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Beugesehnenverletzungen der Hand in Zone II
Get PDFBeugesehnenverletzungen in der Zone II zählen auch heute noch zu den komplexeren Verletzungen, welche eine zeitnahe chirurgische Intervention, sowie eine sich anschließende intensive Nachbehandlung erfordern. Durch die Implementierung verschiedenster Nahttechniken und Nachbehandlungs-algorithmen unterliegt die Versorgung einem stetigen Wandel. Hierdurch wurde auch die Hoffnung auf eine Möglichkeit der aktiven Nachbehandlung geweckt. Ein Therapie-Goldstandard konnte sich jedoch bis heute nicht durchsetzen.
Schwerpunkte dieser Arbeit sind die postoperativen Ergebnisse nach einem neu implementierten Behandlungsalgorithmus, sowie die Auswertung eines Online-Fragebogens, welcher einen Überblick über die aktuelle Versorgungsrealität von Beugesehnenverletzungen in der Zone II in Deutschland geben soll.
Die hier vorliegenden klinischen Follow-UP Untersuchungen haben gezeigt, dass die operative Versorgung mittels einer 4-Strang-KK-Zechner Naht und einer zirkulären Adaptionsnaht, kombiniert mit einem passiven-dynamischen Mobilisierungsprotokoll zufriedenstellende funktionelle Ergebnisse erbracht hat. Insgesamt wurden hier gute bis sehr gute Ergebnisse erreicht.
Nach Einführung des Behandlungsalgorithmus im Jahr 2012 konnten 24 Patienten im Rahmen des Behandlungsalgorithmus untersucht werden. Obwohl der Wunsch nach mehr aktiven Nachbehandlungen nicht realisiert werden konnte, zeigten die Ergebnisse im Vergleich zu anderen Studien mit verschiedensten Nahttechniken und Nachbehandlungen ähnlich gute postoperative Ergebnisse. Zu erwähnen ist jedoch, dass die Compliance der Patienten ein wichtiger Faktor bei der Nachbehandlung ist. Die Patienten, die das Nachbehandlungsschema bei uns vollständig absolviert haben, wurden in den ersten 6 Wochen engmaschig (bis zu 2-mal pro Woche) und dann nach jeweils 3, 6 und 12 Monaten betreut. Aufgrund mangelnder Compliance kam es zum Ausschluss von 7 Patienten.
Insgesamt haben Zone-2-Verletzungen ein schlechteres Gesamtoutcome als Verletzungen im Bereich der Zonen 1,3,4 und 5. Ein Vergleich zwischen aktiver und passiver Behandlung konnte aufgrund einer zu geringen Zahl von Patienten, die nach aktivem Behandlungsalgorithmus nachbehandelt wurden, nicht gezogen werden. Hier wäre eine größere prospektive, randomisierte Studie erforderlich, um die klinischen Ergebnisse, Patientenzufriedenheit und Kosten-Nutzen-Faktor der 2 Rehabilitationsprogramme zu vergleichen.
An der Umfrage haben insgesamt 111 Ärzte aus verschiedenen Abteilungen und Einrichtungen teilgenommen. Einheitliche Therapievorgaben bezüglich Naht-technik, Nahtmaterial oder Nachbehandlungsschema konnten sich auch bis heute nicht durchsetzen. Die frühe passive-dynamische Nachbehandlung nach Beugesehnenverletzung scheint jedoch in vielen Kliniken und Praxen noch der Goldstandard zu sein. Dabei verwenden 57% der Teilnehmer eine 4-Strang Nahttechnik für die operative Versorgung von Beugesehnenverletzungen in der Zone 2. Obwohl die 4-Strang-Naht in der Zugfestigkeit einer 2-Strang-Naht überlegen ist, führen lediglich 35% der Ärzte eine Art von aktiver Nachbehandlung durch. Bei 45 Ärzten lagen Diskrepanzen bezüglich der postoperativen Kontrolltermine vor, welche auf die Vergütungssituation, die Patienten Compliance und die fehlende ambulante Zulassung zurückzuführen sind. Aufgrund der Tatsache, dass die Fragebögen nur an Mitglieder der DGH geschickt wurden, können wir unsere Ergebnisse nicht einfach auf das Gesamtkollektiv der deutschen Handchirurgen übertragen. Auch haben wir keine Information über diejenigen, die nicht auf den Fragebogen geantwortet haben. Zusammengefasst könnten diese Kriterien als eine Selektionsbias gesehen werden
Identification of candidate Notch targets in Hydra vulgaris
Get PDFThe Notch signalling pathway plays major roles in several developmental processes including embryogenesis and maintenance of adult tissue homeostasis. Conserved core components of the Notch pathway have been identified in the simple cnidarian Hydra vulgaris. Previous experiments have shown the successful application of the chemical DAPT in Hydra, which blocks the Notch signaling pathway by preventing the translocation of the intracellular domain of the Notch receptor (NICD) into the nucleus. This inhibition resulted in several severe phenotypical changes in Hydra polyps.
