1,721,132 research outputs found
Impact of different nutrition regimes on phenotyp and gene expression pattern in the fruitfly Drosophila melanogaster
Get PDFUntersucht wurde der Einfluss unterschiedlicher Ernährungsregime auf den Phänotyp und die Geneexpressionsmuster adulter Taufliegen, um Auswirkungen auf die Gesundheit besser verstehen zu können.Based on work with the fruit fly Drosophila melanogaster, the current
work should increase our understanding how nutrition influences lifespan by invastigation of the impact on phenotyp and gene expression pattern
Effects of dietary vitamin E from rapeseed oil on gene expression in brain and liver of rats
Get PDFThis thesis addresses the influence of depletion as well as supplementation of natural-source vitamin E on redox status and the expression of Alzheimer's disease relevant genes in the brain and the expression of microRNA in the liver of laboratory rats.Im Rahmen der vorliegenden Doktorarbeit wurden der Einfluss der Depletion sowie der Supplementierung von natürlichem Vitamin E auf den Redox-Status und die Expression von Genen mit Bedeutung bei Morbus Alzheimer im Gehirn sowie die Expression von microRNS in der Leber der Laborratte untersucht
Promoter variants and transcriptional regulation of the intestinal fatty acid binding protein gene (FABP2)
Get PDFThe human intestinal fatty acid binding protein (FABP2) is a cytosolic 15 kDa protein and is involved in resorption of long-chain fatty acids. Phenotyping of FABP2 knock-out mice and association analysis of promoter haplotypes revealed FABP2 as a susceptibility gene for insulin resistance and related traits. Relevant FABP2 promoter polymorphisms -80Del>T, -136AGTAG>Del, -168AAG>T, -260G>A, -471G>A, and
-778G>T result in two haplotypes A and B. Haplotype B possesses 2-3 fold lower transcriptional activity than A in Caco-2 cells. The aim of this work was to investigate the general and haplotype-specific transcriptional regulation of the human FABP2 promoter. For this purpose, reporter gene assays in human colonic carcinoma Caco-2, cervix carcinoma Hela and hepatoma Huh7 cells, site-directed mutagenesis, electrophoretic mobility shift assays and supershift-assays were used. Data show that FABP2 is strongly activated by the transcriptional factor HNF-1a and HNF-4a via identified functional recognition elements within FABP2 promoter region -185/-165 and -336/-324, respectively. This seems to be of importance in the control of FABP2 expression by differentiation and nutrients, e.g. dietary lipids. Furthermore it was demonstrated that polymorphism -80Del>T, together with -136AGTAG>Del and -168AAG>T, essentially determines different activities of FABP2 promoter haplotypes. GATA factors bind less efficiently to the –80B allele compared to A. This results in two-fold lower activation of haplotype B by these factors. GATA factors play a major role in development and differentiation and therefore very likely mediate a differential activation of FABP2 promoter haplotypes also in-vivo. Taken together, the work provides insights into the molecular basis of the general and variant specific transcriptional regulation of the diabetes type 2 associated human FABP2 gene
Sensitization of human glioma cells for the cytostatic/cytolethal effects of arsenic trioxide by combination with plant polyphenols and buthionine-sulfoximine
Get PDFArsentrioxid (ATO) induziert klinische Remission bei der akuten Promyelozytenleukämie und Proliferationshemmung bei zahlreichen Zelllinien in vitro. Vorausgehende Studien haben berichtet, dass pflanzliche Polyphenole die zytotoxische Wirkung von ATO und die Induktion von Apoptose bei Tumorzellen verschiedener Abstammung verstärken, indem sie zu einer erhöhten Bildung von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) oder einer Verminderung der intrazellulären Glutathionspiegel führen. Im Hinblick auf alternative Therapieansätze für Patienten mit malignen Gliomen wurde in der vorliegenden Arbeit die proliferationshemmende Potenz von ATO bei zwei humanen Glioma-Zelllinien (A-172 und U-87 MG) untersucht. Weiterhin wurde geprüft, ob die verwendeten Zelllinien für die Wirkung von ATO durch den gleichzeitigen Einsatz von verschiedenen Polyphenolen (Genistein, Quercetin, Curcumin, Resveratrol, Epigallocatechin-3-gallat (EGCG)) bzw. Buthioninsulfoximin (BSO), einen Inhibitor der Glutathionsynthese, sensitiviert werden können.
