Regulation der nukleären Rezeptoren RORα und REVERBα

Nukleäre Rezeptoren regulieren eine Vielzahl von Genen durch Bindung an bestimmte DNA-Sequenzen im Promotor dieser Gene. Sie fungieren als Transkriptionsfaktoren, die nach Bindung ihres Ligandendie Transkription aktivieren oder supprimieren. In ihrer Funktion werden sie weiterhin durch verschiedene Signale moduliert, beispielsweise durch posttranslationale Veränderungen. Aufgrund der Möglichkeit, durch Liganden, in der Regel kleine lipophile Moleküle, die Aktivität nukleärer Rezeptoren und in der Folge die Transkription definierter Gene zu beeinflussen, sind nukleäre Rezeptoren gute Zielstrukturen für Arzneistoffe und stehen im Zentrum intensiver Forschungsbemühungen. ROR alpha und RevErb alpha sind nukleäre Rezeptoren aus der Gruppe der sogenannten Orphan-Rezeptoren. Die Angehörigen dieser Gruppe wurden als Waisen bezeichnet, da ihr Ligand zum Zeitpunkt ihrer Charakterisierung unbekannt war. 2007 gelang es zwei Gruppen unabhängig voneinander Häm als den Liganden des RevErb alpha zu identifizieren, für ROR alpha werden verschiedene potentielle Liganden diskutiert, wobei bisher keiner allgemein anerkannt wurde. ROR alpha und RevErb alpha steuern die Expression ihrer Zielgene über ein gemeinsames Response-Element, wobei ROR alpha die Expression dieser Gene aktiviert und RevErb alpha sie inhibiert. Gemeinsam nehmen sie eine zentrale Rolle in der Aufrechterhaltung zirkadianer Rhythmen und an der Integration dieser in metabolische Prozesse ein. ROR alpha ist weiterhin beteiligt an der Reifung der Cerebellums sowie an der Steuerung der Immunabwehr. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Regulation der beiden Rezeptoren auf molekularer Ebene aufzuklären. Hierfür wurden Untersuchungen auf Ebene der Transkription ebenso wie auf posttranslationaler Ebene durchgeführt. Es zeigte sich, dass ROR alpha - hnRNA in vitro extrem stabile Sekundärstrukturen ausbildet und somit bei der reversen Transkription den Transkriptionsstart selbst initiieren kann. Im Zuge der durchgeführten Untersuchungen konnte nicht nachgewiesen werden, welche Auswirkung diese Sekundärstrukturen in vivo zeigen. Studien anderer Gruppen hatten aber gezeigt, dass die Ausbildung von RNA-Doppelsträngen an vielen Stellen in die Regulationen von Genen eingreift, sei es durch Veränderungen des Spleißmusters, RNA-Editierung oder durch Herabregulierung der Transkriptmenge. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass sowohl RevErb alpha als auch ROR alpha einer intensiven Regulation durch posttranslationale Veränderungen unterliegen, im Speziellen durch Phosphorylierung. Vorangegangene Studien hatten Hinweisegeliefert, dass ROR alpha durch ERK-2 phosphoryliert werden kann. In meinen Studien war ich in der Lage nachzuweisen, dass auch RevErb alpha Ziel dieser Kinase ist. Im Gegensatz zu ROR alpha wird RevErb alpha jedoch gleichzeitig an mehreren Stellen phosphoryliert, wobei die physiologische Funktion dieser Phosphorylierungen Gegenstand weiterer Untersuchungen ist. Die Aktivität von ROR alpha am Response-Element wird durch eine Erhöhung des intrazellulären cAMP-Spiegels stark stimuliert. Im Zuge meiner Untersuchungen konnte eine Beteiligung sowohl des cAMP-Response-Elementbindenden Proteins CREBals auch des PPAR gamma - Coaktivators 1a an der Vermittlung dieser Aktivitätssteigerung ausgeschlossen werden. Es zeigte sich jedoch, dass der Effekt durch eine Hemmung der Proteinkinase A dosisabhängig aufgehoben werden konnte. In weiteren Untersuchen konnte ich eine direkte Phosphorylierung von ROR alpha, nicht aber von RevErb alpha durch PKA nachweisen und die Phosphorylierungsstelle als Serin 99 des ROR alpha 4 identifizieren. Da eine Mutation der in der C-terminalen Verlängerung der DNA-bindenden Domäne des Rezeptors gelegenen Aminosäure jedoch nicht in der Lage war, die Aktivitätssteigerung zu verhindern, sind auch noch weitere Faktoren, vermutlich zelluläre Coaktivatoren an deren Vermittlung beteiligt. Bereits in früheren Untersuchungen war beschrieben worden, dass die Aktivität von ROR alpha durch eine Erhöhung des intrazellulären Calciumspiegels stark stimuliert wird. Weiterhin fanden sich Hinweise, dass die Calcium/-Calmodulin-abhängige Kinase IV an der Vermittlung dieser Stimulation beteiligt ist, jedoch ohne direkte Phosphorylierung von ROR alpha durch CaMKIV. Es konnte allerdings nicht aufgeklärt werden, über welchen Mechanismus die Signaltransduktion stattdessen erfolgt. In meinen Untersuchungen konnte ich zeigen, dass eine Inhibition durch Proteinkinase A aktivierter Signalwege auch die Aktivierung von ROR alpha durch CaMKIV dosisabhängig hemmte. Zusammengenommen lieferten meine Untersuchungen weitere Hinweise auf eine wichtige Rolle von ROR alpha in der Regulation metabolischer Prozesse wie des Glycogen- und Lipidstoffwechsels. Außerdem deuten meine Ergebnisse auf eine Verknüpfung der Signalwege von CaMKIV und Proteinkinase A hin und etablieren ROR alpha als gemeinsame Zielstruktu

