Untersuchungen zur Organisation der Transkription und DNA-Replikation im Kontext der Chromatinarchitektur im Kern von Säugerzellen

In der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene Fragestellungen zur funktionellen und dynamischen Organisation des Kerns von Säugerzellen untersucht. Der erste Teil der Arbeit widmete sich der Frage, in welchem Zusammenhang die Synthese naszenter RNA mit der Organisation des Chromatins im Zellkern steht. Dabei wurde speziell untersucht, ob naszente RNA bevorzugt in chromatinarmen Räumen lokalisiert, wie es das Chromosomen-Territorien/Interchromatin-Kompartiment Modell (CT/IC-Modell)(Cremer und Cremer, 2001) vorhersagt. Diese Untersuchungen wurden an HeLa-Zellen durchgeführt, die stabil eine Fusion zwischen dem „Green Fluorescent Protein” (GFP) und dem Histon H2B exprimierten (Kanda et al., 1998). Mit Hilfe dieses Fusionsproteins kann die Chromatinstruktur sehr gut dargestellt werden (Sadoni et al., 2001; Zink et al., 2003). Die naszente RNA wurde in diesen Zellen durch kurze Pulse von BrUTP markiert, das anschließend durch eine Immunfärbung nachgewiesen wurde. Die markierten Zellen wurden mit Hilfe hochaufl ösender konfokaler Laserscanning Mikroskopie aufgenommen. Für die Analyse der Bilddaten wurde eine Erosionsmethode entwickelt, welche die Auswertung der Daten unabhängig von subjektiv gewählten Schwellenwerten ermöglichte. Die Ergebnisse dieser Analysen zeigten keine bevorzugte Lokalisierung naszenter RNA in chromatinarmen Bereichen. Damit stützen die Ergebnisse nicht die entsprechenden Vorhersagen des ICD-Modells. Die hier gewonnenen Ergebnisse stehen nicht im Einklang mit den Ergebnissen anderer Studien (Politz et al., 1999; Verschure et al., 1999). Die unterschiedlichen Ergebnisse sind wahrscheinlich auf unterschiedliche Methoden zur Darstellung der Chromatinorganisation, beziehungsweise auf unterschiedliche Methoden zur Bildanalyse zurückzuführen. Eine weitere Fragestellung, die im Zusammenhang mit der dynamischen Organisation der RNA-Synthese und RNA-Prozessierung in der vorliegenden Arbeit untersucht wurde, war wie das Spleißfaktor-Kompartiment mit Chromatin interagierte. Diese Interaktion sollte in lebenden „Chinesischen Hamster Ovarien” (CHO)-Zellen untersucht werden. Speziell sollte der Frage nachgegangen werden, ob das Spleißfaktor-Kompartiment unterschiedlich mit funktionell unterschiedlichen Chromatinfraktionen assoziiert ist. Dafür wurde die DNA dieser Chromatinfraktionen mit Hilfe von Cy3-dUTP (Zink et al., 1998; Zink et al., 2003) spezifisch markiert. Das Spleißfaktor-Kompartiment der lebenden Zellen wurde simultan mit einem hier lokalisierenden GFP-Fusionsprotein dargestellt (freundlicherweise zur Verfügung gestellt von Dr. M. C. Cardoso, MDC, Berlin). Die so markierten lebenden Zellen wurden mit Hilfe der konfokalen Laserscanning Mikroskopie aufgenommen. Die Auswertung der Bilddaten ergab eine generelle enge Assoziation des Spleißfaktor-Kompartiments mit früh-replizierendem und transkriptionell aktivem Chromatin. Dagegen bestand eine solche Assoziation nicht mit spät-replizierendem und transkriptionell inaktivem Chromatin. Eine Behandlung der Zellen mit dem Transkriptions-Inhibitor α-Amanitin zeigte, dass die enge Assoziation des Spleißfaktor-Kompartiments mit früh-replizierendem und transkriptionell aktivem Chromatin direkt vom Prozess der Transkription abhängig war. Insgesamt zeigten die Daten zum ersten Mal, dass es in lebenden Zellen eine definierte Interaktion des Spleißfaktor-Kompartiments mit funktionell unterschiedlichen Chromatinfraktionen gibt, die abhängig ist vom Prozess der Transkription. Ein weiterer dynamischer Prozess im Zellkern, der in der vorliegenden Arbeit an lebenden HeLa-Zellen untersucht werden sollte, war der Prozess der DNA-Replikation. Von besonderem Interesse war hierbei die Frage, welchen dynamischen Reorganisationen die DNA während der S-Phase unterliegt. Daneben sollte auch untersucht werden, wie der spezifische zeitlich-räumliche Verlauf der S-Phase in Säugerzellen koordiniert wird. Zur Untersuchung dieser Fragen wurde die zu replizierende oder die naszente DNA lebender Zellen mit fluoreszensmarkierten Nukleotiden dargestellt. Simultan wurde die Replikationsmaschinerie mit Hilfe eines GFP-PCNA Fusionsproteins markiert (freundlicherweise zur Verfügung gestellt von Dr. M. C. Cardoso, MDC, Berlin). Diese Markierungstechniken erlaubten es zum ersten Mal, direkt die Interaktionen von replizierender DNA und der Replikationsmaschinerie zu beobachten und zu analysieren. Die Ergebnisse zeigten, dass die DNA während der S-Phase keine großräumigen Umlagerungen erfuhr. Nur einige lokal begrenzte Reorganisationen wurden beobachtet, die sich innerhalb von Distanzen von weniger als 1 µm abspielten. Die Ergebnisse zeigten ferner, dass DNA in stabile Aggregate organisiert war, die den Replikationsfoci entsprachen. 85 % dieser Aggregate, die auch als subchromosomale Foci bezeichnet werden (Zink et al., 1998), behielten ihren Replikationszeitpunkt von S-Phase zu SPhase stabil bei. Während des zeitlichen Fortschreitens der S-Phase schritt die Replikationsmaschinerie sequentiell durch benachbarte Gruppen von subchromosomalen Foci. Diese besaßen einen definierten Replikationszeitpunkt, und lokalisierten an de- finierten Positionen im Zellkern. Diese Ergebnisse legten nahe, dass die spezifische Anordnung von subchromosomalen Foci im Kern, die während der frühen G1-Phase etabliert wird (Dimitrova und Gilbert, 1999; Ferreira et al., 1997; Sadoni et al., 1999), die räumlich-zeitliche Organisation der S-Phase determiniert

