Schmiede ─ Heiligtum ─ Wassermühle. Cham-Hagendorn (Kanton Zug) in römischer Zeit. Ausgrabungen 1944/45 und 2003/04

1944/1945 wurde in Cham-Hagendorn eine Wassermühle ausgegraben, die dank ihrer aussergewöhnlich guten Holzerhaltung seit langem einen prominenten Platz in der Forschung einnimmt. 2003 und 2004 konnte die Kantonsarchäologie Zug den Platz erneut archäologisch untersuchen. Dabei wurden nicht nur weitere Reste der Wassermühle, sondern auch Spuren älterer und jüngerer Anlagen geborgen: eine ältere und eine jüngere Schmiedewerkstatt (Horizont 1a/Horizont 3) sowie ein zweiphasiges Heiligtum (Horizonte 1a/1b). All diese Anlagen lassen sich nun in das in den neuen Grabungen erkannte stratigraphische Gerüst einhängen (s. Beil. 2). Dank der Holzerhaltung können die meisten Phasen dendrochronologisch datiert werden (s. Abb. 4.1/1a): Horizont 1a mit Schlagdaten zwischen 162(?)/173 und 200 n. Chr., Horizont 1b um 215/218 n. Chr. und Horizont 2 um 231 n. Chr. Ferner konnten in den neuen Grabungen Proben für mikromorphologische und archäobotanische Untersuchungen entnommen werden (Kap. 2.2; 3.11). In der vorliegenden Publikation werden der Befund und die Baustrukturen vorgelegt, (Kap. 2), desgleichen sämtliche stratifizierten Funde und eine umfassende Auswahl der 1944/1945 geborgenen Funde (Kap. 3). Dank anpassender Fragmente, sog. Passscherben, lassen sich diese zum Teil nachträglich in die Schichtenabfolge einbinden. Die mikromorphologischen und die archäobotanischen Untersuchungen (Kap. 2.2; 3.11) zeigen, dass der Fundplatz in römischer Zeit inmitten einer stark vom Wald und dem Fluss Lorze geprägten Landschaft lag. In unmittelbarer Nähe können weder eine Siedlung noch einzelne Wohnbauten gelegen haben. Die demnach nur gewerblich und sakral genutzten Anlagen standen an einem Bach, der vermutlich mit jenem Bach identisch ist, der noch heute das Groppenmoos entwässert und bei Cham-Hagendorn in die Lorze mündet (s. Abb. 2.4/1). Der antike Bach führte wiederholt Hochwasser ─ insgesamt sind fünf grössere Überschwemmungsphasen auszumachen (Kap. 2.2; 2.4). Wohl anlässlich eines Seehochstandes durch ein Überschwappen der Lorze in den Bach ausgelöst, müssen diese Überschwemmungen eine enorme Gewalt entwickelt haben, der die einzelnen Anlagen zum Opfer fielen. Wie die Untersuchung der Siedlungslandschaft römischer Zeit rund um den Zugersee wahrscheinlich macht (Kap. 6 mit Abb. 6.2/2), dürften die Anlagen von Cham-Hagendorn zu einer in Cham-Heiligkreuz vermuteten Villa gehören, einem von fünf grösseren Landgütern in diesem Gebiet. Hinweise auf Vorgängeranlagen fehlen, mit denen die vereinzelten Funde des 1. Jh. n. Chr. (Kap. 4.5) in Verbindung gebracht werden könnten. Diese dürften eher von einer der Überschwemmungen bachaufwärts weggerissen und nach Cham-Hagendorn eingeschwemmt worden sein. Die Nutzung des Fundplatzes (Horizont 1a; s. Beil. 6) setzte um 170 n. Chr. mit einer Schmiedewerkstatt ein (Kap. 2.5.1). Der Fundanfall, insbesondere die Schmiedeschlacken (Kap. 3.9) belegen, dass