Dimerization of human 5-lipoxygenase

Human 5-lipoxygenase (5-LO) can form dimers as shown here via native gel electrophoresis, gel filtration chromatography and LILBID (laser induced liquid bead ion desorption) mass spectrometry. After glutathionylation of 5-LO by diamide/glutathione treatment, dimeric 5-LO was no longer detectable and 5-LO almost exclusively exists in the monomeric form which showed full catalytic activity. Incubation of 5-LO with diamide alone led to a disulfide-bridged dimer and to oligomer formation which displays a strongly reduced catalytic activity. The bioinformatic analysis of the 5-LO surface for putative protein-protein interaction domains and molecular modeling of the dimer interface suggests a head to tail orientation of the dimer which also explains the localization of previously reported ATP binding sites. This interface domain was confirmed by the observation that 5-LO dimer formation and inhibition of activity by diamide was largely prevented when four cysteines (C159S, C300S, C416S, C418S) in this domain were mutated to serine

Fostering relations: first sex and marital timings for children raised by kin and non-kin carers

Kinship fostering is generally preferred to non-kin fostering by policy makers in the U.S. and elsewhere. Researchers and policy makers alike tend to provide several proximate reasons for why this may be, generally neglecting an ultimate evolutionary framework. However, kin selection theory predicts that in the absence of genetically related parents, care from kin will result in the most similar life history outcomes. In low-fertility settings, parents typically favour increased investment in embodied capital and thus delayed reproductive life history strategy. Using archival data from the original Kinsey survey, collected in the U.S. from 1938 to 1963, we used survival analyses to compare the effects of living with kin and non-kin fosterers in childhood on timings of first sex and marriage. Our results support a kin selection hypothesis showing that while fostered children have accelerated life histories compared to children from "intact families", kin fosterers buffer children from early sexual and reproductive behaviors, compared to children cared for by non-kin. © 2014 The Authors

Payers' views of the changes arising through the possible adoption of adaptive pathways

