaltung defekter Gene. Im Rahmen dieser Arbeit erfolgte daher in Anlehnung an die antitumoral wirksame Leitsubstanz Netropsin - ein AT-selektiver Minor Groove Binder mit Bispyrrolcarboxamid-Grundstruktur - erstmals der systematische Aufbau einer neuen Serie bioisosterer Hybridmoleküle, bestehend aus einem interkalierenden Strukturelement (Acridon, Naphthalimid, 5-Nitronaphthalimid, Anthrachinon, 11H-Pyrido[2,3-a]carbazol) und Thiophenpyrrol-, Imidazolpyrrol-, Thiazolpyrrol- bzw. Bisimidazolcarboxamid als rinnenbindende Oligoamid-Einheit (sog. Combilexine). Die chromophoren Systeme am N-Terminus wurden hierbei über aliphatische Linker variabler Kettenlänge mit der Carboxamid-Kette verknüpft. Als C-terminale Funktion kam sowohl die N,N-Dimethyl-1,3-diaminopropan- als auch die um ein C-Atom kürzere Dimethylaminoethylamin-Seitenkette zum Einsatz. Unter Verwendung modernster Reagenzien aus der Peptidkupplungschemie ist es gelungen, ein präparativ gut zugängliches, reproduzierbares Verfahren zur Synthese dieser bioisosteren Combilexine zu entwickeln. Anhand biophysikalischer/biochemischer, zellbiologischer und physikochemischer (1H-NMR-spektroskopischer und röntgenstrukturanalytischer) Methoden sowie Molecular Modelling Studien wurden erstmals bezüglich der DNA-Bindung, der Topoisomerase-Hemmung und der Antitumor-Zellzytotoxizität in einem breiten Rahmen vororientierende Struktur-Wirkungsbeziehungen an bioisosteren Liganden erstellt. Wenngleich zwischen den in vitro und in silico ermittelten Befunden keine konkreten Gesetzmäßigkeiten zu erkennen waren, so ließ die Summation der Ergebnisse dennoch darauf schließen, dass es sich bei den Naphthalimidpropion- und Acridonbuttersäure-Derivaten mit C-terminaler Propylendiamin-Funktion um die aussichtsreichsten Kandidaten in Bezug auf die DNA-Affinität bzw. Zytotoxizität handelte.

Untersuchung der DNA-bindenden Eigenschaften neuer Nukleobasen-gekoppelter Pyrrolcarboxamide, Combilexine und Hetaren[a]carbazol-Derivate: Validierung und Etablierung von in-vitro- und in-silico-Methoden