hier nur hin und wieder Geräte hergestellt und repariert wurden (Kap. 5.2). Diese Werkstatt war vermutlich schon aufgelassen und dem Verfall preisgegeben, als man 200 n. Chr. (Kap. 4.2.4) auf einer Insel zwischen dem Bach und einem Lorzearm ein Heiligtum errichtete (Kap. 5.3). Beleg für den sakralen Status dieser Insel ist in erster Linie mindestens ein eigens gepflanzter Pfirsichbaum, nachgewiesen mit Pollen, einem Holz und über 400 Pfirsichsteinen (Kap. 3.11). Die im Bach verlaufende Grenze zwischen dem sakralen Platz und der profanen Umgebung markierte man zusätzlich mit einer Pfahlreihe (Kap. 2.5.3). In diese war ein schmaler Langbau integriert (Kap. 2.5.2), der an die oft an Temenosmauern antiker Heiligtümer angebauten Portiken erinnert und wohl auch die gleiche Funktion wie diese gehabt hatte, nämlich das Aufbewahren von Weihegaben und Kultgerät (Kap. 5.3). Das reiche Fundmaterial, das sich in den Schichten der ersten Überschwemmung fand (s. Abb. 5./5), die um 205/210 n. Chr. dieses Heiligtum zerstört hatte, insbesondere die zahlreiche Keramik (Kap. 3.2.4), und die zum Teil auffallend wertvollen Kleinfunde (Kap. 3.3.3), dürften zum grössten Teil einst in diesem Langbau untergebracht gewesen sein. Ein als Glockenklöppel interpretiertes, stratifiziertes Objekt spricht dafür, dass die fünf grossen, 1944/1945 als Stapel aufgefundenen Eisenglocken vielleicht auch dem Heiligtum zuzuweisen sind (Kap. 3.4). In diesen Kontext passen zudem die überdurchschnittlich häufig kalzinierten Tierknochen (Kap. 3.10). Nach der Überschwemmung befestigte man für 215 n. Chr. (Kap. 4.2.4) das unterspülte Bachufer mit einer Uferverbauung (Kap. 2.6.1). Mit dem Bau eines weiteren, im Bach stehenden Langbaus (Kap. 2.6.2) stellte man 218 n. Chr. das Heiligtum auf der Insel in ähnlicher Form wieder her (Horizont 1b; s. Beil. 7). Von der Pfahlreihe, die wiederum die sakrale Insel von der profanen Umgebung abgrenzte, blieben indes nur wenige Pfähle erhalten. Dennoch ist der sakrale Charakter der Anlage gesichert. Ausser dem immer noch blühenden Pfirsichbaum ist es ein vor dem Langbau aufgestelltes Ensemble von mindestens 23 Terrakottafigurinen (s. Abb. 3.6/1), elf Veneres, zehn Matres, einem Jugendlichen in Kapuzenmantel und einem kindlichen Risus (Kap. 3.6; s. auch Kap. 2.6.3). In den Sedimenten der zweiten Überschwemmung, der diese Anlage um 225/230 n. Chr. zum Opfer gefallen war, fanden sich wiederum zahlreiche Keramikgefässe (Kap. 3.2.4) und zum Teil wertvolle Kleinfunde wie eine Glasperle mit Goldfolie (Kap. 3.8.2) und eine Fibel aus Silber (Kap. 3.3.3), die wohl ursprünglich im Langbau untergebracht waren (Kap. 5.3.2 mit Abb. 5/7). Weitere Funde mit sicherem oder möglichem sakralem Charakter finden sich unter den 1944/1945 geborgenen Funden (s. Abb. 5/8), etwa ein silberner Fingerring mit Merkurinschrift, ein silberner Lunula-Anhänger, eine silberne Kasserolle (Kap. 3.3.3), eine Glasflasche mit Schlangenfadenauflage (Kap. 3.8.2) und einige Bergkristalle (Kap. 3.8.4). Im Bereich der