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Ordnung des Fachbereichs Biochemie, Chemie und Pharmazie für den Masterstudiengang Chemie mit dem Abschluss Master of Science vom 15.08.2011 in der Fassung vom 21.09.2011 : genehmigt durch das Präsidium am 27.09.2011
(2011)
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Ordnung des Fachbereichs Biochemie, Chemie und Pharmazie für den Bachelorstudiengang Chemie mit dem Abschluss Bachelor of Science vom 15.08.2011 in der Fassung vom 21.09.2011 : genehmigt durch das Präsidium der Johann Wolfgang Goethe-Universität am 27.09.2011
(2011)
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Ordnung der Fachbereiche Medizin, Biowissenschaften, Biochemie, Chemie und Pharmazie sowie Psychologie und Sportwissenschaften der Johann Wolfgang Goethe-Universität für den Masterstudiengang Interdisciplinary Neuroscience mit dem Abschluss "Master of Science" (M.Sc.) vom 30. März 2009 in der Fassung vom 22. April 2009 : genehmigt durch das Präsidium am 11. Oktober 2011
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Regulierung des Ceramid - Sphingosin-1-Phosphat - Rheostats durch die neutrale Ceramidase und die Sphingosinkinase-1 in der Niere
(2011)
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Ankathrin Thekla Förster
- Das Gleichgewicht zwischen den Sphingolipiden Ceramid und Sphingosin-1-Phosphat (S1P) spielt eine entscheidende Rolle für das Schicksal einer Zelle. Es ist bekannt, dass Ceramid proapoptotisch wirkt, wohingegen S1P antiapoptotische und entzündungshemmende Signalwege induziert [6]. Eine Beeinflussung der Sphingolipid-metabolisierenden Enzyme sowie eine daraus resultierende gestörte Balance zwischen Ceramid und S1P ist somit ein Merkmal diverser entzündlicher Krankheiten wie der Asthma bronchiale, der Colitis ulcerosa [148] oder auch verschiedenen Arten von Tumoren [199]. Das Hauptziel dieser Arbeit lag in der Untersuchung der Ceramid-abbauenden neutralen Ceramidase (NCDase) und der S1P-synthetisierenden Sphingosinkinase 1 (SK1) in verschiedenen Nierenzellen. Ein Fokus wurde dabei auf die Regulierung dieser Enzyme durch entzündungshemmende Corticosteroide in Ratten Mesangiumzellen gelegt, wobei diese Zellen entscheidend in der Entstehung entzündlicher Nierenerkrankungen wie einer Glomerulonephritis sind. Weiterhin wurde der Einfluss der Mutation putativer Phosphorylierungsstellen der NCDase auf die Regulierung dieses Enzyms in HEK293 Zellen untersucht und in einem dritten Teil der Arbeit schließlich die Expression und die Funktion der SK1 in der humanen Niere im Vergleich zum Nierenzellkarzinom analysiert.
Es konnte gezeigt werden, dass Glucocorticoide (GCs) Mesangiumzellen durch eine Steigerung der intrazellulären S1P-Konzentrationen vor durch Stress induzierter Apoptose schützen. Diese Beeinflussung des Sphingolipid-Rheostats beruhte auf einer gesteigerten mRNA- und Proteinexpression der Sphingosinkinase 1 (SK1) und der neutralen Ceramidase (NCDase). Außerdem wurde nachgewiesen, dass der Promotor der NCDase durch GCs aktivierbar ist und dass zwei Glucocorticoid-responsive-Elemente (GREs) innerhalb der Promotorsequenz durch die Bindung von Glucocorticoidrezeptoren (GRs) diese Aktivierung bewirken. In vivo Experimente mit isolierten Glomeruli, die aus mit Dexamethason behandelten Mäusen gewonnen wurden, zeigten ebenfalls eine Erhöhung der mRNA-Expression und Aktivität der SK1 sowie eine gesteigerte Proteinexpression der NCDase. Somit wurde erstmals ein direkter Einfluss von GCs auf den Sphingolipidmetabolismus in Mesangiumzellen beschrieben.
