Analyse des molekularen Mechanismus der Cadherin-11- und GEF Trio-vermittelten Migration von Neuralleistenzellen in Xenopus

Die Neuralleistenzellen sind multipotente Zellen, welche sich durch ein hohes Migrationspotential auszeichnen und während der Entwicklung eine Vielzahl von Derivaten bilden. Ihre Migration weist Gemeinsamkeiten zum invasiven Verhalten von Krebszellen auf, was sie zu einem guten Modell macht um die Mechanismen der Zellmigration zu untersuchen. Während der kranialen Neuralleistenzell (cNLZ) -Migration ist das Zell-Zell-Adhäsionsmolekül Cadherin-11 (Cad11) hochreguliert. In cNLZ lokalisiert Cad11 typischerweise in Zell-Zell-Kontakten und zudem in Zellausläufern. Der Verlust von Cad11 führt zu Defekten in der Migration der cNLZ, wobei die Zellen in vitro eine blebbende Zellmorphologie aufweisen. Interessanterweise konnten der Guaninnukleotid-Austausch-Faktor (GEF) Trio, welcher mit Cad11 in einem Komplex vorliegt, oder konstitutiv aktive Formen der kleinen Rho GTPasen RhoA und Rac1 die Bildung von Zellausläufern und somit die Migration von cNLZ in Cad11-depletierten Embryonen wiederherstellen. Die in dieser Arbeit durchgeführten Studien bestätigen, dass Trio in den cNLZ exprimiert wird und für ihre gerichtete Migration und Zellausläuferbildung notwendig ist. Die Daten deuten darauf hin, dass Trio durch die Regulation der kleinen Rho GTPasen Einfluss auf die Zellpolarität und die Dynamik des Zytoskeletts besitzt. Außerdem zeigte die GEF2-Domäne eine dynamische Lokalisation in Assoziation mit den Mikrotubuli in cNLZ, was auf eine Mikrotubuli-abhängige Funktion der GEF2-Domäne von Trio hindeutet. Darüber hinaus wurde eine neue Rolle des Wnt/PCP-Mitglieds Dishevelled (Dsh) innerhalb der Cad11- und Trio-vermittelten cNLZ-Migration nachgewiesen. Trio interagiert über seine beiden GEF-Domänen mit Dsh, wohingegen keine Interaktion zwischen Cad11 und Dsh detektiert wurde. Allerdings zeigten Rekonstitutions-Experimente, dass Dsh, insbesondere seine PDZ- und DEP-Domäne, für die Cad11-vermittelte Migration und Zellausläuferbildung von cNLZ benötigt werden. Somit deuten die Ergebnisse darauf hin, dass die Moleküle abhängig von ihrer subzellulären Lokalisation verschiedene Funktionen während der cNLZ-Migration ausüben und, dass Trio über Dsh an der Regulation der Aktivität der kleinen Rho GTPasen in der Cad11-vermittelten cNLZ-Migration involviert ist. Trio scheint neben seiner Funktion in der cNLZ-Migration außerdem an anderen morphogenetischen Prozessen während der Embryonalentwicklung von X. laevis beteiligt zu sein. Insbesondere scheint Trio eine konservierte Rolle in der Entwicklung des Nervensystems und der Muskulatur zu haben

Cadherin-11 localizes to focal adhesions and promotes cell-substrate adhesion

Cadherin receptors have a well-established role in cell–cell adhesion, cell polarization and differentiation. However, some cadherins also promote cell and tissue movement during embryonic development and tumour progression. In particular, cadherin-11 is upregulated during tumour and inflammatory cell invasion, but the mechanisms underlying cadherin-11 stimulated cell migration are still incompletely understood. Here, we show that cadherin-11 localizes to focal adhesions and promotes adhesion to fibronectin in Xenopus neural crest, a highly migratory embryonic cell population. Transfected cadherin-11 also localizes to focal adhesions in different mammalian cell lines, while endogenous cadherin-11 shows focal adhesion localization in primary human fibroblasts. In focal adhesions, cadherin-11 co-localizes with β1-integrin and paxillin and physically interacts with the fibronectin-binding proteoglycan syndecan-4. Adhesion to fibronectin mediated by cadherin-11/syndecan-4 complexes requires both the extracellular domain of syndecan-4, and the transmembrane and cytoplasmic domains of cadherin-11. These results reveal an unexpected role of a classical cadherin in cell–matrix adhesion during cell migration

New genetic loci link adipose and insulin biology to body fat distribution.