Terrakotten kamen ferner mehrere Münzen (Kap. 3.7) zum Vorschein, die vielleicht dort niedergelegt worden waren. Nach der zweiten Überschwemmung errichtete man um 231 n. Chr. am Bach eine Wassermühle (Horizont 2; Kap. 2.7; Beil. 8; Abb. 2.7/49). Ob das Heiligtum auf der Insel wieder aufgebaut oder aufgelassen wurde, muss mangels Hinweisen offen bleiben. Für den abgehobenen Zuflusskanal der Wassermühle verwendete man mehrere stehen gebliebene Pfähle der vorangegangenen Anlagen der Horizonte 1a und 1b. Obwohl die Wassermühle den 28 jährlichen Überschwemmungshorizonten (Kap. 2.2) und den Funden (Kap. 4.3.2; 4.4.4; 45) zufolge nur bis um 260 n. Chr., während gut einer Generation, bestand, musste sie mindestens zweimal erneuert werden – nachgewiesen sind drei Wasserräder, drei Mühlsteinpaare und vermutlich drei Podeste, auf denen jeweils das Mahlwerk ruhte. Grund für diese Umbauten war wohl der weiche, instabile Untergrund, der zu Verschiebungen geführt hatte, so dass das Zusammenspiel von Wellbaum bzw. Sternnabe und Übersetzungsrad nicht mehr funktionierte und das ganze System zerbrach. Die Analyse von Pollen aus dem Gehhorizont hat als Mahlgut Getreide vom Weizentyp nachgewiesen (Kap. 3.11.4). Das Abzeichen eines Benefiziariers (Kap. 3.3.2 mit Abb. 3.3/23,B71) könnte dafür sprechen, dass das verarbeitete Getreide zumindest zum Teil für das römische Militär bestimmt war (s. auch Kap. 6.2.3). Ein im Horizont 2 gefundener Schreibgriffel und weitere stili sowie eine Waage für das Wägen bis zu 35-40 kg schweren Waren aus dem Fundbestand von 1944/1945 könnten davon zeugen, dass das Getreide zu wägen und zu registrieren war (Kap. 3.4.2). Kurz nach 260 n. Chr. fiel die Wassermühle einem weiteren Hochwasser zum Opfer. Für den folgenden Horizont 3 (Beil. 9) brachte man einen Kiesboden ein und errichtete ein kleines Gebäude (Kap. 2.8). Hier war wohl wiederum eine Schmiede untergebracht, wie die zahlreichen Kalottenschlacken belegen (Kap. 3.9), die im Umfeld der kleinen Baus zum Vorschein kamen. Aufgrund der Funde (Kap. 4.4.4; 4.5) kann diese Werkstatt nur kurze Zeit bestanden haben, höchstens bis um 270 n. Chr., bevor sie einem weiteren Hochwasser zum Opfer fiel. Von der jüngsten Anlage, die wohl noch in römische Zeit datiert (Horizont 4; Beil. 10), war lediglich eine Konstruktion aus grossen Steinplatten zu fassen (Kap. 2.9.1). Wozu sie diente, muss offen bleiben. Auch der geringe Fundanfall spricht dafür, dass die Nutzung des Platzes, zumindest für die römische Zeit, allmählich ein Ende fand (Kap. 4.5). Zu den jüngsten Strukturen gehören mehrere Gruben (Kap. 2.9.2), die vielleicht der Lehmentnahme dienten. Mangels Funden bleibt ihre Datierung indes ungewiss. Insbesondere wissen wir nicht, ob sie noch in römische Zeit datieren oder jünger sind. Spätestens mit der fünften Überschwemmung, die zur endgültigen Verlandung führte und wohl schon in die frühe Neuzeit zu setzen ist, wurde der Platz aufgelassen und erst mit dem Bau der bestehenden Fensterfabrik Baumgartner wieder besetzt.