Da maligne Neoplasien durch Mutationen in Proto-Onko- und/oder Tumorsuppressorgenen ausgelöst werden, stellt die DNA eines der wichtigsten Targets für die Entwicklung neuer Zytostatika dar. Auch bei den im Arbeitskreis Pindur designten und synthetisier-ten Verbindungen der Nukleobasen-gekoppelten Pyrrolcarboxamid-, der Hetaren[a]carbazol- und der Combilexin-Reihe handelt es sich um DNA-Liganden mit potentiell antitumoraktiven Eigenschaf-ten. Die einen dualen Bindemodus aufweisenden Combilexine bestehen aus einem Interkalator (u. a. Naphthalimid, Acridon), der über einen Linker variabler Kettenlänge mit einer rinnenbin-denden, von Netropsin abgeleiteten Bispyrrol-, oder einer bioisosteren Imidazol-, Thiazol- oder Thiophen-pyrrolcarboxamid-struktur verknüpft ist. Das N-terminale Ende der Combilexine wird von einer N,N-Dimethylaminopropyl- oder -ethyl-Seitenkette gebildet. Die DNA-Affinitäten der Liganden wurden mittels Tm-Wert-Messung-en bestimmt. Diese Denaturierungsexperimente wurden sowohl mit poly(dAdT)2- als auch mit Thymus-DNA (~42% GC-Anteil) durchge-führt, um Aussagen zur Stärke und zur Sequenzselektivität der DNA-Bindung machen zu können. Des Weiteren wurden die Bindekon-stanten einiger ausgewählter Vertreter mit Hilfe des Ethidium-bromid-Verdrängungsassays ermittelt; einige Testverbindungen wurden zudem auf potentiell vorhandene, TOPO I-inhibierende Eigenschaften untersucht. Diese biochemischen und biophysika-lischen Tests wurden durch Molecular Modelling-Studien ergänzt, die die Berechnung von molekularen Eigenschaften, die Durch-führung von Konformerenanalysen und die Simulation von DNA-Ligand-Komplexen (Docking) umfassten. Durch Korrelation der in vitro-Befunde mit den in silico-Daten gelang es, vor allem für die Substanzklasse der Combilexine einige richtungweisende Struktur-Wirkungsbeziehungen aufzustellen. So konnte gezeigt werden, dass die Einführung eines Imidazol-Rings in die rinnen-bindende Hetaren-pyrrolcarboxamid-Struktur der Combilexine aufgrund der H-Brücken-Akzeptor-Funktion des sp2-hybridisierten N-Atoms eine Verschiebung der Sequenzselektivität der DNA-Bindung von AT- zu GC-reichen Arealen der DNA bedingt. Zudem erwies sich ein C3-Linker für die Verknüpfung des Naphthalimids mit dem rinnenbindenden Strukturelement als am besten geeignet, während bei den Acridon-Derivaten die Verbindungen mit einem N-terminalen Buttersäure-Linker die höchste DNA-Affinität aufwiesen. Dies ist sehr wahrscheinlich auf die im Vergleich zum Naphthalimid-Molekül geringere y-Achsen-Ausdehnung (bzgl. eines x/y-Koordinatensystems) des Acridons zurückzuführen. Die ermittelten Struktur-Wirkungsbeziehungen können dazu herangezogen werden, das rationale Design neuer DNA-Liganden mit potentiell stärkerer DNA-Bindung zu optimieren.

Strategies to identify and further characterize novel and known genes involved in regulation of skeletogenesis

372 osteochondrodysplasias and genetically determined dysostoses were reported in 2007 [Superti-Furga and Unger, 2007]. For 215 of these conditions, an association with one or more genes can be stated, while the molecular changes for the remaining syndromes remain illusive to date. Thus, the present dissertation aims at the identification of novel genes involved in processes regarding cartilage/ bone formation, growth, differentiation and homeostasis, which may serve as candidate genes for the above mentioned conditions. Two different approaches were undertaken. Firstly, a high throughput EST sequencing project from a human fetal cartilage library was performed to identify novel genes in early skeletal development (20th week of gestation until 2nd year of life) that could be investigated as potential candidate genes. 5000 EST sequences were generated and analyzed representing 1573 individual transcripts, corresponding to known (1400) and to novel, yet uncharacterized genes (173). About 7% of the proteins were already described in cartilage/ bone development or homeostasis, showing that the generated library is tissue specific. The remaining profile of this library was compared to previously published libraries from different time points (8th–12th, 18th–20th week and adult human cartilage) that also showed a similar distribution, reflecting the quality of the presented library analyzed. Furthermore, three potential candidate genes (LRRC59, CRELD2, ZNF577) were further investigated and their potential involvement in skeletogenesis was discussed. Secondly, a disease-orientated approach was undertaken to identify downstream targets of LMX1B, the gene causing Nail-Patella syndrome (NPS), and to investigate similar conditions. Like NPS, Genitopatellar syndrome (GPS) is characterized by aplasia or hypoplasia of the patella and renal anomalies. Therefore, six GPS patients were enrolled in a study to investigate the molecular changes responsible for this relatively rare disease. A 3.07 Mb deletion including LMX1B and NR5A1 (SF1) was found in one female patient that showed features of both NPS and GPS and investigations revealed a 46,XY karyotype and ovotestes indicating true hermaphroditism. The microdeletion was not seen in any of the five other patients with GPS features only, but a potential regulatory element between the two genes cannot be ruled out yet. Since Lmx1b is expressed in the dorsal limb bud and in podocytes, proteomic approaches and expression profiling were performed with murine material of the limbs and the kidneys to identify its downstream targets. After 2D-gel electrophoresis with protein extracts from E13.5 fore limb buds and newborn kidneys of Lmx1b wild type and knock-out mice and mass spectrometry analysis, only two proteins, agrin and carbonic anhydrase 2, remained of interest, but further analysis of the two genes did not show a transcriptional down regulation by Lmx1b. The focus was switched to expression profiles and RNA from newborn Lmx1b wild type and knock-out kidneys was compared by microarray analysis. Potential Lmx1b targets were almost impossible to study, because of the early death of Lmx1b deficient mice, when the glomeruli, containing podocytes, are still immature. Because Lmx1b is also expressed during limb development, RNA from wild type and knock-out Lmx1b E11.5 fore limb buds was investigated by microarray, revealing four potential Lmx1b downstream targets: neuropilin 2, single-stranded DNA binding protein 2, peroxisome proliferative activated receptor, gamma, co-activator 1 alpha, and short stature homeobox 2. Whole mount in situ hybridization strengthened a potential down regulation of neuropilin 2 by Lmx1b, but further investigations including in situ hybridization and protein-protein interaction studies will be needed.