Untersuchungen zur Organisation der Transkription und DNA-Replikation im Kontext der Chromatinarchitektur im Kern von Säugerzellen

In der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene Fragestellungen zur funktionellen und dynamischen Organisation des Kerns von Säugerzellen untersucht. Der erste Teil der Arbeit widmete sich der Frage, in welchem Zusammenhang die Synthese naszenter RNA mit der Organisation des Chromatins im Zellkern steht. Dabei wurde speziell untersucht, ob naszente RNA bevorzugt in chromatinarmen Räumen lokalisiert, wie es das Chromosomen-Territorien/Interchromatin-Kompartiment Modell (CT/IC-Modell)(Cremer und Cremer, 2001) vorhersagt. Diese Untersuchungen wurden an HeLa-Zellen durchgeführt, die stabil eine Fusion zwischen dem „Green Fluorescent Protein” (GFP) und dem Histon H2B exprimierten (Kanda et al., 1998). Mit Hilfe dieses Fusionsproteins kann die Chromatinstruktur sehr gut dargestellt werden (Sadoni et al., 2001; Zink et al., 2003). Die naszente RNA wurde in diesen Zellen durch kurze Pulse von BrUTP markiert, das anschließend durch eine Immunfärbung nachgewiesen wurde. Die markierten Zellen wurden mit Hilfe hochaufl ösender konfokaler Laserscanning Mikroskopie aufgenommen. Für die Analyse der Bilddaten wurde eine Erosionsmethode entwickelt, welche die Auswertung der Daten unabhängig von subjektiv gewählten Schwellenwerten ermöglichte. Die Ergebnisse dieser Analysen zeigten keine bevorzugte Lokalisierung naszenter RNA in chromatinarmen Bereichen. Damit stützen die Ergebnisse nicht die entsprechenden Vorhersagen des ICD-Modells. Die hier gewonnenen Ergebnisse stehen nicht im Einklang mit den Ergebnissen anderer Studien (Politz et al., 1999; Verschure et al., 1999). Die unterschiedlichen Ergebnisse sind wahrscheinlich auf unterschiedliche Methoden zur Darstellung der Chromatinorganisation, beziehungsweise auf unterschiedliche Methoden zur Bildanalyse zurückzuführen. Eine weitere Fragestellung, die im Zusammenhang mit der dynamischen Organisation der RNA-Synthese und RNA-Prozessierung in der vorliegenden Arbeit untersucht wurde, war wie das Spleißfaktor-Kompartiment mit Chromatin interagierte. Diese Interaktion sollte in lebenden „Chinesischen Hamster Ovarien” (CHO)-Zellen untersucht werden. Speziell sollte der Frage nachgegangen werden, ob das Spleißfaktor-Kompartiment unterschiedlich mit funktionell unterschiedlichen Chromatinfraktionen assoziiert ist. Dafür wurde die DNA dieser Chromatinfraktionen mit Hilfe von Cy3-dUTP (Zink et al., 1998; Zink et al., 2003) spezifisch markiert. Das Spleißfaktor-Kompartiment der lebenden Zellen wurde simultan mit einem hier lokalisierenden GFP-Fusionsprotein dargestellt (freundlicherweise zur Verfügung gestellt von Dr. M. C. Cardoso, MDC, Berlin). Die so markierten lebenden Zellen