Soluble FLT1 binds lipid microdomains in podocytes to control cell morphology and glomerular barrier function.

Vascular endothelial growth factor and its receptors, FLK1/KDR and FLT1, are key regulators of angiogenesis. Unlike FLK1/KDR, the role of FLT1 has remained elusive. FLT1 is produced as soluble (sFLT1) and full-length isoforms. Here, we show that pericytes from multiple tissues produce sFLT1. To define the biologic role of sFLT1, we chose the glomerular microvasculature as a model system. Deletion of Flt1 from specialized glomerular pericytes, known as podocytes, causes reorganization of their cytoskeleton with massive proteinuria and kidney failure, characteristic features of nephrotic syndrome in humans. The kinase-deficient allele of Flt1 rescues this phenotype, demonstrating dispensability of the full-length isoform. Using cell imaging, proteomics, and lipidomics, we show that sFLT1 binds to the glycosphingolipid GM3 in lipid rafts on the surface of podocytes, promoting adhesion and rapid actin reorganization. sFLT1 also regulates pericyte function in vessels outside of the kidney. Our findings demonstrate an autocrine function for sFLT1 to control pericyte behavior.

Determination of genetic transferrin variants in human serum by high-resolution capillary zone electrophoresis(†)

High-resolution capillary zone electrophoresis in the routine arena with stringent quality assurance is employed for the determination of carbohydrate-deficient transferrin in human serum. The assay comprises mixing of human serum with a Fe(III) -containing solution prior to analysis of the iron-saturated mixture in a dynamically double-coated capillary using a commercial buffer at alkaline pH. In contrast to other assays, it provides sufficient resolution for proper recognition of genetic transferrin variants. Analysis of 7290 patient sera revealed 166 isoform patterns that could be assigned to genetic variants, namely, 109 BC, 53 CD, one BD and three CC variants. Several subtypes of transferrin D can be distinguished as they have large enough differences in pI values. Subtypes of transferrin C and B cannot be resolved. However, analysis of the detection time ratios of tetrasialo isoforms of transferrin BC and transferrin CD variants revealed multimodal frequency histograms, indicating the presence of subtypes of transferrin C, B and D. The data gathered over 11 years demonstrate the robustness of the high-resolution capillary zone electrophoresis assay. This is the first account of a capillary zone electrophoresis based carbohydrate-deficient transferrin assay with a broad overview on transferrin isoform patterns associated with genetic transferrin variants.

Transferrin immunoextraction for determination of carbohydrate-deficient transferrin in human serum by capillary zone electrophoresis

CZE-based assays for carbohydrate-deficient transferrin (CDT) in which serum is mixed with an Fe(III) ion-containing solution prior to analysis are effective approaches for the determination of CDT in patient samples. Sera of patients with progressed diseases, however, are prone to interferences comigrating with transferrin (Tf) that prevent the proper determination of CDT by CZE in these samples. The need of a simple and economic approach to immunoextract Tf from human serum prompted us to investigate the use of a laboratory-made anti-Tf spin column containing polyclonal rabbit anti-human Tf antibodies linked to Sepharose 4 Fast Flow beads. This article reports extraction column manufacturing and column characterization with sera having normal and elevated CDT levels. The developed procedure was applied to a number of relevant hepatology and dialysis patient samples and could thereby be shown to represent an effective method for extraction and concentration of all Tf isoforms. Furthermore, lipemic sera were delipidated using a mixture of diisopropyl ether and butanol prior to immunoextraction. CDT could unambiguously be determined in all pretreated samples.

The multifunctional FUS protein: Characterization of the biological effects of its depletion