ATO (0,5 - 20 μM) hemmt die Proliferation von A-172 und U-87 MG Zellen konzentrations- und zeitabhängig. Bis zu einer Konzentration von 5 μM ist die Proliferationshemmung jeweils auf zytostatische und bei höheren Konzentrationen (≥ 10 μM) auf zytoletale Effekte zurückzuführen. Letztere sind nach 72 h mit einer Induktion von Apoptose verbunden. Das Ausmaß des apoptotischen Zelltods wurde über Veränderungen der Zellkernmorphologie, die Externalisierung von Phosphatidylserin und den DNA-Gehalt im Zellzyklus quantifiziert. Bei U-87 MG Zellen ist die Hemmung des Wachstums außerdem mit einem Zellzyklusarrest in der G2/M-Phase verknüpft. Nekrotischer Zelltod spielt bei beiden Zelllinien keine wesentliche Rolle. Die Wirkung von ATO wird nicht durch erhöhte ROS-Bildung (bestimmt mit DCFH2-DA als Biomarker) oder Verminderung der intrazellulären Glutathionspiegel vermittelt. Im Gegenteil, ATO induziert eindeutig Erhöhungen des Glutathiongehalts. Der maximale Effekt (~ 40%) wird bei subtoxischen Konzentrationen (0,5 - 2 μM) erreicht.
Von den untersuchten Polyphenolen löst Genistein in beiden Zelllinien und Resveratrol in U-87 MG Zellen eine verstärkte Bildung von ROS aus. Quercetin, Curcumin und EGCG wirken dagegen antioxidativ und vermindern die endogene ROS-Bildungsrate. Curcumin und Resveratrol besitzen außerdem einen Einfluss auf die intrazellulären Glutathionspiegel. Sie induzieren in beiden Zelllinien einen Anstieg der Levels. BSO führt dagegen zu einer drastischen Verarmung an Glutathion.
Die Kombinationswirkung von ATO und den Polyphenolen auf das Wachstum der Glioma-Zellen wurde mit Hilfe der Isobologramm- und der Kombinationsindex-Methode ermittelt. Dazu wurden die Konzentrations-Wirkungs-Kurven für Wachstumshemmung der Einzelsubstanzen und ihrer Kombinationen herangezogen. Die gemeinsame Wirkung der Agentien ist teilweise vom betrachteten Effektniveau abhängig und zelllinienspezifisch. Genistein und Quercetin erhöhen die Empfindlichkeit von A-172 Zellen für die proliferationshemmende Wirkung von ATO sowie die Induktion von Apoptose. Entsprechende Kombinationen wirken bei U-87 MG Zellen allerdings nur additiv bzw. sogar antagonistisch auf das Wachstum und erhöhen die Induktion von Apoptose nicht. Curcumin, Resveratrol und EGCG sensitivieren beide Zelllinien nicht für ATO. Hier zeigen sich jeweils additive und/oder antagonistische Effekte. Eine deutliche Sensitivierung für ATO (Proliferationshemmung und Apoptoseinduktion) findet bei A-172 und U-87 MG Zellen in Anwesenheit von BSO statt, das selbst nicht zytotoxisch ist.
Die Ergebnisse dieser Arbeit machen deutlich, dass die ausgewählten Polyphenole - im Unterschied zu BSO - kaum geeignete Sensitizer sind, um die proliferationshemmende Wirkung von ATO auf A-172 und U-87 MG zu verstärken. Die Verminderung der intrazellulären Glutathionspiegel, nicht aber eine gesteigerte Bildung von ROS erweist sich als Strategie zur Erhöhung der zytotoxischen ATO-Wirkung auf die verwendeten Glioma-Zellen. Kombinationen von ATO und BSO könnten einen geeigneten Ansatz zur Therapie maligner Glioma darstellen.Arsenic trioxide (ATO) induces clinical remission in acute promyelocytic leukemia and growth inhibition in various cancer cell lines in vitro. Recent studies have reported that plant polyphenols potentiate ATO-provoked cytotoxicity and apoptosis induction in cancer cells from different origin via enhanced reactive oxygen species (ROS) generation or cellular glutathione depletion. Searching for alternative therapy approaches for patients with malignant gliomas in this study the potency of ATO to inhibit proliferation in two human glioma cell lines (A-172 and U-87 MG) was investigated. Furthermore, it was examined, whether selected polyphenols (genistein, quercetin, curcumin, resveratrol, epigallocatechin-3-gallate (EGCG)) and buthionine-sulfoximine (BSO), an inhibitor of glutathione biosynthesis, are able to sensitize the cell lines for the action of ATO.