wurden mit Hilfe der konfokalen Laserscanning Mikroskopie aufgenommen. Die Auswertung der Bilddaten ergab eine generelle enge Assoziation des Spleißfaktor-Kompartiments mit früh-replizierendem und transkriptionell aktivem Chromatin. Dagegen bestand eine solche Assoziation nicht mit spät-replizierendem und transkriptionell inaktivem Chromatin. Eine Behandlung der Zellen mit dem Transkriptions-Inhibitor α-Amanitin zeigte, dass die enge Assoziation des Spleißfaktor-Kompartiments mit früh-replizierendem und transkriptionell aktivem Chromatin direkt vom Prozess der Transkription abhängig war. Insgesamt zeigten die Daten zum ersten Mal, dass es in lebenden Zellen eine definierte Interaktion des Spleißfaktor-Kompartiments mit funktionell unterschiedlichen Chromatinfraktionen gibt, die abhängig ist vom Prozess der Transkription. Ein weiterer dynamischer Prozess im Zellkern, der in der vorliegenden Arbeit an lebenden HeLa-Zellen untersucht werden sollte, war der Prozess der DNA-Replikation. Von besonderem Interesse war hierbei die Frage, welchen dynamischen Reorganisationen die DNA während der S-Phase unterliegt. Daneben sollte auch untersucht werden, wie der spezifische zeitlich-räumliche Verlauf der S-Phase in Säugerzellen koordiniert wird. Zur Untersuchung dieser Fragen wurde die zu replizierende oder die naszente DNA lebender Zellen mit fluoreszensmarkierten Nukleotiden dargestellt. Simultan wurde die Replikationsmaschinerie mit Hilfe eines GFP-PCNA Fusionsproteins markiert (freundlicherweise zur Verfügung gestellt von Dr. M. C. Cardoso, MDC, Berlin). Diese Markierungstechniken erlaubten es zum ersten Mal, direkt die Interaktionen von replizierender DNA und der Replikationsmaschinerie zu beobachten und zu analysieren. Die Ergebnisse zeigten, dass die DNA während der S-Phase keine großräumigen Umlagerungen erfuhr. Nur einige lokal begrenzte Reorganisationen wurden beobachtet, die sich innerhalb von Distanzen von weniger als 1 µm abspielten. Die Ergebnisse zeigten ferner, dass DNA in stabile Aggregate organisiert war, die den Replikationsfoci entsprachen. 85 % dieser Aggregate, die auch als subchromosomale Foci bezeichnet werden (Zink et al., 1998), behielten ihren Replikationszeitpunkt von S-Phase zu SPhase stabil bei. Während des zeitlichen Fortschreitens der S-Phase schritt die Replikationsmaschinerie sequentiell durch benachbarte Gruppen von subchromosomalen Foci. Diese besaßen einen definierten Replikationszeitpunkt, und lokalisierten an de- finierten Positionen im Zellkern. Diese Ergebnisse legten nahe, dass die spezifische Anordnung von subchromosomalen Foci im Kern, die während der frühen G1-Phase etabliert wird (Dimitrova und Gilbert, 1999; Ferreira et al., 1997; Sadoni et al., 1999), die räumlich-zeitliche Organisation der S-Phase determiniert