FUS/TLS (fused in sarcoma/translocated in liposarcoma) protein, a ubiquitously expressed RNA-binding protein, has been linked to a variety of cellular processes, such as RNA metabolism, microRNA biogenesis and DNA repair. However, the precise role of FUS protein remains unclear. Recently, FUS has been linked to Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS), a neurodegenerative disorder characterized by the dysfunction and death of motor neurons. Based on the observation that some mutations in the FUS gene induce cytoplasmic accumulation of FUS aggregates, we decided to explore a loss-of-function situation (i.e. inhibition of FUS’ nuclear function) to unravel the role of this protein. To this purpose, we have generated a SH-SY5Y human neuroblastoma cell line which expresses a doxycycline induced shRNA targeting FUS and that specifically depletes the protein. In order to characterize this cell line, we have performed a whole transcriptome analysis by RNA deep sequencing. Preliminary results show that FUS depletion affects both expression and alternative splicing levels of several RNAs. When FUS is depleted we observed 330 downregulated and 81 upregulated genes. We also found that 395 splicing isoforms were downregulated, while 426 were upregulated. Currently, we are focusing our attention on the pathways which are mostly affected by FUS depletion. In addition, to further characterize the FUS-depleted cell line we have performed growth proliferation and survival assays. From these experiments emerge that FUS-depleted cells display growth proliferation alteration. In order to explain this observation, we have tested different hypothesis (e.g. apoptosis, senescence or slow-down growth). We observed that FUS-depleted cells growth slower than controls. Currently, we are looking for putative candidate targets causing this phenotype. Finally, since MEFs and B-lymphocytes derived from FUS knockdown mice display major sensitivity to ionizing radiation and chromosomal aberrations [1,2], we are exploring the effects of DNA damage in FUS-depleted cells by monitoring important components of DNA Damage Response (DDR). Taken together, these studies may contribute to our knowledge of the role of FUS in these cellular processes and will allow us to draw a clearer picture of mechanisms of neurodegenerative diseases.

The FUS protein is required for cell proliferation

FUS/TLS (fused in sarcoma/translocated in liposarcoma) protein, a ubiquitously expressed and highly conserved RNA binding protein, has been linked to a variety of cellular processes from mRNA processing to DNA repair. However, the precise function of FUS is not well understood. Recently, mutations in the FUS gene have been identified in familial and sporadic patients of Amyotrophic Lateral Sclerosis, a fatal neurodegenerative disorder characterized by dysfunction and death of motor neurons. Based on the observation that some mutations in the FUS gene induce cytoplasmic accumulation of FUS aggregates, we decided to explore a loss-of-function situation (i.e. inhibition of FUS’ nuclear function) to unravel the role of this protein. To this purpose, we have generated a SH-SY5Y human neuroblastoma cell line which expresses a doxycycline induced shRNA targeting FUS that efficiently depletes the protein. In order to characterize this cell line, we have characterized the poly(A) fraction by RNA deep sequencing. Preliminary results show that FUS depletion affects both mRNA expression and alternative splicing. Upon FUS depletion 330 genes are downregulated and 81 are upregulated. We also found that 395 splicing isoforms were downregulated, while 426 were upregulated. Currently, we are focusing our attention on the pathways which are mostly affected by FUS depletion. In addition, we are currently characterizing how FUS depletion affects cell proliferation and survival. We find that the lack of FUS impairs cell proliferation but does not induce apoptosis. Finally, since MEFs and B-lymphocytes derived from FUS knockdown mice display major sensitivity to ionizing radiation and chromosomal aberrations [1,2], we are exploring the effects of DNA damage in FUS-depleted cells by monitoring important components of DNA Damage Response (DDR). Taken together, these studies may contribute to our knowledge of the role of FUS in these cellular processes and will allow us to draw a clearer picture of mechanisms of neurodegenerative diseases.

Role of Na/H exchange in insulin secretion by islet cells

PURPOSE OF REVIEW: Sodium/hydrogen exchangers (NHEs) are a large family of transport proteins catalyzing the exchange of cations for protons across lipid bilayer membranes. Several isoforms are expressed in β cells of the endocrine pancreas, including the recently discovered and poorly characterized isoform NHA2. This review will summarize advances in our understanding of the roles of NHEs in the regulation of insulin secretion in β cells. RECENT FINDINGS: Plasmalemmal full-length NHE1 defends β cells from intracellular acidification, but has no role in stimulus-secretion coupling and is not causally involved in glucose-induced alkalinization of the β cell. The function of a shorter NHE1 splice variant, which localizes to insulin-containing large dense core vesicles, remains currently unknown. In contrast, in-vitro and in-vivo studies indicate that the NHA2 isoform is required for insulin secretion and clathrin-mediated endocytosis in β cells. SUMMARY: Recent data highlight the importance of NHEs in the regulation of cellular pH, clathrin-mediated endocytosis and insulin secretion in β cells. Based on these studies, a pathophysiological role of NHEs in human disorders of the endocrine pancreas seems likely and should be investigated.