ATO (0.5 - 20 μM) inhibited the proliferation of A-172 and U-87 MG cells in a concentration- and time-dependent manner. Up to 5 μM ATO acted as cytostatic and at higher concentrations (≥ 10 μM) it caused lethal effects. The latter were associated with apoptosis induction after 72 h. The extent of apoptotic cell death was measured via nuclear morphological changes, externalization of phosphatidylserine and DNA-content in the cell cycle. In addition in U-87 MG cells growth inhibition was also associated with a cell cycle arrest in the G2/M-phase. Necrotic cell death only played a minor role in both cell lines. The action of ATO was accompanied neither by enhanced ROS generation (using DCFH2-DA as indicator) nor decreased glutathione levels. In contrast, ATO significantly enhanced glutathione levels. The maximum effect (~ 40%) occurred at sub-toxic concentrations (0.5 - 2 μM).
Of all studied polyphenols genistein enhanced ROS generation in both cell lines, while resveratrol did it only in U-87 MG cells. Quercetin, curcumin und EGCG acted as antioxidants and decreased the endogenous ROS generation rate. Curcumin and resveratrol also influenced the cellular glutathione contents. They induced an increase of the levels in both cell lines. In contrast, BSO led to drastic glutathione depletion.
The combination effects of ATO and the polyphenols on the growth of the glioma cells was investigated via isobolographic- and combination index-analysis. For this purpose concentration-response curves for growth inhibition caused by the agents alone and in combination were used. The combination effects of the agents depended in part on the effect levels regarded and were cell type-specific. Genistein and quercetin enhanced the sensitivity of A-172 cell for growth inhibition and apoptosis induction provoked by ATO. Corresponding combinations acted in U-87 MG cells only additive and even antagonistic, respectively, on the growth and did not enhance the induction of apoptosis. Curcumin, resveratrol und EGCG did not sensitize both cell lines for ATO. Instead, the effects were additive and/or even antagonistic. A strong sensitization for ATO (growth inhibition and apoptosis induction) occurred in the presence of BSO at non-cytotoxic concentrations.
The results presented in this study indicate that the used polyphenols - in contrast to BSO - are not suitable “sensitizers” to potentiate ATO-induced growth inhibition in A-172 and U-87 MG cells. Thus, depletion of cellular glutathione contents rather than an increase in ROS generation represents a useful strategy to enhance ATO-provoked cytotoxicity in glioma cells. Combinations of ATO and BSO could be an alternative therapy approach for malignant gliomas
The association between selected dietary patterns and biomarkers of boron and vitamin B12 status with all-cause mortality in a population based sample
No full textErnährungsgewohnheiten sowie die Versorgung mit Mikronährstoffen beeinflussen die menschliche Gesundheit und so auch die Lebensdauer. Bisher ist wenig bekannt über die Assoziationen zwischen Ernährungsmustern sowie dem Versorgungstatus mit Bor und Vitamin B12 und dem Langzeitüberleben in der deutschen Bevölkerung. Daher verfolgte die vorliegende Doktorarbeit das Ziel, die Assoziationen von drei Ernährungsmustern (Dietary Approaches to Stop Hypertension (DASH), Modified Mediterranean Diet Score (MMDS) und Healthy Nordic Food Index (HNFI)) mit der Mortalität zu untersuchen. Außerdem sollte der Zusammenhang zwischen dem Versorgungsstatus mit Bor (als Bor im Plasma) sowie mit Vitamin B12 (als seine biologisch aktive Form im Serum, holo-Transcobalamin (holo-TC)) und dem Gesamtmortalitätsrisiko ermittelt werden. Schließlich sollten Korrelate von holo-TC im Querschnittsdesign identifiziert werden. Alle Analysen dieser Doktorarbeit wurden in einer bevölkerungsbasierten Kohorte aus Norddeutschland (> 800 Teilnehmende) durchgeführt. Eine höhere Adhärenz an den HNFI zeigte sich mit einer verringerten Gesamtmortalität assoziiert, während keine Assoziationen zwischen dem MMDS sowie dem DASH Score und der Mortalität gefunden wurden. Höhere Plasma Borkonzentrationen zeigten sich mit einem erhöhten Mortalitätsrisiko bei Frauen assoziiert, jedoch nicht bei Männern oder in der gesamten Studienpopulation. Serumkonzentrationen von holo-TC waren nicht mit der Mortalität assoziiert während sich eine direkte Assoziation zwischen holo-TC und einem höheren Verzehr von Milchprodukten, Fisch und Meeresfrüchten sowie mit der Einnahme von Vitamin B Komplex Supplementen zeigte. Darüber hinaus wurden das Geschlecht, Blutlipide sowie ein Leberfunktionsmarker als Korrelate von Serum holo-TC im Querschnittsdesign identifiziert