Payers are a major stakeholder in any considerations and initiatives concerning adaptive licensing of new medicinal products, also referred to as Medicines Adaptive Pathways to patients (MAPPs). Firstly, the scope and necessity of MAPPs need further scrutiny, especially with regard to the definition of unmet need. Conditional approval pathways already exist for new medicines for seriously debilitating or life-threatening diseases and only a limited number of new medicines are innovative. Secondly, MAPPs will result in new medicines on the market with limited evidence about their effectiveness and safety. Additional data are to be collected after approval. Consequently, adaptive pathways may increase the risk of exposing patients to ineffective or unsafe medicines. We have already seen medicines approved conventionally that subsequently proved ineffective or unsafe amongst a wider, more co-morbid population as well as medicines that could have been considered for approval under MAPPs but subsequently proved ineffective or unsafe in Phase III trials and were never licensed. Thirdly, MAPPs also put high demands on payers. Routine collection of patient level data is difficult with high transaction costs. It is not clear who will fund these. Other challenges for payers include shifts in the risk governance framework, implications for evaluation and HTA, increased complexity of setting prices, difficulty with ensuring equity in the allocation of resources, definition of responsibility and liability and implementation of stratified use. Exit strategies also need to be agreed in advance, including price reductions, rebates, or reimbursement withdrawals when price premiums are not justified. These issues and concerns will be discussed in detail including potential ways forward

Intergenerational conflicts may help explain parental absence effects on reproductive timing: a model of age at first birth in humans.

Background. Parental absences in childhood are often associated with accelerated reproductive maturity in humans. These results are counterintuitive for evolutionary social scientists because reductions in parental investment should be detrimental for offspring, but earlier reproduction is generally associated with higher fitness. In this paper we discuss a neglected hypothesis that early reproduction is often associated with parental absence because it decreases the average relatedness of a developing child to her future siblings. Family members often help each other reproduce, meaning that parents and offspring may find themselves in competition over reproductive opportunities. In these intergenerational negotiations offspring will have less incentive to help the remaining parent rear future half-siblings relative to beginning reproduction themselves. Method. We illustrate this "intergenerational conflict hypothesis" with a formal game-theoretic model. Results. We show that when resources constrain reproductive opportunities within the family, parents will generally win reproductive conflicts with their offspring, i.e., they will produce more children of their own and therefore delay existing offsprings' reproduction. This is due to the asymmetric relatedness between grandparents and grandchildren (r = .25), compared to siblings (r = 0.5), resulting in greater incentives for older siblings to help rear younger siblings than for grandparents to help rear grandchildren. However, if a parent loses or replaces their partner, the conflict between the parent and offspring becomes symmetric since half siblings are as related to one another as grandparents are to grandchildren. This means that the offspring stand to gain more from earlier reproduction when their remaining parent would produce half, rather than full, siblings. We further show that if parents senesce in a way that decreases the quality of their infant relative to their offspring's infant, the intergenerational conflict can shift to favor the younger generation

Stabilization of a bat-pitcher plant mutualism

International audienceDespite the long persistence of many mutualisms, it is largely unknown which mechanisms stabilize these interactions. This is especially true if only one mutualism partner can choose alternative partners while the other cannot, resulting in a power asymmetry. According to biological market theory the choosing partner should prefer the more dependent partner if the latter offers commodities of higher quality than its competitors. We tested this prediction using Bornean carnivorous pitcher plants (Nepenthes hemsleyana) that strongly rely on faecal nitrogen of bats (Kerivoula hardwickii) which roost inside the pitchers. The bats also roost in furled leaves of various plants. Surprisingly, during field observations the bats did not always choose N. hemsleyana pitchers despite their superior quality but were generally faithful either to pitchers or to furled leaves. In behavioural experiments 21% of the leaf-roosting bats switched to pitchers, while the majority of these bats and all pitcher-roosting individuals were faithful to the roost type in which we had found them. Genetic differentiation cannot explain this faithfulness, which likely results from different roosting traditions. Such traditions could have stabilizing or destabilizing effects on various mutualisms and should be investigated in more detai