In einem zweiten Teil dieser Arbeit wurde gezeigt, dass eine Mutation zweier putativer Proteinkinase C (PKC)-Phosphorylierungsstellen (T253A und T420/23A) in der Sequenz der murinen NCDase zu einem verlangsamten Reifungsprozess dieses Enzyms führt. Western Blot-Analysen ergaben, dass der überexprimierte NCDase-WT zwei unterschiedlich glykosylierte Isoformen mit einem Molekulargewicht von 120 und 130 kDa exprimiert, welche stetig durch einen aktiven Prozess sezerniert werden. Im Gegensatz dazu war in den Mutanten ausschließlich die 130 kDa-Form im Zellkulturüberstand und die 120 kDa-Form im Lysat zu finden. Im
Zusammenfassung
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Gegensatz zum WT lokalisierten die Mutanten lediglich an intrazellulären Membranen und nicht zusätzlich an der Plasmamembran. In Lysaten von Zellen die die Mutanten exprimierten, konnte eine verringerte relative Aktivität gemessen werden, die der sezernierten mutierten Formen hingegen war erhöht. Daher wurde vermutet, dass die 130 kDa-Form die reife Plasmamembran-gebundene und anschließend sezernierte, aktivere Isoform der NCDase darstellt. Die Inkubation von Mesangiumzellen mit Zellkulturüberständen, die den sezernierten NCDase-WT enthielten, führte zum Schutz vor durch Stress induzierter Apoptose. Somit kann eine auto- bzw. parakrine Funktion der sezernierten NCDase angenommen werden.
Dem dritten Teil der Arbeit lag die erstmalige Beschreibung der SK1-Expression in der gesunden humanen Niere zugrunde. Es konnte gezeigt werden, dass diese im Zytoplasma sowie an Membranen von Zellen des proximalen Tubulus sowie in geringerem Maße in Podozyten und Mesangiumzellen des Glomerulus exprimiert wird. Im Gegensatz dazu wurde die SK1 in Biopsien von Patienten mit Nierentumor im Nukleus gefunden. Die Untersuchung der SK1-Expression in 5 verschiedenen Nierentumorzelllinien im Vergleich zu Epithelzellen des proximalen Tubulus (Human Kidney 2 - HK2-Zellen) ergaben, dass sowohl die Protein- als auch die mRNA-Expression der SK1 in Föhn-Zellen stark erhöht, in ACHN3-Zellen hingegen signifikant niedriger war. Zudem konnte auch in den Föhn-Zellen eine nukleäre Expression der SK1 nachgewiesen werden. Die Behandlung von HK2-, ACHN3- und Föhn-Zellen mit dem Transforming Growth Factor-ß2 (TGF-ß2) resultierte in einer transkriptionellen Steigerung der SK1-Expression. Die Herunterregulierung der SK1 in diesen Zellen führte zu einem Arrest der Zellen in der S Phase, wohingegen die Überexpression der SK1 in den ACHN3-Zellen zu einem signifikanten Schutz vor Apoptose führte.
Zusammenfassend sind die Sphingolipid-metabolisierenden Enzyme NCDase und SK-1 ein interessanter therapeutischer Ansatzpunkt zur Behandlung von Krankheiten, die mit pathologischen Prozessen wie Entzündung, Apoptose und Proliferation einhergehen, wie es bei Glomerulonephritiden und bei Nierentumoren der Fall ist.
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Das humane endogene Retrovirus-K: Grundlagenforschung und Nutzen als Tumor-assoziiertes Antigen
(2011)
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Benjamin Kraus
- Fast die Hälfte des humanen Genoms besteht aus Retroelementen, die während der evolutiven Entwicklung des Menschen im Genom fixiert wurden. Im Wesentlichen kann man diese Retroelemente in DNA-Transposons, LINEs, SINEs und humane endogene Retroviren unterteilen, dabei nehmen die humanen endogenen Retroviren (HERV) 8% des humanen Genoms ein. Bei einer Unterfamilie, der HERV-K Familie, sind bis heute alle offenen Leserahmen erhalten geblieben. Nach heutigem Erkenntnisstand wird eine Expression dieser Elemente in somatischen Zellen jedoch strikt unterdrückt, denn eine Expression von Retroelementen könnte zu Insertionsmutagenesen führen und letztlich dem Organismus erheblichen Schaden zufügen.