Identification of microRNAs as potential novel regulators of HSD11B1 expression
Get PDF11β-Hydroxysteroid dehydrogenase type 1 (11β-HSD1, gene name HSD11B1) is a ubiquitously expressed enzyme that converts glucocorticoid receptor-inert cortisone to receptor-active cortisol. HSD11B1 expression is regulated in a highly tissue-specific manner by immunomodulatory and metabolic regulators. Multiple evidences support a causal role for 11β-HSD1 in the current obesity epidemic. In obese people, HSD11B1 expression is increased in adipose tissue, but typically decreased in liver, and the underlying tissue-specific mechanisms are largely unknown.
In this context, a potential role of microRNAs (miRNAs) was investigated. Four different miRNA target prediction tools were used to choose possible candidates and a publicly available miRNA expression atlas to further select candidates expressed in hepatocytes. Using a luciferase reporter assay, where the complete 3’UTR of HSD11B1 mRNA was inserted downstream of the gene for firefly luciferase, three potential miRNAs, hsa-miR-561, -579 and -340 were identified as potential negative regulators of HSD11B1 expression. Moreover, disruption of the corresponding microRNA response elements (MREs) abolished repression of luciferase activity for hsa-miR-561 and -579, but not completely for hsa-miR-340. Therefore, hsa-miR-561 and hsa-miR-579-mediated downregulation of HSD11B1 expression are strictly dependent on the binding of miR-561- and miR-579-MRE in the 3’UTR of HSD11B1 mRNA. Levels of firefly luciferase mRNA were not changed by miR-561 and -579; and levels of endogenous HSD11B1 mRNA were as well unchanged by miR-561 and -579, indicating a mechanism based on translational repression rather than on mRNA degradation. Interestingly, hsa-miR-579 was still performing downregulation of HSD11B1 expression after treatment with glucocorticoids to induce HSD11B1 expression, due to different regulatory mechanisms for HSD11B1 expression by glucocorticoids and miRNAs in a dual luciferase assay system. The function of miR-561 and -579 could be blocked by anti-microRNA oligonucleotides (AMOs). MiR-561 and -579 were amplified by specific stem-loop reverse transcription primers and specific PCR primers from human hepatocytes and HepG2 cells. Although their relative contribution to HSD11B1 expression remains unclear, literature findings and a pathway enrichment analysis of miR-561 and -579 target mRNAs support a role of these miRNAs in glucocorticoid metabolism/signalling and associated diseases
Sex differences in Caenorhabditis elegans in body composition, lipid storage and gene expression under ad libitum and dietary restriction conditions
Get PDFThe nematode Caenorhabditis elegans (C. elegans) contains two sexes, males and hermaphrodites, which are highly dimorphic in anatomy, nervous system and behavior. However, the physiology of males in comparison to hermaphrodites under normal feeding conditions and in the context of dietary restriction (DR) is largely unexplored. Here, body proportions and composition, certain aspects of carbohydrate metabolism, fat storage and gene expression of males and hermaphrodites were analyzed under ad libitum and DR conditions. Furthermore, males were used to determine the influence of different paternal DR regimes on F1 progeny fat content. In this study male-enriched mutant stains were used, one with a sex-specific GFP signal, led to a large number of males being separated from hermaphrodites by flow-cytometry.