Asynchrone Replikation geprägter und nicht geprägter Chromosomenregionen und Expression relevanter Entwicklungsgene in Präimplantationsembryonen der Maus

Zum besseren Verständnis der epigenetischen Reprogrammierung nach der Befruchtung, wurde in der vorliegenden Studie unter Verwendung eines Interphase-FISH-Assays eine systematische Analyse des Replikationsverhaltens geprägter und nicht geprägter Chromosomenregionen in Präimplantationsembryonen der Maus durchgeführt. Dabei konnte erstmalig gezeigt werden, dass sowohl geprägte als auch nicht geprägte Chromosomen-regionen direkt nach der Befruchtung asynchron replizieren. Vier von fünf nicht geprägten Chromosomenregionen replizierten erst nach dem Zweizell-Embryostadium synchron. Eine asynchrone Replikation geprägter Regionen wurde während der gesamten Präimplantationsentwicklung und in differenzierten Zellen beobachtet. In Morula-Embryonen zeigten der in diesem Stadium nicht exprimierte Dlk1-Gtl2-Locus sowie der biallelisch exprimierte Igf2r-Locus jedoch eine Relaxation der asynchronen Replikation. In einem weiteren Projekt konnte mit Hilfe eines Multiplex-RT-PCR-Ansatzes die sensitive Detektion von multiplen Transkripten in einzelnen Zellen etabliert werden. Anschließend wurden Expressionsmuster von 17 für die epigenetische Reprogrammierung relevanten Entwicklungs-genen in Präimplantationsembryonen sowie in einzelnen Morula-Blastomeren analysiert. Der Transkriptionsfaktor Pou5f1 wurde in allen Präimplantationsembryonen und allen Morula-Blastomeren detektiert, was auf eine uniforme Reaktivierung der Pluripotenz hinweist. Dagegen variierte die mRNA-Expression verschiedener DNA-Cytosin-5-Methyltransferasen, 5-methyl-CpG-Bindeproteine sowie Enzyme der Basenexzisionsreparatur stark zwischen individuellen Zellen des gleichen Embryos und noch stärker zwischen Zellen verschiedener Embryonen. Diese Ergebnisse zeigen, dass sich das für die Reprogrammierungsmaschinerie kodierende Transkriptom zu bestimmten Entwicklungs-zeitpunkten zwischen einzelnen Blastomeren unterscheidet.

Suche nach Zielgenen des T-Box-Transkriptionsfaktors Optomotor-blind aus Drosophila melanogaster