Im Gegensatz dazu wird eine reaktivierte Expression von HERV-K häufig in einigen Tumorarten beobachtet: allen voran Keimzelltumore, Melanome und Brustkrebs. Außerdem können in Patienten, die an solchen Tumoren erkranken, häufig HERV-K spezifische Antikörper und mitunter auch gegen HERV-K-gerichtete T-Zellen nachgewiesen werden. Die strikte Unterdrückung der HERV-K Expression in gesunden, somatischen und eine reaktivierte Expression in entarteten Zellen machen HERV-K Proteine daher zu idealen Tumor-assoziierten Antigenen.
Auf Grundlage dieser Untersuchungen wurden, in dieser Arbeit, zwei potentielle Tumorvakzine, basierend auf dem hoch attenuierten Modifizierten Vacciniavirus Ankara (MVA) hergestellt. Durch homologe Rekombination wurde ein HERV-K gag-pro-pol transgenes MVAHKcon und ein HERV-K env transgenes MVAHKEnv hergestellt und charakterisiert. Darüber hinaus wurden die rekombinanten Viren in einem neu etablierten, syngenen Maus-Tumor-Modell untersucht. MVAHKcon immunisierte Mäuse zeigten eine starke humorale Immunantwort und waren in der Lage subkutane, HERV-K Gag positive Tumore fast vollständig zu eliminieren. MVAHKEnv immunisierte Mäuse zeigten dagegen eine moderate humorale Immunantwort und eine starke T-Zellantwort. Nach therapeutischer Immunisierung mit MVAHKEnv konnte im Mausmodell eine signifikante Reduktion an HERV-K Env positiven Lungenmetasten beobachtet werden. Außerdem konnte durch eine prophylaktische Immunisierung mit MVAHKEnv ein vollständiger Schutz der Mäuse vor der Ansiedlung HERV-K Env-exprimierender Tumore erreicht werden. Die hier vorgestellten HERV-K rekombinanten MVA könnten daher der erste Schritt zu einer Immuntherapie gegen reaktivierte Retroelemente in malignen Tumoren darstellen.
MVAHKcon infizierte Zellen produzieren und sekretieren große Mengen HERV-K Virus-ähnlicher Partikel (VLP) somit konnten auch grundlegende Fragestellungen der HERV-K Biologie geklärt
Zusammenfassung
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werden. Durch die Kombination massenspektrometrischer Analysen und N-terminaler Sequenzierungen konnten, die noch nicht bekannten Schnittstellen der retroviralen Protease im HERV-K Gag Protein identifiziert werden. Zudem wurde eine späte Domäne von HERV-K identifiziert und darüber hinaus Wechselwirkungen von HERV-K VLPs mit zellulären Restriktionsfaktoren wie APOBEC3G und CD317 studiert.