This study focused on the identification of candidate Notch targets in order to unravel the molecular mechanism underlying the observed phenotypes. A comparative transcriptome analysis was performed and the data of the RefSeq experiment of DAPT-treated and control animals were mapped to data from the recent Hydra single cell analysis. Differential expression analysis showed that especially cells of the nematoblast lineage were affected by Notch inhibition. About 50% of the identified Notch-responsive genes were found to be expressed in nematoblasts or nematocytes including HyPOU4, NOWA, Spinalin, CnASH and several nematoblast-specific genes. The analysis emphasized that for nematoblast development, Notch signaling becomes important when nematoblasts undergo the final mitosis to differentiate into nematocytes. Known genes specific for proliferating nematoblasts, were not affected by Notch inhibition. Since the majority of the Notch-responsive nematoblast genes were down-regulated upon Notch inhibition, it can be concluded that Notch drives nematoblast differentiation.
In addition, cluster analysis showed several small clusters of Notch-responsive genes, that were specifically expressed in distinct cell types, including endodermal or ectodermal epithelial cells or both, tentacle genes, both ectodermal like battery cells and endodermal, head cells and foot cells. Notch-affected head specific genes included HyAlx, CnOtx, Cngoosecoid and HyWnt7.
Interestingly, Notch-responsive head genes were mainly down-regulated whereas Notch-responsive genes in the foot and basal disc were mainly up-regulated, suggesting that Notch plays opposing roles in these two Hydra extremities
Die Versorgungssituation von Erwachsenen mit angeborenen Herzfehlern aus der Sicht der Patienten
Get PDFTumor-immune-interaction in a pancreatic cancer organoid co-culture model
Get PDFZweck: In Anbetracht der immer noch sehr schlechten Prognose und weiter steigenden Inzidenz des duktalen Adenokarzinoms des Pankreas (PDAC) sind klinische translationale Studien zur Früherkennung, Behandlung und Prognose von entscheidender Bedeutung. In dieser Studie untersuchten wir die Wechselwirkungen von Tumor- und Immunzellen, indem wir ein Kokulturmodell primärer menschlicher PDAC-Organoide und peripherer mononukleärer Blutzellen (PBMCs) etablierten, die von denselben Patienten stammten.
Methoden: Wir haben eine Kokulturmethode für von Patienten stammende Organoide und passende PBMCs bestimmt, um die Differenzierung von Gedächtnis-T-Zell-Subtypen und regulatorischen T-Zellen (Tregs) durch Fluoreszenz-aktivierten Zellsortierer (FACS) zu testen.
Ergebnisse: Die Ergebnisse waren bei 4 Patienten-Co-Kulturen unterschiedlich, wobei die Co-Kultur eines Patienten einen Anstieg der CD4+ Tcm- und Tnaiv-, CD8+ Tcm- und Tnaiv-Zellpopulationen und einen Rückgang der CD4+ Tem- und Teff-, CD8+ Tem-Zellen, verglichen mit denen in der Gruppe der allein kultivierten PBMCs; und mit einer Kokultur eines anderen Patienten, die eine erhöhte Anzahl von CD4+ Tnaiv- und CD8+ Tcm-Zellen zeigt, während eine verringerte Anzahl von CD4+ Tem- und CD8+ Tem-Zellen. Abgesehen davon war die Population von Treg-Zellen in allen Co-Kulturen der PDAC-Patienten höher als in ihren gematchten Kontrollen.