Zusammenfassung:rnrnDas Ziel der Arbeit bestand darin mehr über die Funktion des T-Box Transkriptionsfaktors Omb zu erfahren. Dm omb ist der nächste Verwandte zu Hs Tbx2/3, die wegen ihrer Rolle bei verschiedenen Krebsarten für die Entwicklung neuer Therapien bedeutsam sind. rnIn drei, von Herrn Pflugfelder hergestellten, omb Allelen l(1)omb282, l(1)omb12, l(1)omb15 wurden neue Mutationen kartiert. Dabei handelt es sich um zwei missense-Mutationen und eine Stopmutation. Sie betreffen Aminosäurereste, die in allen T-Box Proteinen konserviert sind und daher vermutlich lebenswichtige Proteinabschnitte betreffen. In EMSA Versuchen konnte gezeigt werden, dass die missense-Mutationen die DNA-Bindung des Omb-T Proteins verhindern.rnFür die Suche nach Omb Zielgenen wurden Gene und phylogenetisch konservierte TBE-Genabschnitte auf ihre Regulation durch Omb getestet. Dabei wurde das Expressionsmuster von Genen mitels in situ und das Muster von enhancer getriebener β-Gal Expression histochemisch oder durch Immunfärbung von wildtypischen und l(1)omb15 Larven des dritten Stadiums verglichen. rnUpstream der mirr Transkriptionseinheit wurde ein cis-regulatorisches TBE-Fragment identifiziert, das ein Aktivitätsmuster in Flügelimaginalscheiben zeigte, welches dem von Mirr nahe kommt. Sowohl ein Omb Verlust als auch die Mutation der TBE Sequenz führten zu einer ähnlichen ektopischen Aktivierung des Fragments, was auf eine Abhängigkeit von Omb hinweist. rnIn der intronischen Sequenz von inv wurde ebenfalls ein TBE-Fragment entdeckt, das eine β-Gal-Aktivität in Flügelscheiben des späten L3 Stadiums anterior der A/P Grenze zeigte. Diese Expression könnte sich mit der späten für en/inv beschriebenen Expression (Blair, 1992) decken. Immunfärbungen bestätigten, dass der Verlust dieser Aktivität in omb0 tatsächlich durch den Verlust von Omb hervorgerufen wird und nicht durch eine Entwicklungsverzögerung der Larven verursacht wird.rnSchließlich wurde durch die Reparatur von TBX Expressionsvektoren eine Konstruktreihe (Legler, 2010) fertiggestellt, mit deren Hilfe die Auswirkungen einer Überexpression auf die Zellmotilität in Drosophila untersucht werden kann. Das soll helfen den Einfluss von TBX Proteinen auf die Invasivität von Krebszellen zu verstehen.rn

DNA-Reparatur-assoziierte genetische und epigenetische Faktoren für die Zweittumorentstehung nach Tumoren im Kindes- und Jugendalter

Die Ursachen der Zweittumorentwicklung bei Personen, die eine Krebserkrankung in der Kindheit überlebten, sind weitgehend unklar. Strahlenexposition oder Chemotherapie führen in normalen somatischen Zellen zu DNA-Schäden, welche bei fehlerhafter Reparatur eine Karzinogenese auslösen können. Es ist denkbar, dass genetische Unterschiede z. B. in den Signalwegen der Zellzykluskontrolle und der DNA-Reparatur nach therapieinduzierten DNA-Schäden eine entscheidende Rolle bei der Zweittumorentwicklung spielen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden 20 Personen, die eine Krebserkrankung in der Kindheit überlebten und einen unabhängigen Zweittumor entwickelten, mit 20 gematchten Kontrollpersonen ohne Zweittumorentwicklung verglichen. Die primären Fibroblasten der Patienten wurden auf somatische, genetische und/oder epigenetische Unterschiede in DNA-Reparaturnetzwerken untersucht. Die biologisch relevantesten Ergebnisse lieferten Proteinuntersuchungen mittels Antikörper-Microarrays. Hierbei wurde eine konstitutiv erniedrigte Menge an RAD9A und einigen anderen DNA-Reparatur-Proteinen (BRCA1, DDIT3, MSH6, p53, RAD51) in den Zweittumorpatienten im Vergleich zu den Eintumorpatienten festgestellt. Nach einer DNA-Schädigung durch 1 Gray Bestrahlung erhöhte sich die RAD9A-Proteinmenge, wobei die Zweittumorpatienten eine geringere Induktion als die Eintumorpatienten zeigten. Bei der Quantifizierung der mRNA-Expression mittels RTq-PCR wurde ein niedrigerer RAD9A-mRNA-Level sowohl in den unbehandelten und als auch in den 1 Gray bestrahlten Zellen der Zweittumorpatienten festgestellt. SNP-Array und Methylierungsanalysen konnten keine Auffälligkeiten im RAD9A-Lokus nachweisen. Diese Ergebnisse unterstützen die Hypothese, dass Modulationen von RAD9A und anderen Zellzyklusarrest- und DNA-Reparaturproteinen zum Risiko einer Zweittumorentwicklung in Kinderkrebspatienten beitragen. Bei einem diskordanten monozygoten Zwillingspaar wurde in ca. 20% der Zellen des Zweittumorzwillings eine Hypermethylierung des Tumorsuppressorgens BRCA1 festgestellt, die mit einer konstitutiv erniedrigten BRCA1-Proteinexpression einhergeht und einen möglichen Krebsrisikofaktor darstellt. Die partielle Deletion des Gens RSPO3, die wahrscheinlich als somatisches Zellmosaik beim Zweittumorzwilling vorliegt, korreliert mit einer niedrigeren RSPO3-mRNA-Expression und ist vermutlich auch mit einer erhöhten Krebsprädisposition assoziiert.