BPAG1a and b Associate with EB1 and EB3 and Modulate Vesicular Transport, Golgi Apparatus Structure, and Cell Migration in C2.7 Myoblasts.

BPAG1a and BPAG1b (BPAG1a/b) constitute two major isoforms encoded by the dystonin (Dst) gene and show homology with MACF1a and MACF1b. These proteins are members of the plakin family, giant multi-modular proteins able to connect the intermediate filament, microtubule and microfilament cytoskeletal networks with each other and to distinct cell membrane sites. They also serve as scaffolds for signaling proteins that modulate cytoskeletal dynamics. To gain better insights into the functions of BPAG1a/b, we further characterized their C-terminal region important for their interaction with microtubules and assessed the role of these isoforms in the cytoskeletal organization of C2.7 myoblast cells. Our results show that alternative splicing does not only occur at the 5' end of Dst and Macf1 pre-mRNAs, as previously reported, but also at their 3' end, resulting in expression of additional four mRNA variants of BPAG1 and MACF1. These isoform-specific C-tails were able to bundle microtubules and bound to both EB1 and EB3, two microtubule plus end proteins. In the C2.7 cell line, knockdown of BPAG1a/b had no major effect on the organization of the microtubule and microfilament networks, but negatively affected endocytosis and maintenance of the Golgi apparatus structure, which became dispersed. Finally, knockdown of BPAG1a/b caused a specific decrease in the directness of cell migration, but did not impair initial cell adhesion. These data provide novel insights into the complexity of alternative splicing of Dst pre-mRNAs and into the role of BPAG1a/b in vesicular transport, Golgi apparatus structure as well as in migration in C2.7 myoblasts.

Die Schweiz im europäischen Verwaltungsrechtsraum : Mitten drin oder aussen vor?

Die Europäische Union und ihre Mitgliedsländer sind mit Abstand die wichtigsten Partner der Schweiz – sowohl aufgrund des politischen und wirtschaftlichen Gewichts der Europäischen Union als auch wegen ihrer geografischen und kulturellen Nähe. Mit keinem anderen Drittland hat die Europäische Union mehr Verträge abgeschlossen wie mit der Schweiz. Gleichzeitig hat kein anderes europäisches Volk in letzten 40 Jahren häufiger über europäische Integrationsfragen an der Urne abgestimmt als die Schweizerinnen und Schweizer, wobei sie sich überwiegend europafreundlich gezeigt haben. Und doch ist die Schweiz kein Mitglied der Europäischen Union. Wie steht dieses in der Mitte von Europa liegende, von Mitgliedsstaaten der Europäischen Union umgebene Land im europäischen Verwaltungsraum – mitten drin oder außen vor? Der vorliegende Beitrag befasst sich mit dem Verwaltungsrechtsraum Europa aus der Sicht der Schweiz. Vorab werden der Begriff des europäischen Verwaltungsrechtsraumes und die diesem Beitrag zu Grunde liegende Perspektive auf diesen erläutert. Die anschließenden Ausführungen beschränken sich auf das Recht der Europäische Union. Diese Eingrenzung erfolgt im Bewusstsein, dass das EU-Recht nur ein Aspekt – wenn auch ein wichtiger – des Verwaltungsrechtsraumes Europa ist. Ein kurzer historischer Überblick veranschaulicht den Weg der Schweiz in und nach Europa und stellt die Ausführungen in ihren geschichtlichen Zusammenhang. Der zweite Teil befasst sich mit der Europakompatibilität der schweizerischen Rechtsordnung sowie den verschiedenen Formen der Rezeption des Rechts der Europäischen Union durch die Schweiz. Es folgen im dritten Teil Ausführungen zum Einfluss des Unionsrechts auf das schweizerische Verwaltungsrecht und die Verwaltungspraxis. Den Schluss bildet ein kurzer Überblick über die Herausforderungen des bilateralen Weges der Schweiz nach Europa sowie die Beantwortung der im Titel aufgeworfenen Frage nach der Stellung der Schweiz im Verwaltungsrechtsraum Europa.