Analysis of sex differences under ad libitum conditions unraveled that the fat-to-fat-free mass as well as the body volume adjusted fat mass was similar between the sexes, although the body size was over 50 % lower in adult males than in age-matched hermaphrodites. In contrast, males had an about 2-fold lower volume adjusted total RNA content than hermaphrodites. Biochemical and NMR-based analyses revealed higher trehalose and much lower glucose levels in males than in hermaphrodites, resulting in a 5.4-fold higher trehalose to glucose ratio. These sex differences were reflected by gene expression data since genes encoding key enzymes of the glycolysis and trehalose synthesis pathway were higher expressed in males than in hermaphrodites. Notably, the phosphofructokinase gene (C50F4.2) showed a 29-fold higher expression level in males. Comparative analysis of gene expression data identified 285 male-specific and 160 hermaphrodite-specific genes including transcription factors and many C-type lectin genes. More than 35 % of all C-type lectin genes were higher expressed in males and many of them had a more than 100-fold higher expression level.
As response to DR both sexes increased their fat-to-fat-free mass ratio and enlarged their lipid droplets to a similar extent. However, the reduction of body size, protein content and total RNA content was more pronounced in hermaphrodites under DR than in males. Functional enrichment analysis of gene expression data showed a DR-induced down-regulation of several embryogenesis-associated genes in hermaphrodites. Moreover, DR promoted an ongoing expression of sperm-associated genes from young adulthood to adulthood in hermaphrodites but not in males.
In order to examine the influence of paternal diet on the next generation, fog-2 mutant strain was used. fog-2 hermaphrodites do not produce sperm and are therefore termed as females, while fog-2 males are unaffected. Males undergoing several DR regimes were crossed with ad libitum fed females. The corresponding progeny were analyzed according to their fat content with BODIPYTM 493/503 staining. An inverted U-shaped relationship between the extent of paternal DR and the level of progeny fat content was found. The relationship was evident in both progeny sexes, while body proportions did not change.
In conclusion, these findings extend the knowledge of sex differences in C. elegans under ad libitum and DR conditions. The data identified sex differences in carbohydrate metabolism, which are linked to gene expression under ad libitum condition. DR increases the fat stores of both sexes in form of large lipid droplets and prolongs the reproductive program of hermaphrodites. Furthermore, these results establish a connection between paternal food consumption and adaptive developmental plasticity.Der Fadenwurm Caenorhabditis elegans (C. elegans) enthält in seiner Population zum größten Teil sich selbst befruchtende Hermaphroditen. Jedoch treten durch Non-Disjunction Ereignisse während der Meiose auch wenige Männchen (ca. 0.3 %) auf. Beide Geschlechter unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Anatomie, ihres Nervensystems und ihres Verhaltens. Aufgrund des geringen Vorkommens ist über die Physiologie der Männchen im Vergleich zu den Hermaphroditen, insbesondere im Rahmen einer Nahrungsrestriktion (NR), kaum etwas bekannt. Ziel dieser Arbeit war es daher, die Körperproportionen, die Körperzusammensetzung, verschiedene Aspekte des Kohlenhydrat- und Fettstoffwechsels sowie das Genexpressionsprofil von Männchen und Hermaphroditen unter ad libitum und NR Bedingungen zu analysieren. Außerdem wurden nahrungsrestriktiv ernährte Männchen verwendet, um den Einfluss einer paternalen NR auf den Fettgehalt der F1-Nachkommen zu untersuchen. Für alle Analysen wurden Mutanten-Stämme verwendet, die einen höheren Anteil an Männchen in ihrer Population aufweisen. Zusätzlich wurde auf einen Mutanten-Stamm zurückgegriffen, der GFP-markierte Männchen enthält, wodurch mittels Durchflusszytometrie eine optimale Abtrennung von Hermaphroditen erreicht werden konnte.