Structural and kinetic characterization of DNA polymerases I and III from Escherichia coli

DNA elongation is performed by Pol III α subunit in E. coli, stimulated by the association with ε and θ subunits. These three subunits define the DNA Pol III catalytic core. There is controversy about the DNA Pol III assembly for the simultaneous control of lagging and leading strands replication, since some Authors propose a dimeric model with two cores, whereas others have assembled in vitro a trimeric DNA Pol III with a third catalytic core, which increases the efficiency of DNA replication. Moreover, the function of the PHP domain, located at the N-terminus of α subunit, is still unknown. Previous studies hypothesized a possible pyrophosphatase activity, not confirmed yet. The present Thesis highlights by the first time the production in vivo of a trimeric E. coli DNA Pol III by co-expressing α, τ, ε and θ subunits. This trimeric complex has been enzymatically characterized and a molecular model has been proposed, with 2 α subunits sustaining the lagging-strand replication whereas the third core replicates the leading strand. In addition, the pyrophosphatase activity of the PHP domain has been confirmed. This activity involves, at least, the H12 and the D19 residues, whereas the D201 regulates phosphate release. On the other hand, an artificial polymerase (HoLaMa), designed by deleting the exonuclease domain of Klenow Fragment, has been expressed, purified and characterized for a better understanding of bacterial polymerases mechanism. The absence of exonuclease domain impaired enzyme processivity, since this domain is involved in DNA binding. Finally, Klenow enzyme, HoLaMa, α subunit and DNA Pol III αεθ have been characterized at the single-molecule level by FRET analysis, combining ALEX and TIRF microscopy. Fluorescently-labeled DNA molecules were immobilized, and changes in FRET efficiency enabled us to study polymerase binding and DNA polymerization.

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.

Rumen-protected choline supplementation in periparturient dairy goats: effects on liver and mammary gland

The current study investigated the effects of supplementing rumen-protected choline (RPC) on metabolic profile, selected liver constituents and transcript levels of selected enzymes, transcription factors and nuclear receptors involved in mammary lipid metabolism in dairy goats. Eight healthy lactating goats were studied: four received no choline supplementation (CTR group) and four received 4g RPC chloride/day (RPC group). The treatment was administered individually starting 4 weeks before expected kidding and continuing for 4 weeks after parturition. In the first month of lactation, milk yield and composition were measured weekly. On days 7, 14, 21 and 27 of lactation, blood samples were collected and analysed for glucose, beta-hydroxybutyrate, non-esterified fatty acids and cholesterol. On day 28 of lactation, samples of liver and mammary gland tissue were obtained. Liver tissue was analysed for total lipid and DNA content; mammary tissue was analysed for transcripts of lipoprotein lipase (LPL), fatty acid synthase (FAS), sterol regulatory binding proteins 1 and 2, peroxisome proliferator-activated receptor gamma and liver X receptor alpha. Milk yield was very similar in the two groups, but R PC goats had lower (P < 0.05) plasma beta-hydroxybutyrate. The total lipid content of liver was unaffected (P = 0.890), but the total lipid/DNA ratio was lower (both P < 0.05) in RPC than CTR animals. Choline had no effect on the expression of the mammary gland transcripts involved in lipid metabolism. The current plasma and liver data indicate that choline has a positive effect on liver lipid metabolism, whereas it appears to have little effect on transcript levels in mammary gland of various proteins involved in lipid metabolism. Nevertheless, the current results were obtained from a limited number of animals, and choline requirement and function in lactating dairy ruminants deserve further investigation.

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.