Schlussfolgerung: Hier wurde ein autologes Kokulturmodell mit von Patienten stammenden Organoiden und PBMCs etabliert, um die Wechselwirkung zwischen Krebszellen und verschiedenen Immunzellen bei einzelnen PDAC-Patienten zu untersuchen. Mit diesem Modell steht uns ein Werkzeug zur Verfügung, mit dem wir die Wirksamkeit von Immuntherapien vorhersagen könnten und so dazu beitragen können, das Outcome unserer Patienten zu verbessern.Purpose: Considering the rising incidence and dismal prognosis of pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC), clinical translational studies for early diagnosis, treatment, and prognosis are of crucial importance. In this project, we studied interactions of tumor and immune cells by establishing a co-culture model of primary human PDAC organoids and peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) derived from the same patients.
Methods: We determined a co-culture method for patient-derived organoids and matched PBMCs to test the differentiation of Memory T cell subtypes and Regulatory T cells (Tregs) by Fluorescence Activated Cell Sorter (FACS).
Results: The results were variable in 4 patient co-cultures, with one patient’s co-culture showing an increase in CD4+ Tcm- and Tnaiv-, CD8+ Tcm- and Tnaiv cell populations, and a decrease in CD4+ Tem- and Teff-, CD8+ Tem cells, compared to those in PBMCs cultured alone group; and with the
co-culture from another patient displaying elevated numbers of CD4+ Tnaiv- and CD8+ Tcm cells, whereas reduced numbers of CD4+ Tem- and CD8+ Tem cells. Besides that, the population of Treg cells in all co-cultures of the PDAC patients was higher than in their matched controls.
Conclusion: Here an autologous co-culture model with patient-derived organoids and PBMCs was established to study the crosstalk between cancerous cells and various immune cells in individual PDAC patients. Having this model available we have a tool at hand which might predict the effectiveness of immune therapies thereby helping to improve the outcome of our patients
Time processing and predictive coding in Autism Spectrum Disorder
Get PDFAttenuated use of prior knowledge (predictive coding; in the context of the Bayesian framework) in some daily activities and more reliance on sensory evidence has often been demonstrated by individuals with Autism-Spectrum-Disorder (ASD)(Lawson, Rees, & Friston, 2014; Pellicano & Burr, 2012). This downweighing of prior beliefs may interfere and cause challenges when it comes to predicting future events and social motives. As impairments in social interaction and communication (American Psychiatric Association, 2013) provide the conditions for establishing a diagnosis of ASD, decreased sensitivity for temporal intervals (Falter, Noreika, Wearden, & Bailey, 2012) has also been associated with ASD, the reason for which is still unknown. Being aware of temporal (minute) changes in their environment has been described as one characteristic in both children and adults with ASD which are often unnoticed by their peers. This has been formally investigated by embedded figures tests (Muth, Hönekopp, & Falter, 2014; A Shah & Firth, 1983), also with typical feature search and conjunction search tasks (Kaldy, Giserman, Carter, & Blaser, 2016; Plaisted, O’Riordan, & Baron-Cohen, 1998). Recently researchers have investigated predictive coding frameworks with time perception in ASD using the classical central tendency effect (Karaminis et al., 2016), a typical perceptual bias coming from integration of prior knowledge of sampled interval range with the sensory input (Jazayeri & Shadlen, 2010; Shi, Church, & Meck, 2013). Often shorter durations are overestimated, and longer duration underestimated, defined as the central tendency effect. Karaminis et al. (2016) found that ASD performed much worse in temporal discrimination tasks than their matched controls, and demonstrated a decreased central tendency in ASD than predicted. Recently it has been shown that the central tendency effect relies upon the volatility of the sequence (Glasauer & Shi, 2018). To date, it is not clear how volatility influences time perception in ASD.