Tierversuche: Wie viel Nutzen muss Forschung erbringen? : Sicherheitsrechtliche Implikationen der bundesgerichtlichen Bestätigung des Verbots von zwei Tierversuchen mit Rhesusaffen

Das Bundesgericht untersagte 2009 zwei Tierversuche der neurologischen Grundlagenforschung mit Rhesusaffen. Erstmalig wurden damit in der Schweiz umstrittene Tierversuche auf dem Rechtsweg verhindert. Das Gericht fordert für Tierversuche eine differenzierte Abwägung zwischen dem Erkenntnisgewinn und der Belastung der Tiere sowie eine Berücksichtigung ihrer entwicklungsmässigen Nähe zum Menschen. Der im August in der Zeitschrift Sicherheit & Recht (2/2010) erscheinende Beitrag gibt einen Überblick über die rechtlichen Rahmenbedingungen von Tierversuchen in der Schweiz, erläutert die Hintergründe der beiden Entscheide und zeigt ihre sicherheitsrechtlichen Implikationen auf.

A novel open channel blocker of GABA-A receptors

GABA-A receptors are chloride ion channels composed of five subunits, mediating fast synaptic and tonic inhibition in the mammalian brain. 19 different subunit isoforms have been identified, with the major receptor type in mammalian adult brain consisting of α1, β2, and γ2 subunits. GABA-A receptors are the target of numerous sedating and anxiolytic drugs such as benzodiazepines. The currently known endogenous ligands are GABA, neurosteroids and the endocannabinoid 2- arachidonoyl glycerol (2-AG). The pharmacological properties of this chloride ion channel strictly depend on receptor subunit composition and arrangement. GABA-A receptors bind and are inhibited by epileptogenic agents such as picrotoxin, and cyclodiene insecticides such as dieldrin. We screened aromatic monovalent anions with five-fold symmetry for inhibition of GABA-A receptors. One of the anions, PCCPinhibited currents elicited by GABA with comparable potency as picrotoxin. This inhibition showed all characteristics of an open channel block. The GABA-A receptor ion channel is lined by residues from the M2 membrane-spanning segment. To identify important residues of the pore involved in the interaction with the blocking molecules PCCP-, a mutation scan was performed in combination with subsequent analysis of the expressed mutant proteins using electrophysiological techniques. In a second project we characterised a light-switchable modulator of GABA-A receptors based on propofol. It was my responsibility to investigate the switching kinetics in patch clamp experiments. After its discovery in 1980, propofol has become the most widely used intravenous general anaesthetic. It is commonly accepted that the anaesthesia induced by this unusually lipophilic drug mostly results from potentiation of GABA induced currents. While GABA-A receptors respond to a variety of ligands, they are normally not sensitive towards light. This light sensitivity could be indirectly achieved by using modulators that can be optically switched between an active and an inactive form. We tested an azobenzene derivative of propofol where an aryldiazene unit is directly coupled to the pharmacophore. This molecule was termed azopropofol (AP2). The effect of AP2 on Cl- currents was investigated with electrophysiological techniques using α1β2γ2 GABA-A receptors expressed in Xenopus oocytes and HEK-cells. In the third project we wanted to investigate the functional role of GABA-A receptors in the liver, and their possible involvement in cell proliferation. GABA-A receptors are also found in a wide range of peripheral tissues, including parts of the peripheral nervous system and non-neural tissues such as smooth muscle, the female reproductive system, liver and several cancer tissues. However their precise function in non neuronal or cancerous cells is still unknown. For this purpose we investigated expression, localization and function of the hepatocytes GABA-A receptors in model cell lines and healthy and cancerous hepatocytes.

Relative positioning of classical benzodiazepines to the γ2-subunit of GABAA receptors.