Facile double-functionalization of designed ankyrin repeat proteins using click and thiol chemistries

Click chemistry is a powerful technology for the functionalization of therapeutic proteins with effector moieties, because of its potential for bio-orthogonal, regio-selective, and high-yielding conjugation under mild conditions. Designed Ankyrin Repeat Proteins (DARPins), a novel class of highly stable binding proteins, are particularly well suited for the introduction of clickable methionine surrogates such as azidohomoalanine (Aha) or homopropargylglycine (Hpg), since the DARPin scaffold can be made methionine-free by an M34L mutation in the N-cap which fully maintains the biophysical properties of the protein. A single N-terminal azidohomoalanine, replacing the initiator Met, is incorporated in high yield, and allows preparation of "clickable" DARPins at about 30 mg per liter E. coli culture, fully retaining stability, specificity, and affinity. For a second modification, we introduced a cysteine at the C-terminus. Such DARPins could be conveniently site-specifically linked to two moieties, polyethylene glycol (PEG) to the N-terminus and the fluorophore Alexa488 to the C-terminus. We present a DARPin selected against the epithelial cell adhesion molecule (EpCAM) with excellent properties for tumor targeting as an example. We used these doubly modified molecules to measure binding kinetics on tumor cells and found that PEGylation has no effect on dissociation rate, but slightly decreases the association rate and the maximal number of cell-bound DARPins, fully consistent with our previous model of PEG action obtained in vitro. Our data demonstrate the benefit of click chemistry for site-specific modification of binding proteins like DARPins to conveniently add several functional moieties simultaneously for various biomedical applications.

Snake C-type lectin-like proteins and platelet receptors

Snake venoms are complex mixtures of biologically active proteins and peptides. Many affect haemostasis by activating or inhibiting coagulant factors or platelets, or by disrupting endothelium. Snake venom components are classified into various families, such as serine proteases, metalloproteinases, C-type lectin-like proteins, disintegrins and phospholipases. Snake venom C-type lectin-like proteins have a typical fold resembling that in classic C-type lectins such as the selectins and mannose-binding proteins. Many snake venom C-type lectin-like proteins have now been characterized, as heterodimeric structures with alpha and beta subunits that often form large molecules by multimerization. They activate platelets by binding to VWF or specific receptors such as GPIb, alpha2beta1 and GPVI. Simple heterodimeric GPIb-binding molecules mainly inhibit platelet functions, whereas multimeric ones activate platelets. A series of tetrameric snake venom C-type lectin-like proteins activates platelets by binding to GPVI while another series affects platelet function via integrin alpha2beta1. Some act by inducing VWF to bind to GPIb. Many structures of these proteins, often complexed with their ligands, have been determined. Structure-activity studies show that these proteins are quite complex despite similar backbone folding. Snake C-type lectin-like proteins often interact with more than one platelet receptor and have complex mechanisms of action.

AMR-Me inhibits PI3K/Akt signaling in hormone-dependent MCF-7 breast cancer cells and inactivates NF-κB in hormone-independent MDA-MB-231 cells

AMR-Me, a C-28 methylester derivative of triterpenoid compound Amooranin isolated from Amoora rohituka stem bark and the plant has been reported to possess multitude of medicinal properties. Our previous studies have shown that AMR-Me can induce apoptosis through mitochondrial apoptotic and MAPK signaling pathways by regulating the expression of apoptosis related genes in human breast cancer MCF-7 cells. However, the molecular mechanism of AMR-Me induced apoptotic cell death remains unclear. Our results showed that AMR-Me dose-dependently inhibited the proliferation of MCF-7 and MDA-MB-231 cells under serum-free conditions supplemented with 1 nM estrogen (E2) with an IC50 value of 0.15 µM, 0.45 µM, respectively. AMR-Me had minimal effects on human normal breast epithelial MCF-10A + ras and MCF-10A cells with IC50 value of 6 and 6.5 µM, respectively. AMR-Me downregulated PI3K p85, Akt1, and p-Akt in an ERα-independent manner in MCF-7 cells and no change in expression levels of PI3K p85 and Akt were observed in MDA-MB-231 cells treated under similar conditions. The PI3K inhibitor LY294002 suppressed Akt activation similar to AMR-Me and potentiated AMR-Me induced apoptosis in MCF-7 cells. EMSA revealed that AMR-Me inhibited nuclear factor-kappaB (NF-κB) DNA binding activity in MDA-MB-231 cells in a time-dependent manner and abrogated EGF induced NF-κB activation. From these studies we conclude that AMR-Me decreased ERα expression and effectively inhibited Akt phosphorylation in MCF-7 cells and inactivate constitutive nuclear NF-κB and its regulated proteins in MDA-MB-231 cells. Due to this multifactorial effect in hormone-dependent and independent breast cancer cells AMR-Me deserves attention for use in breast cancer prevention and therapy