Thus, the aim of this dissertation is to investigate the relevance of prior belief generation for interval timing in ASD using a duration reproduction task manipulating prior information on a trial-to-trial basis. We hypothesised that if individuals with ASD show less reliance on prior knowledge, the reproduction in the volatile (random) and involatile (random walk) environments should have less difference in the ASD group than in the typically developed (TD) control group. We found that the TD group adapts to a different environment more quickly and is influenced by the prior belief of that environment accordingly. By contrast, ASD individuals focused more on the sensory input, but were less influenced by prior knowledge of the environment, resulting in less flexibility in coping with the environment
Kontrastmittelverstärkte Sonographie (CEUS)
Get PDFDas primäre Ziel der vorliegenden Dissertation war es anhand einer retrospektiven Auswertung zu evaluieren, ob ein CEUS-Follow-up bei Nierenzysten der Kategorie CEUS-Bosniak IIF entsprechend den aktuellen Empfehlungen nach Bosniak MA. et al. von 1997 indiziert ist. Während des Studienzeitraums von Februar 2008 bis einschließlich Juli 2019 wurden an der Klinik und Poliklinik für Radiologie des Klinikums der Universität München 381 Nierenzysten in Folge einer kontrastverstärkten Sonographie (CEUS) als Kategorie CEUS-Bosniak IIF befundet. 112 von diesen Zysten wurden mindestens einem CEUS-Follow-up zugeführt und somit in die Studie eingeschlossen, wobei sich eine Gesamtzahl von 260 CEUS-Follow-ups auswerten ließ. Darüber hinaus wurde im gleichen Zeitraum ein zweites Studienkollektiv mit 47 Nierenzysten der initialen Kategorie CEUS-Bosniak III bezüglich ihrer Dignitäten analysiert, die in 24 Fällen durch histopathologische Befundung gesichert waren.
Der Fokus dieser Arbeit lag dabei auf der Auswertung der CEUS-Follow-ups bezüglich Teilnahme sowie Up- oder Downgrading der Bosniak-Kategorie im Verlauf. Hierzu wurden die 112 Nierenzysten der Kategorie CEUS-Bosniak IIF auf regelmäßige Teilnahme an CEUS-Follow-ups, Progressionen und deren Dignitäten sowie Regressionen ausgewertet. Darüber hinaus wurden die Dignitäten der 24 Nierenzysten der Kategorie CEUS-Bosniak III, deren Entitäten in histopathologischen Befunden vorlagen, erfasst.
Dabei kam es während der CEUS-Follow-ups neben acht Progressionen auch zu drei Regressionen, wobei sich eine generell geringe und im Verlauf weiter abnehmende Teilnahme an den CEUS-Follow-ups herausstellte. Unter den Progressionen zeigte sich eine Malignitätsrate von 83,3%. Alle acht Progressionen wurden binnen der ersten beiden CEUS-Follow-ups nach durchschnittlich 12,9 Monaten detektiert. In sieben Fällen fand ein Upgrading zu Kategorie CEUS-Bosniak III nach einer mittleren Zeit von 8,6 Monaten statt, während ein direktes Upgrading zu Kategorie CEUS-Bosniak IV nach 43 Monaten erfolgte. Von 381 Nierenzysten der Kategorie CEUS-Bosniak IIF nahmen nur 29,4% (112/381) an mindestens einem CEUS-Follow-up teil. Davon wiederum nahmen nur mehr 46,4% (52/112) an einem zweiten CEUS-Follow-up teil. Im Anschluss sank der Anteil der Teilnahmen an CEUS-Follow-ups kontinuierlich.
Die Auswertung der Dignitäten der initialen Nierenzysten der Kategorie CEUS-Bosniak III ergab eine Verteilung der malignen zu benignen Neoplasien von zwei zu eins (16:8).
Zusammenfassend konnte durch die vorliegende Studie evaluiert werden, dass eine Indikation zum CEUS-Follow-up bei Nierenzysten der Kategorie CEUS-Bosniak IIF gerechtfertigt und sinnvoll scheint. Durch dieses Screening auf Veränderungen kann frühzeitig eine potentiell maligne Progression detektiert werden. Grundsätzlich ist jedoch die Teilnahme der Patienten an diesen CEUS-Follow-ups schlecht. Die aktuellen modalitätenübergreifenden Empfehlungen eines halbjährlichen Follow-ups über mindestens fünf Jahre können anhand der vorliegenden Ergebnisse für CEUS-Follow-ups nicht bekräftigt werden, da Progressionen entweder frühzeitig nach dem ersten CEUS erfolgten oder gänzlich ausblieben. Das aktuelle Follow-up-Regime ist daher für CEUS-Follow-ups in Frage zu stellen. Es wäre sinnvoll und empfehlenswert dieses auf Grundlage wissenschaftlicher Erkenntnisse aus weiteren Studien speziell für den CEUS zukünftig entsprechend anzupassen
Belizatinib is a potent inhibitor for non-small cell lung cancers driven by different variants of EML4-ALK fusion proteins carrying L1196M-mutations