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A NMR-based study on the characteristics of nonnative hen and human lysozyme and their disease-related mutants
(2011)
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Friederike Sziegat
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Influence of ground-state structure and Mg2+ binding on folding kinetics of the guanine-sensing riboswitch aptamer domain
(2011)
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Janina Buck
Anna Wacker
Eberhart Warkentin
Jens Wöhnert
Julia Wirmer-Bartoschek
Harald Schwalbe
- Riboswitch RNAs fold into complex tertiary structures upon binding to their cognate ligand. Ligand recognition is accomplished by key residues in the binding pocket. In addition, it often crucially depends on the stability of peripheral structural elements. The ligand-bound complex of the guanine-sensing riboswitch from Bacillus subtilis, for example, is stabilized by extensive interactions between apical loop regions of the aptamer domain. Previously, we have shown that destabilization of this tertiary loop–loop interaction abrogates ligand binding of the G37A/C61U-mutant aptamer domain (Gswloop) in the absence of Mg2+. However, if Mg2+ is available, ligand-binding capability is restored by a population shift of the ground-state RNA ensemble toward RNA conformations with pre-formed loop–loop interactions. Here, we characterize the striking influence of long-range tertiary structure on RNA folding kinetics and on ligand-bound complex structure, both by X-ray crystallography and time-resolved NMR. The X-ray structure of the ligand-bound complex reveals that the global architecture is almost identical to the wild-type aptamer domain. The population of ligand-binding competent conformations in the ground-state ensemble of Gswloop is tunable through variation of the Mg2+ concentration. We quantitatively describe the influence of distinct Mg2+ concentrations on ligand-induced folding trajectories both by equilibrium and time-resolved NMR spectroscopy at single-residue resolution.
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(Acetonitrile-κN)chloridobis[2-(pyridin-2-yl)phenyl-κ2 C 1,N]iridium(III)
(2011)
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Florian Blasberg
Jan W. Bats
Matthias Wagner
Hans-Wolfram Lerner
- The IrIII atom of the title compound, [Ir(C11H8N)2Cl(CH3CN)], displays a distorted octahedral coordination. The pyridyl groups are in trans positions [N—Ir—N = 173.07 (10)°], while the phenyl groups are trans with respect to the acetonitrile and chloride groups [C—Ir—N = 178.13 (11) and C—Ir—Cl = 176.22 (9)°]. The pyridylphenyl groups only show a small deviation from planarity, with the dihedral angle between the planes of the two six-membered rings in each pyridylphenyl group being 5.6 (2) and 5.8 (1)°. The crystal packing shows intermolecular C—H[cdots, three dots, centered]Cl, C—H[cdots, three dots, centered]π(acetonitrile) and C—H[cdots, three dots, centered]π(pyridylphenyl) contacts.
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Synthesis of 1,4-Disubstituted Mono and Bis-triazolocarbo-acyclonucleoside Analogues of 9-(4-Hydroxybutyl)guanine by Cu(I)-Catalyzed Click Azide-Alkyne Cycloaddition
(2011)
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Jamal Krim
Mohamed Taourirte
Joachim W. Engels
- A series of novel mono-1,2,3-triazole and bis-1,2,3-triazole acyclonucleoside analogues of 9-(4-hydroxybutyl)guanine was prepared via copper(I)-catalyzed 1,3-dipolar cycloaddition of N-9 propargylpurine, N-1-propargylpyrimidines/as-triazine with the azido-pseudo-sugar 4-azidobutylacetate under solvent-free microwave conditions, followed by treatment with K2CO3/MeOH, or NH3/MeOH. All compounds studied in this work were screened for their antiviral activities [against human rhinovirus (HRV) and hepatitis C virus (HCV)] and antibacterial activities against a series of Gram positive and negative bacteria.
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Arrangement of electron transport chain components in bovine mitochondrial supercomplex I1III2IV1
(2011)
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Thorsten Althoff
Deryck J Mills
Jean-Luc Popot
Werner Kühlbrandt
- The respiratory chain in the inner mitochondrial membrane contains three large multi-enzyme complexes that together establish the proton gradient for ATP synthesis, and assemble into a supercomplex. A 19-Å 3D map of the 1.7-MDa amphipol-solubilized supercomplex I1III2IV1 from bovine heart obtained by single-particle electron cryo-microscopy reveals an amphipol belt replacing the membrane lipid bilayer. A precise fit of the X-ray structures of complex I, the complex III dimer, and monomeric complex IV indicates distances of 13 nm between the ubiquinol-binding sites of complexes I and III, and of 10–11 nm between the cytochrome c binding sites of complexes III and IV. The arrangement of respiratory chain complexes suggests two possible pathways for efficient electron transfer through the supercomplex, of which the shorter branch through the complex III monomer proximal to complex I may be preferred.