HIGH-BANDWIDTH BUFFER AMPLIFIER FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY APPLICATIONS

In this paper, a novel high-bandwidth and low-power buffer amplifier is presented for the liquid crystal display applications. This buffer amplifier consists of a folded cascade differential amplifier in the input and a class-AB amplifier in the output, which are designed carefully. The proposed buffer amplifier utilizes a high-performance feedback circuit to increase the bandwidth. It also utilizes a comparator circuit to avoid wasting power. The designed circuit has been simulated in 180nm technology using HSPICE 2008.3. The simulation results show that the bandwidth, power consumption and power supply of the designed circuit are 1.14MHz, 1.64mW and 1.8V, respectively

Thrombocytopenia and end stage renal disease are key predictors of survival in patients with cardiac implantable electronic device infections

Introduction Cardiac implantable electronic device (CIED) infections are associated with a high mortality. Our aim was to identify key predictors of survival in patients with CIED infections as to be able to detect high‐risk patients and possibly affect modifiable factors. Methods and Results In this observational study, we collected data from 277 patients with CIED infections treated in our department between 2001 and 2017; predictors of survival were evaluated. The median time since the last CIED procedure was 0.83 years (interquartile range [IQR]: 0.25‐3.01), median time since initial CIED implant was 4.79 years (IQR: 0.90‐11.0 years). Survival at 30 days was 94.9% (95% confidence interval [CI]: 92.3‐97.5) and survival at 1 year was 80.9% (CI: 76.4‐85.7). Age (odds ratio [OR]: 1.05, CI: 1.01‐1.09; P = .009), end stage renal disease (ESRD) with dialysis (OR: 5.14, CI: 1.87‐14.11; P = .001), positive blood cultures (OR: 2.19, CI: 1.08‐4.45; P = .030), and thrombocytopenia (OR: 2.3, CI, 1.03‐5.15; P = .042) were identified as predictors of death within 1 year of treatment of CIED infection. Conclusion Patients with CIED infection with prior ESRD with dialysis or preoperative thrombocytopenia are at an increased risk of 1‐year mortality. We suggest that these patients be evaluated critically and resources be allocated to these patients more liberally. A greater understanding of the role of platelets in immunity may improve treatment of advanced infection in the future

Expression of the Multiple Drug Resistance Associated Genes: MRP1, LRP and BCRP among Leukemia Patients in Gaza strip.