Get PDFStructural fusions of EML4 with ALK kinase might lead to signaling abnormalities that drive NSCLC. Although approved specific ALK inhibitors have led to excellent initial responses in ALK positive NSCLC patients, acquired resistance to these inhibitors due to the occurrence of mutations is a major clinical challenge. Studies have shown that different mutations are related with unique and specific responses to certain inhibitors, and that the sensitivity of EML4-ALK fusion variants to ALK specific inhibitors varies. To investigate the response spectrum of combinations of each resistance mutation and EML4-ALK fusion gene variant (V) to different ALK specific inhibitors, individual cellular Ba/F3 models were constructed and used for ALK-TKIs screening in this thesis. Based on cell viability assays, the results gained here suggested that brigatinib might be priority recommended for G1269A and L1152R mutations, lorlatinib for C1156Y and I1171T mutations and belizatinib for G1269A and L1196M mutation. Moreover, a tendency was observed that V2 was most sensitive to ALK-TKIs, V1 and V3b had intermediate sensitivity and V3a was the least sensitive. But there were situations where drug sensitivity was not in line with the expected additive effects of mutation- and variant- dependent sensitivities, which indicated the necessity of taking both variants and mutations into consideration. Notably, belizatinib, a drug in development, was approximately twenty times as potent as lorlatinib for ALK-L1196M in all types of fusion variants. The promising efficacy of belizatinib against L1196M mutation of EML4-ALK were also proven by molecular dynamics simulations. In conclusion, the results of this study provided sensitivity spectra with clinical confirmed EML4-ALK mutation-fusion combinations to nine ALK-TKIs, offered a possible optimal sequence of ALK-TKIs for treating ALK-positive patients developing resistance mutations during therapy and suggested belizatinib as a promising possible targeted inhibitor for the L1196M mutation of EML4-ALK in NSCLC
WTAP and YTHDC1: non-redundant regulators of adult brain functioning
Get PDFAdvances in the study of covalent RNA modifications have revealed an essential role for N6-methyladenosine (m6A) in regulating RNA metabolism. It has been shown that m6A is involved in shaping developmental programs and various aspects of cellular functioning. Research on the role of m6A regulation in the brain suggests that it is important for tuning neuronal plasticity and behavior. However, investigations in the mammalian brain have only focused on a few crucial regulators, leaving the contribution of the m6A regulatory protein WTAP and the m6A ‘reader’ YTHDC1 unknown. The research presented in this thesis shows that WTAP and YTHDC1 are non-redundant and important regulators of adult brain functions.
The postnatal deletion of WTAP in Camk2aCre expressing projection neurons reveals that WTAP is involved in regulating protein abundance, metabolic state and brain anatomy. WTAP deficient animals show profound changes in protein expression and circulating metabolites as assessed by liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS), indicating a switch in the metabolic state with early glycolysis products being upregulated, and nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+) being downregulated across brain regions. The observed molecular changes are associated with striking differences in the circadian activity patterns of knockout (KO) animals, aberrant behavior in classical anxiety tests and are accompanied by volumetric changes in the thalamus and auditory cortex, as determined by magnetic resonance imaging (MRI). Complementing these results, the tamoxifen dependent conditional KO in NexCreERT2 positive cells of the dorsal hippocampus, results in large scale changes in gene expression and splicing. Surprisingly, NexCreERT2 WTAP KO animals do not show a learning impairment in a fear conditioning paradigm but exhibit a significantly increased long-term potentiation (LTP).
The comparative study of YTHDC1 using a Camk2aCre expressing mouse line demonstrates the non-redundancy with WTAP. YTHDC1 deficient animals show an overall reduced life expectancy and breeding impairments. KOs exhibit aberrant behaviors across various classical behavior tests measuring anxiety and learning. Structural MRI scans reveal extensive changes in gray matter volume across the cortex and hippocampus. Functionally, KO cells in the medial prefrontal cortex (mPFC) are less sensitive to stimulation as revealed by single cell patching. An LC-MS screening of protein abundance showed large scale region-specific changes in KO animals. Finally, NexCreERT2 KO animals exhibit differential gene expression and splicing.