Body fat distribution is a heritable trait and a well-established predictor of adverse metabolic outcomes, independent of overall adiposity. To increase our understanding of the genetic basis of body fat distribution and its molecular links to cardiometabolic traits, here we conduct genome-wide association meta-analyses of traits related to waist and hip circumferences in up to 224,459 individuals. We identify 49 loci (33 new) associated with waist-to-hip ratio adjusted for body mass index (BMI), and an additional 19 loci newly associated with related waist and hip circumference measures (P < 5 × 10(-8)). In total, 20 of the 49 waist-to-hip ratio adjusted for BMI loci show significant sexual dimorphism, 19 of which display a stronger effect in women. The identified loci were enriched for genes expressed in adipose tissue and for putative regulatory elements in adipocytes. Pathway analyses implicated adipogenesis, angiogenesis, transcriptional regulation and insulin resistance as processes affecting fat distribution, providing insight into potential pathophysiological mechanisms

Analyse des molekularen Mechanismus der Cadherin-11- und GEF Trio-vermittelten Migration von Neuralleistenzellen in Xenopus

Die Neuralleistenzellen sind multipotente Zellen, welche sich durch ein hohes Migrationspotential auszeichnen und während der Entwicklung eine Vielzahl von Derivaten bilden. Ihre Migration weist Gemeinsamkeiten zum invasiven Verhalten von Krebszellen auf, was sie zu einem guten Modell macht um die Mechanismen der Zellmigration zu untersuchen. Während der kranialen Neuralleistenzell (cNLZ) -Migration ist das Zell-Zell-Adhäsionsmolekül Cadherin-11 (Cad11) hochreguliert. In cNLZ lokalisiert Cad11 typischerweise in Zell-Zell-Kontakten und zudem in Zellausläufern. Der Verlust von Cad11 führt zu Defekten in der Migration der cNLZ, wobei die Zellen in vitro eine blebbende Zellmorphologie aufweisen. Interessanterweise konnten der Guaninnukleotid-Austausch-Faktor (GEF) Trio, welcher mit Cad11 in einem Komplex vorliegt, oder konstitutiv aktive Formen der kleinen Rho GTPasen RhoA und Rac1 die Bildung von Zellausläufern und somit die Migration von cNLZ in Cad11-depletierten Embryonen wiederherstellen. Die in dieser Arbeit durchgeführten Studien bestätigen, dass Trio in den cNLZ exprimiert wird und für ihre gerichtete Migration und Zellausläuferbildung notwendig ist. Die Daten deuten darauf hin, dass Trio durch die Regulation der kleinen Rho GTPasen Einfluss auf die Zellpolarität und die Dynamik des Zytoskeletts besitzt. Außerdem zeigte die GEF2-Domäne eine dynamische Lokalisation in Assoziation mit den Mikrotubuli in cNLZ, was auf eine Mikrotubuli-abhängige Funktion der GEF2-Domäne von Trio hindeutet. Darüber hinaus wurde eine neue Rolle des Wnt/PCP-Mitglieds Dishevelled (Dsh) innerhalb der Cad11- und Trio-vermittelten cNLZ-Migration nachgewiesen. Trio interagiert über seine beiden GEF-Domänen mit Dsh, wohingegen keine Interaktion zwischen Cad11 und Dsh detektiert wurde. Allerdings zeigten Rekonstitutions-Experimente, dass Dsh, insbesondere seine PDZ- und DEP-Domäne, für die Cad11-vermittelte Migration und Zellausläuferbildung von cNLZ benötigt werden. Somit deuten die Ergebnisse darauf hin, dass die Moleküle abhängig von ihrer subzellulären Lokalisation verschiedene Funktionen während der cNLZ-Migration ausüben und, dass Trio über Dsh an der Regulation der Aktivität der kleinen Rho GTPasen in der Cad11-vermittelten cNLZ-Migration involviert ist. Trio scheint neben seiner Funktion in der cNLZ-Migration außerdem an anderen morphogenetischen Prozessen während der Embryonalentwicklung von X. laevis beteiligt zu sein. Insbesondere scheint Trio eine konservierte Rolle in der Entwicklung des Nervensystems und der Muskulatur zu haben