GABAA receptors are the major inhibitory neurotransmitter receptors in the brain. Benzodiazepine exert their action via a high affinity-binding site at the α/γ subunit interface on some of these receptors. Diazepam has sedative, hypnotic, anxiolytic, muscle relaxant, and anticonvulsant effects. It acts by potentiating the current evoked by the agonist GABA. Understanding specific interaction of benzodiazepines in the binding pocket of different GABAA receptor isoforms might help to separate these divergent effects. As a first step, we characterized the interaction between diazepam and the major GABAA receptor isoform α1β2γ2. We mutated several amino acid residues on the γ2-subunit assumed to be located near or in the benzodiazepine binding pocket individually to cysteine and studied the interaction with three ligands that are modified with a cysteine-reactive isothiocyanate group (-NCS). When the reactive NCS group is in apposition to the cysteine residue this leads to a covalent reaction. In this way, three amino acid residues, γ2Tyr58, γ2Asn60, and γ2Val190 were located relative to classical benzodiazepines in their binding pocket on GABAA receptors.

Intersex occurrence in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) male fry chronically exposed to ethynylestradiol.

This study aimed to investigate the male-to-female morphological and physiological transdifferentiation process in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) exposed to exogenous estrogens. The first objective was to elucidate whether trout develop intersex gonads under exposure to low levels of estrogen. To this end, the gonads of an all-male population of fry exposed chronically (from 60 to 136 days post fertilization--dpf) to several doses (from environmentally relevant 0.01 µg/L to supra-environmental levels: 0.1, 1 and 10 µg/L) of the potent synthetic estrogen ethynylestradiol (EE2) were examined histologically. The morphological evaluations were underpinned by the analysis of gonad steroid (testosterone, estradiol and 11-ketotestosterone) levels and of brain and gonad gene expression, including estrogen-responsive genes and genes involved in sex differentiation in (gonads: cyp19a1a, ER isoforms, vtg, dmrt1, sox9a2; sdY; cyp11b; brain: cyp19a1b, ER isoforms). Intersex gonads were observed from the first concentration used (0.01 µg EE2/L) and sexual inversion could be detected from 0.1 µg EE2/L. This was accompanied by a linear decrease in 11-KT levels, whereas no effect on E2 and T levels was observed. Q-PCR results from the gonads showed downregulation of testicular markers (dmrt1, sox9a2; sdY; cyp11b) with increasing EE2 exposure concentrations, and upregulation of the female vtg gene. No evidence was found for a direct involvement of aromatase in the sex conversion process. The results from this study provide evidence that gonads of male trout respond to estrogen exposure by intersex formation and, with increasing concentration, by morphological and physiological conversion to phenotypic ovaries. However, supra-environmental estrogen concentrations are needed to induce these changes.

deltaNp63 has a role in maintaining epithelial integrity in airway epithelium.

The upper airways are lined with a pseudostratified bronchial epithelium that forms a barrier against unwanted substances in breathing air. The transcription factor p63, which is important for stratification of skin epithelium, has been shown to be expressed in basal cells of the lungs and its ΔN isoform is recognized as a key player in squamous cell lung cancer. However, the role of p63 in formation and maintenance of bronchial epithelia is largely unknown. The objective of the current study was to determine the expression pattern of the ΔN and TA isoforms of p63 and the role of p63 in the development and maintenance of pseudostratified lung epithelium in situ and in culture. We used a human bronchial epithelial cell line with basal cell characteristics (VA10) to model bronchial epithelium in an air-liquid interface culture (ALI) and performed a lentiviral-based silencing of p63 to characterize the functional and phenotypic consequences of p63 loss. We demonstrate that ΔNp63 is the major isoform in the human lung and its expression was exclusively found in the basal cells lining the basement membrane of the bronchial epithelium. Knockdown of p63 affected proliferation and migration of VA10 cells and facilitated cellular senescence. Expression of p63 is critical for epithelial repair as demonstrated by wound healing assays. Importantly, generation of pseudostratified VA10 epithelium in the ALI setup depended on p63 expression and goblet cell differentiation, which can be induced by IL-13 stimulation, was abolished by the p63 knockdown. After knockdown of p63 in primary bronchial epithelial cells they did not proliferate and showed marked senescence. We conclude that these results strongly implicate p63 in the formation and maintenance of differentiated pseudostratified bronchial epithelium.