Overall, the presented results demonstrate that WTAP and YTHDC1 are non-redundant regulators of adult brain functioning. Removing either protein results in specific and far-reaching consequences for gene expression, protein abundance, brain anatomy and behavior. The observation that the deletion of WTAP leads to increased LTP and no learning impairment complements studies showing that disturbances of m6A regulation are mostly associated with reduced LTP and learning deficits. The fact that the postnatal deletion of YTHDC1 in Camk2aCre expressing neurons affects life expectancy suggests that YTHDC1 might be involved in METTL3 independent regulatory processes. Together, these findings make a substantial contribution to understanding the role of the m6A regulatory proteins WTAP and YTHDC1 in the mammalian brain.Fortschritte in der Erforschung kovalenter RNA-Modifikationen haben gezeigt, dass N6-methyladenosin (m6A) eine wichtige Rolle in der Regulierung des RNA-Stoffwechsels spielt. Dabei ist m6A unter anderem für die Verarbeitung, den Transport und den Abbau von Boten-RNA (mRNA) wichtig. Forschungsergebnisse zur Rolle der m6A-Regulation im Gehirn legen nahe, dass m6A für die Regulierung neuronaler Plastizität und dem davon abhängigen Lernen wichtig ist. Dabei haben sich die bisherigen Untersuchungen im Gehirn von Mäusen auf einige wenige entscheidende Proteine konzentriert, die zur m6A-bedingten Regulation beitragen. Die Rolle des m6A-regulierenden Proteins WTAP und des m6A Leseproteins YTHDC1 sind bisher unerforscht. Deswegen, war es das Ziel der vorliegenden Dissertation, einen wesentlichen Beitrag zu unserem Verständnis der Funktion von WTAP und YTHDC1 im adulten Gehirn zu leisten. Die hier präsentierten Ergebnisse demonstrieren, dass WTAP und YTHDC1 nicht redundante Regulatoren der Gehirnfunktionen im Erwachsenenalter sind.
Die massenspektrometrische Untersuchung (LC-MS) des medialen präfrontalen Cortex (mPFC) sowie des dorsalen und ventralen Hippocampus (dHPC, vHPC), von Tieren mit einer postnatalen Deletion von WTAP in Camk2aCre-exprimierenden Nervenzellen zeigt, dass WTAP an der Einstellung der Proteinkonzentration und der Regulation des Energiestoffwechsels beteiligt ist. Die beobachteten molekularen Veränderungen sind dabei mit markanten Unterschieden in der zirkadianen Aktivität von Knockout (KO) Tieren verbunden, sowie mit Verhaltensveränderungen in klassischen Angstverhaltenstests. Des Weiteren, wurden mithilfe von Magnetresonanztomographie (MRT) volumetrische Veränderungen im Thalamus und im auditorischen Cortex der KO Tiere identifiziert. Ergänzend zu diesen Ergebnissen, führt der tamoxifen-induzierte KO in NexCreERT2 exprimierenden Nervenzellen des dHPC zu weitreichenden Veränderungen in der Genexpression und dem alternativen Spleißen. Überraschenderweise zeigen NexCreERT2 WTAP KO Tiere dabei keine Einschränkungen beim Lernen, aber eine signifikant erhöhte Langzeitpotenzierung (LTP) im dHPC.
Der Vergleich mit dem Camk2aCre induzierten KO von YTHDC1 zeigt, dass WTAP und YTHDC1 nicht redundant sind. YTHDC1 KO Tiere haben eine reduzierte Lebenserwartung und zeigen Zuchtbeeinträchtigungen. Die Charakterisierung der YTHDC1 KO Tiere mit verschiedenen klassischen Verhaltenstests deutet auf weitreichende Verhaltensstörungen hin. Die strukturelle Untersuchung des Gehirns mithilfe von MRT offenbart umfangreiche Veränderungen des Volumens der grauen Substanz im Cortex und dHPC. Des Weiteren zeigen elektrophysiologische Messungen, dass Nervenzellen durch den Verlust von YTHDC1 weniger erregbar geworden sind. Die Untersuchung von Proteinen und Stoffwechselprodukten mithilfe von LC-MS deutet darauf hin, dass der Verlust von YTHDC1 zu umfassenden und regional spezifischen Veränderungen im Gehirn führt. Zusätzlich, zeigt die Charakterisierung der Genexpression im dHPC von NexCreERT2 KO-Tiere, dass YTHDC1 für die Regulation der Genexpression und des alternativen Spleißens erforderlich ist.