Unter ad libitum Bedingungen zeigten beide Geschlechter ein ähnliches Verhältnis von Fettmasse zur fettfreien Masse, obwohl Männchen über 50 % kleiner sind als Hermaphroditen. Im Gegensatz dazu, wiesen Männchen einen 2-fach geringeren RNA Gehalt auf. Biochemische und NMR-basierte Methoden zeigten weiterhin, dass Männchen höhere Trehalose aber niedrigere Glukose Werte im Vergleich zu Hermaphroditen besitzen. Diese Geschlechtsunterschiede spiegelten sich deutlich auf Genexpressionsebene wieder. Gene von Schlüsselenzymen der Glykolyse und der Trehalosesynthese wurden in Männchen höher exprimiert als in Hermaphroditen. Das Gen der Phosphofruktokinase (C50F4.2) zeigte dabei mit einer 29-fach höheren Expression in Männchen einen deutlichen Unterschied zu Hermaphroditen. Die weitere Analyse der Genexpressionsdaten identifizierte 285 Gene spezifisch für Männchen und 160 Gene spezifisch für Hermaphroditen. Innerhalb dieser Gene fanden sich viele Transkriptionsfaktoren und C-Typ Lektine. Besonders auffällig war, dass von allen C-Typ Lektinen in C. elegans über 35 % höher in Männchen exprimiert wurden.
Unter NR konnte in Hermaphroditen wie auch in Männchen ein Anstieg der Fettmasse und eine Vergrößerung der Fetttröpfchen festgestellt werden. Beide Geschlechter reduzierten ihre Körpermasse und ihren Proteingehalt mit wesentlich deutlicheren Effekten in Hermaphroditen. Zusätzlich war der RNA-Gehalt in Hermaphroditen deutlich abgesenkt, während bei den Männchen keinerlei Veränderungen messbar waren. Mit Hilfe einer Anreicherungsanalyse der Genexpressionsdaten konnte gezeigt werden, dass es unter NR zu einer verminderten Expression von Embryogenese-Genen in Hermaphroditen kommt. Außerdem blieb die unter ad libitum beobachtete Absenkung der Transkriptspiegel von spermien-spezifischen Genen unter NR Bedingungen aus.
Um den Einfluss der paternalen Ernährung auf die nächste Generation zu untersuchen, wurden fog-2 Hermaphroditen verwendet, die keine Spermien bilden können und daher als Weibchen bezeichnet werden. fog-2 Männchen werden durch diese Mutation nicht beeinflusst. Im Experiment wurden Männchen verschiedenen NR Bedingungen ausgesetzt und anschließend mit ad libitum gefütterten Weibchen gekreuzt. Die daraus entstehenden Nachkommen wurden hinsichtlich ihres Fettgehaltes mit einer fixierten BODIPYTM 493/503 Fettfärbung untersucht. In den Nachkommen von nahrungsrestriktiv ernährten Männchen wurde eine inverse U-förmige Beziehung zwischen ihrem Fettgehalt und dem Ausmaß der paternalen NR gefunden. Dieser Zusammenhang wurde in beiden Geschlechtern beobachtet, ohne dass es zu Veränderungen in den Körperproportionen kam.
Diese Arbeit erweitert unser Wissen über Geschlechtsunterschiede beim Fadenwurm C. elegans unter normalen und restriktiven Nahrungsbedingungen. Die Daten zeigen unter ad libitum Bedingungen eine Verknüpfung zwischen den gefundenen Geschlechtsunterschieden im Kohlenhydratstoffwechsel und der Genexpression. Unter NR Bedingungen erhöhen beide Geschlechter ihre Fettreserven über größere Lipidtröpfchen und die Hermaphroditen setzen verzögert in die Reproduktionsphase ein. Weiterhin eröffnen die Ergebnisse eine Verbindung zwischen dem paternalen Nahrungskonsum und der physiologischen Varianz in der Entwicklung eines Organismus
The C. elegans potassium leak channel TWK-7 and the canonical Gas-Protein Kinase A pathway act epistatically in GABAergic motor neurons to affect locomotion behavior
Get PDFThe change of locomotion activity in response to external cues is a considerable achievement of animals and is required for escape responses, foraging, and other complex behaviors. Less is known about the molecular regulators of such an adaptive locomotion. By using the Caenorhabditis elegans system combined with cell-type specific approaches and locomotion analyses in-depth, here, we found that the K2P channel TWK-7 affects the activity of two locomotory gaits, swimming and crawling, in a coordinated mode. TWK-7 is expressed in cholinergic excitatory B-type and GABAergic inhibitory D-type motor neurons to affect fundamental aspects of adaptive locomotion behavior which