Hematological neoplasms are usually sensitive to chemotherapy, but with relatively high rate of relapse. Cell resistance to drugs is a major determinant of response to chemotherapy and its detection may be of clinical relevance. The role of expression of transmembrane carriers such as multidrug resistance related Protein 1 (MRP1), breast cancer resistance protein (BCRP) and lung resistance protein (LRP) genes in neoplastic cell survival and risk of relapse for leukemia patients was previously documented. Therefore, the aim of this study was to estimate the level of expression of MRP1, BCRP, and LRP genes in blood cells of leukemia patients inGazastrip by quantitative real-time RT-PCR technique, and to investigate any correlation between the expression of these genes and other previous and current clinical findings of the patient. Blood samples were collected from 70 leukemia patients (40 males and 30 females) admitted in the Hematology Departments of Al-Shefa hospital, the EuropeanGazaHospitaland AL-Nasser pediatric hospital in Gazastrip. The specimens were collected during the period between May to November, 2009. Patients’ medical data were obtained from their records in the relevant hospitals, and included personal, medical, management and family information (e.g. age, type of disease, severity of case, date of diagnosis of disease, types , protocols of treatments, prognosis, previous tests results and others). A control group of 35 normal healthy individuals was included mainly to correct for any inter-individual expression difference as a result of gender and age variation. This group was also used to compare the levels of gene expression in normal and leukemia patients. The level of expression of MRP1, LRP, and BCRP genes in cells of leukemia patients were quantitated by quantitative Real Time-PCR technique and normalized by the expression level of an endogenous control gene porphobilinogen deaminase (PBGD). The SPSS version 15 was used for statistical analysis. Five types of leukemia, from different areas ofGazastrip, were included in this study. Thirty cases (42.9%) were acute lymphoblastic leukemia, 5 cases (7.1%) acute myeloblastic leukemia, 12 cases (17.1%) chronic lymphoblastic leukemia, 22 cases (31.4%) chronic myeloblastic leukemia and 1 case (1.4%) small lymphoblastic leukemia. The mean age of cases was 32.9 ±28.2 years and the mean age of controls was 27.2 ±18.8 years. MRP1 and LRP but not BCRP mean level of gene expression was significantly higher in leukemia group than normal control group. MRP1 gene expression in ALL patients was lower than all types of leukemia and significantly lower than in AML (P=0.001). LRP gene expression was significantly higher in AML and CML patients than in control group (AML: P=0.021 and CML: P=0.001). LRP gene expression in ALL patients were significantly lower than CML patients (P=0.024); and in CML patients higher than CLL patients (P=0.046). There was no statistically significant difference between leukemia types in BCRP gene expression levels. MRP1 and LRP mean levels of expression in remission was less than with no remission patients and this decrease of expression was statistically significant (MRP1: P=0.003 & LRP: P=0.050). The mean level of BCRP gene expression in remission patients was also less but with no statistical significance. When comparing the level of MRP1, LRP and BCRP according to management protocols and gender of patient no significant relationship was established. The outcome of the current study indicates that higher levels of MRP1, LRP and BCRP expression are correlated with chemotherapeutic treatment failure of leukemia patients. Therefore we suggest these factors to be included in the design and application of chemotherapy protocols in Gaza Strip

Hybrid Surgery for Severe Mitral Valve Calcification: Limitations and Caveats for an Open Transcatheter Approach

Background and Objectives: Mitral stenosis with extensive mitral annular calcification (MAC) remains surgically challenging in respect to clinical outcome. Prolonged surgery time with imminent ventricular rupture and systolic anterior motion can be considered as a complex of causal factors. The aim of our alternative hybrid approach was to reduce the risk of annual rupture and paravalvular leaks and to avoid obstruction of the outflow tract. A review of the current literature was also carried out. Materials and Methods: Six female patients (mean age 76 9 years) with severe mitral valve stenosis and severely calcified annulus underwent an open implantation of an Edwards Sapien 3 prosthesis on cardiopulmonary bypass. Our hybrid approach involved resection of the anterior mitral leaflet, placement of anchor sutures and the deployment of a balloon expanded prosthesis under visual control. Concomitant procedures were carried out in three patients. Results: The mean duration of cross-clamping was 95 31 min and cardiopulmonary bypass was 137 60 min. The perioperative TEE showed in three patients an inconspicuous, heart valve-typical gradient on all implanted prostheses and a clinically irrelevant paravalvular leakage occurred in the anterior annulus. In the left ventricular outflow tract, mild to moderately elevated gradients were recorded. No adverse cerebrovascular events and pacemaker implantations were observed. All but one patient survived to discharge. Survival at one year was 83.3%. Conclusions: This “off label” implantation of the Edwards Sapien 3 prosthesis may be considered as a suitable bail-out approach for patients at high-risk for mitral valve surgery or deemed inoperable due to extensive MAC

Hybrid Surgery for Severe Mitral Valve Calcification: Limitations and Caveats for an Open Transcatheter Approach