Synthesis of novel inhibitors blocking Wnt signaling downstream of Beta-Catenin

Free to read Large scale screening of libraries consisting of natural and small molecules led to the identification of many small molecule inhibitors repressing Wnt/β-Catenin signaling. However, targeted synthesis of novel Wnt pathway inhibitors has been rarely described. We developed a modular and expedient way to create the aromatic ring system with an aliphatic ring in between. Our synthesis opens up the possibility, in principle, to substitute all positions at the ring system with any desired substituent. Here, we tested five different haloquinone analogs carrying methoxy- and hydroxy-groups at different positions. Bona fide Wnt activity assays in cell culture and in Xenopus embryos revealed that two of these compounds act as potent inhibitors of aberrant activated Wnt/β-Catenin signaling

The Influence of Age and Sex on Genetic Associations with Adult Body Size and Shape: A Large-Scale Genome-Wide Interaction Study.

Genome-wide association studies (GWAS) have identified more than 100 genetic variants contributing to BMI, a measure of body size, or waist-to-hip ratio (adjusted for BMI, WHRadjBMI), a measure of body shape. Body size and shape change as people grow older and these changes differ substantially between men and women. To systematically screen for age- and/or sex-specific effects of genetic variants on BMI and WHRadjBMI, we performed meta-analyses of 114 studies (up to 320,485 individuals of European descent) with genome-wide chip and/or Metabochip data by the Genetic Investigation of Anthropometric Traits (GIANT) Consortium. Each study tested the association of up to ~2.8M SNPs with BMI and WHRadjBMI in four strata (men ≤50y, men >50y, women ≤50y, women >50y) and summary statistics were combined in stratum-specific meta-analyses. We then screened for variants that showed age-specific effects (G x AGE), sex-specific effects (G x SEX) or age-specific effects that differed between men and women (G x AGE x SEX). For BMI, we identified 15 loci (11 previously established for main effects, four novel) that showed significant (FDR<5%) age-specific effects, of which 11 had larger effects in younger (<50y) than in older adults (≥50y). No sex-dependent effects were identified for BMI. For WHRadjBMI, we identified 44 loci (27 previously established for main effects, 17 novel) with sex-specific effects, of which 28 showed larger effects in women than in men, five showed larger effects in men than in women, and 11 showed opposite effects between sexes. No age-dependent effects were identified for WHRadjBMI. This is the first genome-wide interaction meta-analysis to report convincing evidence of age-dependent genetic effects on BMI. In addition, we confirm the sex-specificity of genetic effects on WHRadjBMI. These results may provide further insights into the biology that underlies weight change with age or the sexually dimorphism of body shape

Clinical and Molecular Phenotype of Aicardi-Goutières Syndrome

Aicardi-Goutières syndrome (AGS) is a genetic encephalopathy whose clinical features mimic those of acquired in utero viral infection. AGS exhibits locus heterogeneity, with mutations identified in genes encoding the 3′→5′ exonuclease TREX1 and the three subunits of the RNASEH2 endonuclease complex. To define the molecular spectrum of AGS, we performed mutation screening in patients, from 127 pedigrees, with a clinical diagnosis of the disease. Biallelic mutations in TREX1, RNASEH2A, RNASEH2B, and RNASEH2C were observed in 31, 3, 47, and 18 families, respectively. In five families, we identified an RNASEH2A or RNASEH2B mutation on one allele only. In one child, the disease occurred because of a de novo heterozygous TREX1 mutation. In 22 families, no mutations were found. Null mutations were common in TREX1, although a specific missense mutation was observed frequently in patients from northern Europe. Almost all mutations in RNASEH2A, RNASEH2B, and RNASEH2C were missense. We identified an RNASEH2C founder mutation in 13 Pakistani families. We also collected clinical data from 123 mutation-positive patients. Two clinical presentations could be delineated: an early-onset neonatal form, highly reminiscent of congenital infection seen particularly with TREX1 mutations, and a later-onset presentation, sometimes occurring after several months of normal development and occasionally associated with remarkably preserved neurological function, most frequently due to RNASEH2B mutations. Mortality was correlated with genotype; 34.3% of patients with TREX1, RNASEH2A, and RNASEH2C mutations versus 8.0% RNASEH2B mutation–positive patients were known to have died (P=.001). Our analysis defines the phenotypic spectrum of AGS and suggests a coherent mutation-screening strategy in this heterogeneous disorder. Additionally, our data indicate that at least one further AGS-causing gene remains to be identified