GENETIC ANALYSIS OF THE FUNCTION OF THE DROSOPHILA DOUBLESEX-RELATED FACTOR dmrt93B

DMRT (Doublesex and Mab-3 related transcription factor) proteins generally associated with sexual differentiation in many organisms share a common DNA binding domain and are often expressed in reproductive tissues. Aside from doublesex, which is a central factor in the regulation of sex determination, Drosophila possesses three different dmrt genes that are of unknown function. Because the association with sexual differentiation and reproduction is not universal and some DMRT proteins have been found to play other developmental roles we chose to further characterize one of these Drosophila genes. We carried out genetic analysis of dmrt93B, which was previously found to be expressed sex-specifically in the developing somatic gonad and to affect testis morphogenesis in RNAi knockdowns. In order to disrupt this gene, the GAL4 yeast transcriptional activator followed by a polyadenylation signal was inserted after the dmrt93B start codon and introduced into the genome by homologous recombination. Analysis of the knock-in mutation as well as a small deletion removing all dmrt93B sequence demonstrate that loss of function causes partial lethality at the late pupal stage. Surprisingly, these mutations have no significant effect on gonad formation or male fertility. Analysis of GAL4-driven GFP reporter expression indicates that the dmrt93B promoter activity is highly specific to neurons in the suboesophageal and proventricular ganglion in larva and adult of both sexes suggesting a possible role in digestive tract function. Using the Capillary Feeder (CAFÉ) assay to measure daily food intake we find that reduction in this gene’s function leads to an increase in food consumption. These results suggest dmrt93 plays an important role in the formation or maintenance of neurons that affect feeding and support the idea that dmrt genes may not be restricted to roles in sexual differentiation.

Phosphorylation of the proline-rich domain of Xp95 modulates Xp95 interaction with partner proteins.

The mammalian adaptor protein Alix [ALG-2 (apoptosis-linked-gene-2 product)-interacting protein X] belongs to a conserved family of proteins that have in common an N-terminal Bro1 domain and a C-terminal PRD (proline-rich domain), both of which mediate partner protein interactions. Following our previous finding that Xp95, the Xenopus orthologue of Alix, undergoes a phosphorylation-dependent gel mobility shift during progesteroneinduced oocyte meiotic maturation, we explored potential regulation of Xp95/Alix by protein phosphorylation in hormone-induced cell cycle re-entry or M-phase induction. By MALDI-TOF (matrix-assisted laser-desorption ionization-time-of-flight) MS analyses and gel mobility-shift assays, Xp95 is phosphorylated at multiple sites within the N-terminal half of the PRD during Xenopus oocyte maturation, and a similar region in Alix is phosphorylated in mitotically arrested but not serum-stimulated mammalian cells. By tandem MS, Thr745 within this region, which localizes in a conserved binding site to the adaptor protein SETA [SH3 (Src homology 3) domain-containing, expressed in tumorigenic astrocytes] CIN85 (a-cyano-4-hydroxycinnamate)/SH3KBP1 (SH3-domain kinase-binding protein 1), is one of the phosphorylation sites in Xp95. Results from GST (glutathione S-transferase)-pull down and peptide binding/competition assays further demonstrate that the Thr745 phosphorylation inhibits Xp95 interaction with the second SH3 domain of SETA. However, immunoprecipitates of Xp95 from extracts of M-phase-arrested mature oocytes contained additional partner proteins as compared with immunoprecipitates from extracts of G2-arrested immature oocytes. The deubiquitinase AMSH (associated molecule with the SH3 domain of signal transducing adaptor molecule) specifically interacts with phosphorylated Xp95 in M-phase cell lysates. These findings establish that Xp95/Alix is phosphorylated within the PRD during M-phase induction, and indicate that the phosphorylation may both positively and negatively modulate their interaction with partner proteins.