may be characteristic for a stimulus induced fast targeted movement. In order to unravel signaling pathways that might act through TWK-7, we identified a loss-of-function allele cau-1 of KIN-2 in a forward genetic screen. The gene kin-2 encodes the negative regulatory subunit of the C. elegans protein kinase A (PKA-1/KIN-1) which is part of the canonical Gas pathway. An activated Gas-PKA pathway and/or the absence of TWK-7 pores in GABAergic D-type motor neurons epistatically induce a persistent fast straightforward crawling behavior. Whereby, the five central aspects of stimulated locomotion - velocity, direction, wave parameters, duration and straightness - were synchronically affected by both the Gas-PKA pathway and TWK-7. In conclusion, we found that TWK-7 acts in cholinergic B-type and GABAergic D-type motor neurons as a prime candidate for the modulation of locomotor activity and locomotion behavior that enables persistent fast and straightforward locomotion. We presented convincing evidence for an epistatic interaction between the Gas-PKA pathway and TWK-7 which most probably share a common pathway being involved in the modulation of both locomotor activity and locomotion behavior during forward crawling that may mimic an adaptive response to specific environmental cues.Die Änderung des Bewegungsverhaltens in Anpassung an sich verändernde Umwelteinflüsse ist eine zentrale Eigenschaft vieler Lebewesen und ist lebensnotwendig für die Flucht, die Futtersuche und anderen komplexen Verhaltensweisen. Über die molekularen. Mit Hilfe genetischer Ansätze Zelltyp-spezifischen Funktionsanalysen und detaillierten Untersuchungen zum Bewegungsverhalten im Modellorganismus Caenorhabditis elegans, konnten wir zeigen, dass der K2P Kanal TWK-7 die Aktivität zweier Bewegungsarten, nämlich Schwimmen und Kriechen, in einer koordinierten Art und Weise modulieren kann. Die in exzitatorischen cholinergen Typ-B und inhibitorischen GABAergen Typ-D Motorneuronen exprimierten TWK-7 Poren beeinflussen diejenigen Aspekte des adaptiven Bewegungsverhaltens, die für eine extern induzierte, schnelle und gerichtete Bewegung charakteristisch sind. Zur Identifizierung von Signalwegen, die dieses Bewegungsverhalten über TWK-7 regulieren, haben wir einen Screen basierend auf der Vorwärtsgenetik durchgeführt. Hierbei gelang die Identifizierung eines neuen Funktionsverlustallels cau-1 des Gens kin-2. Dieses Gen kodiert für die inhibitorische Untereinheit der Proteinkinase A (PKA-1/KIN-1), die im kanonischen Signalweg Gαs ihre Funktion erfüllt. Wir konnten zeigen, dass ein aktiver Gas-PKA Signalweg und/oder ein TWK-7-Nullallel schnelle, nachhaltige Kriechbewegungen in Vorwärtsrichtung auslösen. Dabei beeinflussen Gas-PKA und TWK-7 epistatisch fünf zentrale Charakteristika einer stimulierten Vorwärtsbewegung - Geschwindigkeit, Richtung, Wellenparameter, Nachhaltigkeit und Geradlinigkeit - in GABAergen D-Typ Motorneuronen. In dieser Arbeit etablieren wir TWK-7 als einen Hauptkandidaten, der für die Modulation einer nachhaltigen, schnellen und gerichteten Vorwärtsbewegung auf der Ebene der cholinergen B-Typ und GABAergen D-Typ Motorneuronen in Frage kommt. Weiterhin zeigen die genetischen Experimente, dass dieses adaptive Bewegungsverhalten durch den Gas-PKA Signalweg, der über TWK-7 seine Wirkung in GABAergen D-Typ Motorneuronen entfaltet, gesteuert wird
Potential von sekundären Pflanzenstoffen als Mimetika für eine Kalorienrestriktion: Identifikation der transkriptionellen und funktionellen Übereinstimmung mit einer in silico Analyse