Background and Objectives: Mitral stenosis with extensive mitral annular calcification (MAC) remains surgically challenging in respect to clinical outcome. Prolonged surgery time with imminent ventricular rupture and systolic anterior motion can be considered as a complex of causal factors. The aim of our alternative hybrid approach was to reduce the risk of annual rupture and paravalvular leaks and to avoid obstruction of the outflow tract. A review of the current literature was also carried out. Materials and Methods: Six female patients (mean age 76 +/- 9 years) with severe mitral valve stenosis and severely calcified annulus underwent an open implantation of an Edwards Sapien 3 prosthesis on cardiopulmonary bypass. Our hybrid approach involved resection of the anterior mitral leaflet, placement of anchor sutures and the deployment of a balloon expanded prosthesis under visual control. Concomitant procedures were carried out in three patients. Results: The mean duration of cross-clamping was 95 +/- 31 min and cardiopulmonary bypass was 137 +/- 60 min. The perioperative TEE showed in three patients an inconspicuous, heart valve-typical gradient on all implanted prostheses and a clinically irrelevant paravalvular leakage occurred in the anterior annulus. In the left ventricular outflow tract, mild to moderately elevated gradients were recorded. No adverse cerebrovascular events and pacemaker implantations were observed. All but one patient survived to discharge. Survival at one year was 83.3%. Conclusions: This off label implantation of the Edwards Sapien 3 prosthesis may be considered as a suitable bail-out approach for patients at high-risk for mitral valve surgery or deemed inoperable due to extensive MAC

Chk1 inhibits replication factory activation but allows dormant origin firing in existing factories

Replication origins are licensed by loading MCM2-7 hexamers before entry into S phase. However, only ∼10% of licensed origins are normally used in S phase, with the others remaining dormant. When fork progression is inhibited, dormant origins initiate nearby to ensure that all of the DNA is eventually replicated. In apparent contrast, replicative stress activates ataxia telangiectasia and rad-3–related (ATR) and Chk1 checkpoint kinases that inhibit origin firing. In this study, we show that at low levels of replication stress, ATR/Chk1 predominantly suppresses origin initiation by inhibiting the activation of new replication factories, thereby reducing the number of active factories. At the same time, inhibition of replication fork progression allows dormant origins to initiate within existing replication factories. The inhibition of new factory activation by ATR/Chk1 therefore redirects replication toward active factories where forks are inhibited and away from regions that have yet to start replication. This minimizes the deleterious consequences of fork stalling and prevents similar problems from arising in unreplicated regions of the genome

Permanent pacemaker dependency in patients with new left bundle branch block and new first degree atrioventricular block after transcatheter aortic valve implantation

Conduction disorders with need for permanent pacemaker (PPM) implantation remain frequent complications after transcatheter aortic valve implantation (TAVI). Up to 22% of PPM after TAVI are implanted for new onset left bundle branch block (LBBB) and atrioventricular block (AVB) I. However, clinical benefit and predictors of ventricular pacing in TAVI patients receiving PPM for this indication remain unclear. We retrospectively evaluated pacemaker interrogation data of patients who received a PPM post TAVI for new LBBB and new AVB I. The primary endpoint of this study was relevant ventricular pacing (ventricular pacing rate: Vp ≥ 1%) at the first outpatient pacemaker interrogation. Secondary endpoints were predictors for relevant ventricular pacing. At the first pacemaker interrogation (median follow up at 6.23 2.8-14.8 months), median ventricular pacing frequency was 1.0{\%} 0.1-17.8. Out of 61 patients, 36 (59{\%}) had Vp rates ≥ 1{\%}. Patients with frequent ventricular pacing showed longer QRS duration (155~ms ± 17~ms vs. 144~ms ± 18~ms, p = 0.018) at the time of PPM implantation and were less likely treated with a balloon-expandable Edwards Sapiens Valve (39{\%} vs. 12{\%}, p = 0.040). Our findings suggest that the majority of patients with new LBBB and new AVB I after TAVI show relevant ventricular pacing rates at follow up. Further prospective studies are necessary to identify patients at higher risk of pacemaker dependency