Zusammen deuten die hier präsentierten Ergebnisse darauf hin, dass WTAP und YTHDC1 nicht-redundante Regulatoren im erwachsenen Gehirn sind. Die Entfernung beider Proteine hat spezifische und weitreichende Konsequenzen für die Genexpression, die Proteinkomposition, den Stoffwechsel, die Gehirnanatomie und das Verhalten. Die Beobachtung, dass der Verlust von WTAP zu einer erhöhten LTP und keiner Lernbeeinträchtigung führt, ergänzt Studien, die zeigen, dass Störungen der m6A-Regulation meist mit einem reduziertem LTP und Lerndefiziten einhergehen. Die Tatsache, dass die postnatale Deletion von YTHDC1 die Lebenserwartung verringert, deutet darauf hin, dass YTHDC1 an METTL3-unabhängigen Regulationsprozessen beteiligt sein könnte. Die in dieser Dissertation vorgetragenen Ergebnisse tragen wesentlich zu unserem Verständnis der Funktion der m6A-regulatorischen Proteine WTAP und YTHDC1 im Gehirn von Säugetieren bei
The role of thioredoxins in acclimation to light
Get PDFThe photosynthetic conversion of light energy into chemical energy represents one of the most important processes on our planet. Changing light conditions lead to uneven stress on the photosystems in plants and influence all subsequent processes in the chloroplasts. Sessile land plants are able to adapt to these changes. The protein family of thioredoxins (TRXs) plays an important role in these processes. Thioredoxins are plastid oxidoreductases that mediate energy in the form of electrons between plastidial light and carbon reactions. Oxidized TRXs are reduced on a cascade via photosystem I (PSI), ferredoxin (Fd) and eventually by ferredoxin-thioredoxin reductase (FTR), and therefore grouped together as the FTR system. In addition, there is the ferredoxin-NADPH-dependent system (FNR), whose representative is NAPDH-dependent thioredoxin C (NTRC), which combines an NADPH sensitive domain and a TRX. Studies suggest that these two systems interact to modulate their activity. The activity of these redox modulators is characterized by thiol modification of cysteines. This very fast modulation in the seconds to minutes range is crucial for the stability and function of target proteins. Known roles of TRX include, first and foremost, light-dependent reduction, and thus activation of Calvin-Benson cycle (CBC) enzymes after prolonged darkness, maintenance of redox homeostasis and the antioxidant system, and plastid gene expression.
Since little is known about the role of the FTR and FNR systems in regulating longer-term responses to changing light conditions, the present work has now used high-throughput methods and the reverse genetics approach to investigate the influence of the TRXs f1, m1, m2, and NTRC on photosynthesis, central metabolism, the CBC and on the proteome once different light energy and exposure times are available to the plant. Here it was shown that the cell response, at the level of photosynthesis and metabolism, to short-term changes between moderate and higher light in the range of minutes to hours depends rather little on the TRX/NTRC system. For more rapid changes between low and high light on the order of minutes, photosynthetic adaptation in ntrc mutants originating from control conditions is blocked, while wild type plants were increasingly able to acclimatize to this condition over days. This suggests an important role for NTRC in adaptation to rapidly changing, so-called fluctuating light, which is closest to natural conditions. Further, longer-term acclimation to high light, low light, and fluctuating light, in the range of days with higher average light intensity, showed mostly overlap between wild type and the TRX mutants, with most changes visible in high light. In the wild type, central metabolism, CBC, and stress response proteins were boosted here, whereas translational processes were down-regulated. Disruption of NTRC expression impaired the quantum efficiency of photosystem II as seen previously, especially in fluctuating light, but also in high light. By comparison with all other conditions, it was noticeable that the ntrc mutant lacked any dynamic adaptation and stimulation at the level of metabolism and proteome, especially in high light. It seems conclusive that NTRC is important for long-term re-modeling of cellular processes, that are not restricted to the chloroplast and control parts of the translational apparatus. Furthermore, the experiments highlight the known roles of TRX f1 and NTRC in the regulation of the CBC under control conditions and during transitions between darkness and light, and in the process, they have uncovered a possible in vivo role for TRXs m1 and m2 in regulating the CBC and photosynthesis under low light.
In summary, the presented findings suggest that, despite the very short-lived mechanism of redox reactions, there is a long-term effect that enables the plant to adapt to changing light intensities, especially with the help of NTRC, to optimize photosynthesis and growth