Get PDFCaloric restriction (CR) is known for its beneficial effects on life- and healthspan (lifespan without the occurrence of age-related diseases) in several model organisms. However, it is assumed to be very difficult for humans to sustain long-term CR. Therefore, it is of interest to identify CR mimetics that are able to enhance health- and lifespan without restriction of the calorie intake. Several promising pharmaceutical substances have been identified, but most of them show side effects like toxicity and indigestion. Therefore it would be of importance to identity food derived compounds such as plant bioactives as potential CR mimetics in silico. To that account, data of previously published gene expression studies in murine liver were used and downloaded from the databases ArrayExpress and Gene Expression Omnibus (GEO). The results of the in silico analysis show that resveratrol and quercetin are the most promising mimetics of CR by showing an overlap in gene expression and addressing similar molecules (e.g. Sirt1, Foxo) and signalling cascades (Igf1-signalling, mTOR-signalling, oxidative stress defence).Eine Kalorienrestriktion (CR) wird mit positiven Effekten bzgl. der Lebenserwartung und der Gesundheit bzw. der lebenslangen Gesunderhaltung in verschiedenen Modellorganismen in Verbindung gebracht. Nichtsdestotrotz ist davon auszugehen, dass eine langfristige Kalorienrestriktion für Menschen nur sehr schwer umzusetzen sein wird. Daher ist es von Interesse Mimetika zu identifizieren die den gleichen positiven Effekt wie CR auf die Lebenserwartung und die Gesundheit haben, ohne eine verminderte Kalorienzufuhr herbeizuführen. Mehrere vielversprechende pharmakologische Substanzen wurden bereits identifiziert, allerdings zeigen die meisten von diesen Nebenwirkungen wie toxische Effekte und Verdauungsstörungen. Daher ist es von großem Interesse Lebensmittelinhaltsstoffe wie sekundäre Pflanzenstoffe als Potentielle CR Mimetika in silico zu identifizieren. Zu diesem Zweck wurden die Daten bereits veröffentlichter Genexpressionsstudien mit dem Schwerpunkt der Mäuseleber herangezogen und aus den Datenbanken ArrayExpress und Gene Expression Omnibus (GEO) heruntergeladen. Die Ergebnisse dieser in silico Analyse zeigen, dass Resveratrol und Quercetin die vielversprechendsten Substanzen sind, da diese ähnliche Effekte auf die Genexpression zeigen und die gleichen Moleküle (z.B. Sirt1, Foxo) und Signalwege (Igf1-Signalweg, mTOR-Signalweg, oxidativer Stress) wie CR beeinflussen
Potential von Resveratrol und Genistein zur Beeinfussung des Fettsäuremetabolismus und der Performance von Salz- und Süßwasserfischen
Get PDFThe focus of this thesis is the evaluation of a possibility to counteract the dietary induced reduction of lipid quality of farmed fish. The potential of the two bioactive substances resveratrol and genistein to influence the fatty acid metabolism and performance of freshwater and marine fish was assessed as possible tool. The first experiment revealed that the lipid quality of rainbow trout, a fresh water species, was improved when the fish were fed diets with reduced fish oil level and resveratrol supplementation. The combination of these two dietary factors led to a stimulation of enzymes involved in the fatty acid biosynthesis. The second trial revealed that genistein did not influence the lipid quality of trout. Furthermore, both bioactive substances impaired the feed intake and resveratrol led to a reduced performance of the fish. A digestibility trial disclosed that resveratrol and genistein significantly reduce the digestibility of gross energy in trout. An additional histopathological investigation revealed neither damage nor improvement of the intestinal morphology through both substances. A fourth trial was conducted in order to investigate the effects of resveratrol on the Gilthead sea bream, a marine species. Neither a reduction in dietary fish oil level, nor the use of dietary resveratrol affected the growth, performance, and lipid quality of sea bream. A resveratrol-mediated alteration of the lipid quality was solely visible in the livers, when the holding temperature was reduced. The molecular mechanisms behind the fatty acid biosynthesis in sea bream were partly in accordance with results obtained in trout. It was shown, that especially resveratrol has the potential to stimulate the fatty acid biosynthesis, predominantly in freshwater fish. This study contributes to the basic understanding of nutritionally regulated molecular mechanisms and indicates a possible action frame to prevent the dietary induced reduction of fish lipid quality
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