Interferenz in Signaltransduktionswege als therapeutischer Ansatz bei Prionkrankheiten

Prionkrankheiten sind stets tödliche, neurodegenerative, infektiöse Erkrankungen, die unterteilt werden können in sporadische, genetisch-familiäre oder erworbene Formen. Sie sind auch bekannt unter dem Namen transmissible spongiforme Enzephalopathien (TSEs). Zu ihnen gehören die Creutzfeldt-Jakob Erkrankung (CJD), das Gerstmann-Sträussler-Scheinker Syndrom (GSS), Kuru, die fatale (letale) familiäre Insomnie (FFI) und die Variante der CJD (vCJD) im Menschen, Scrapie bei Schafen und Ziegen sowie die bovine spongiforme Enzephalopathie bei Rindern (BSE). Prion-Erkrankungen werden durch die Akkumulierung einer abnormal gefalteten Isoform des zellulären Prion Proteins PrPc verursacht, die PrPSc genannt wird und den Hauptbestandteil von infektiösen Prionen darstellt. Die Konversion des zellulären Prion Proteins PrPc in seine pathogene Isoform PrPSc und die Akkumulierung von aggregiertem PrPSc sind demnach wesentliche Merkmale von Prion-Erkrankungen. Auf der Suche nach Wegen für eine mögliche Therapie und/oder Prophylaxe wurde bisher eine Vielzahl von experimentellen Ansätzen durchgeführt, mit dem Ziel in die Prion-Konversion einzugreifen. In dieser Arbeit sollte der Frage nachgegangen werden, ob durch einen Eingriff in zelluläre Signaltransduktionsprozesse ein Effekt auf die Konversion von PrPc in PrPSc ausgeübt werden kann. Dafür wurde von etwa 50 verschiedenen Substanzen, die spezifische Signalwege der Zelle inhibieren, der Effekt auf die Prion-Konversion in Prion-infizierten Zellen untersucht. Der Tyrosin-Kinasen Inhibitor STI571 zeigte in diesem Screening als einzige Substanz eine sehr starke Reduktion von PrPSc. Die Konzentration, mit der eine 50 %ige Reduktion von PrPSc in Prion-infizierten Zellen erreicht werden kann (IC50), liegt bei ≤1 µM. Weitere Untersuchungen ergaben, dass der durch STI571 ausgelöste anti-Prion Effekt zeit- und dosisabhängig ist und keinen Effekt auf die Biogenese, die Lokalisierung oder die biochemischen Eigenschaften der zellulären Isoform PrPc hat. Experimente zum molekularen Wirkungsmechanismus zeigten, dass STI571 nicht die Neusynthese von PrPSc inhibiert, sondern vielmehr den lysosomalen Abbau von bereits in der Zelle vorhandenem PrPSc aktiviert. Hierbei wird die zelluläre Halbwertszeit von PrPSc, die unter normalen Umständen sehr hoch ist und bei mehr als 24 Stunden liegt, auf unter 9 Stunden reduziert. Die Ergebnisse lassen vermuten, dass durch STI571 nicht die allgemeine lysosomale Aktivität der Zellen erhöht wird, sondern dass es spezifisch den physiologischen Abbau von PrPSc aktiviert und dadurch die zelluläre Clearance von PrPSc erhöht. Schließlich konnte das molekulare Ziel von STI571, das spezifisch die drei Tyrosin-Kinasen c-Kit, den PDGF(platelet derived growth factor)-Rezeptor und c-Abl inhibiert, bestimmt werden. Den verschiedenen durchgeführten Untersuchungen zufolge wird die Degradierung von PrPSc durch die Inhibition der Kinase c-Abl ausgelöst. Diese Ergebnisse zeigen, dass durch Eingriffe in die zelluläre Signaltransduktion auf den Prozess der Prion-Konversion Einfluss genommen und die zelluläre Clearance von PrPSc aktiviert werden kann. Demnach stellen Signaltransduktionswege generell potentielle Ziele für Ansätze zur Prophylaxe und Therapie von Prion-Erkrankungen dar. Substanzen, die spezifisch in Signaltransduktionsprozesse der Zelle eingreifen, sind somit eine neue Klasse von Substanzen mit anti-Prion Wirkung

Identifizierung potentieller Zielgene des Transkriptionsfaktors Sp3 in vitro und in vivo

Der ubiquitär vorkommende Transkriptionsfaktor Sp3 (Specificity protein) sowie Sp1, Sp2 und Sp4 gehören zu einer Protein-Familie, die an Sequenzen auf der DNA wie die GC-Box oder die GT-Box binden. Die Proteine dieser Familie besitzen große strukturelle Gemeinsamkeiten. Ihre DNA-Bindungsdomänen am C-Terminus sind hoch konserviert und bestehen aus drei Zinkfingern von Cys2/His2-Typ. N-terminal befinden sich je zwei -bei Sp2 nur eine- glutaminreiche Regionen, die als Aktivierungsdomänen dienen. Für Sp3 existiert darüber hinaus eine weitere funktionelle Domäne zwischen den glutaminreichen Regionen und den Zinkfingern. Dieser Abschnitt wirkt als inhibitorische Domäne und ist in der Lage die Transaktivierung durch die glutaminreichen Aktivierungsdomänen zu reprimieren. Die Sp3-defizienten Tiere sterben unmittelbar nach der Geburt. Sie sind in der Embryonalentwicklung gegenüber den Wildtyp-Tieren zurückgeblieben und deutlich kleiner. Es gibt Hinweise auf eine Retardierung einzelner Organe. In histologischen Schnitten konnte gezeigt werden, daß die Zahnentwicklung in Sp3-defizienten Mäusen nicht so weit fortgeschritten ist wie bei den vergleichbaren Wildtyp-Tieren. Bei neugeborenen Mäusen konnte eine Atembewegung festgestellt werden, die jedoch nicht dazu führte, daß Luft in die Lungen der Tiere gelangte. Bei histologischen Untersuchungen konnte in der Lunge von Wildtyp-Mäusen ein weites Alveolarlumen beobachtet werden, während das Lumen in Lungen von Sp3-defizienten Mäusen eng war und das Septum zwischen den Alveolen verdickt zu sein schien. Ziel der Arbeit war es, die Expression verschiedener Gene in Sp3-defizienten und Wildtyp-Mäusen zu untersuchen, um potentielle Zielgene des Transkriptionsfaktors beschreiben zu können. Der Phänotyp der Sp3-defizienten Mäuse deutet auf Veränderungen in der Lunge hin. Auf Grund dieser Beobachtung sollte die Expression von Lungenproteinen in vivo in Sp3(-/-)-Mäusen mit der in Sp3(+/+)-Mäusen verglichen werden, um mögliche Erklärungen für den beschriebenen Phänotyp zu erhalten. In einem Versuch mit Sp3-defizienten und Wildtyp-embryonalen Maus-Stammzellen konnte ein potentielles Zielgen von Sp3 identifiziert werden: Preadipozytenfaktor-1 (Pref-1). Im Rahmen dieser Arbeit sollte überprüft werden, ob die Expression der Pref-1 mRNA in einem anderen Zellkultursystem, in Maus-Fibroblastenzellen, auch von der Anwesenheit des Transkriptionsfaktors Sp3 abhängig ist. Pref-1 spielt eine Rolle bei der Adipozytendifferenzierung. Es sollte deshalb getestet werden, ob sich Sp3-defiziente und Wildtyp-Fibroblastenzellen gleichermaßen zu Adipozyten differenzieren lassen

Specificity protein 2 (Sp2) is essential for mouse development and autonomous proliferation of mouse embryonic fibroblasts

Background: The zinc finger protein Sp2 (specificity protein 2) is a member of the glutamine-rich Sp family of transcription factors. Despite its close similarity to Sp1, Sp3 and Sp4, Sp2 does not bind to DNA or activate transcription when expressed in mammalian cell lines. The expression pattern and the biological relevance of Sp2 in the mouse are unknown. Methodology/Principal Findings: Whole-mount in situ hybridization of mouse embryos between E7.5 and E9.5 revealed abundant expression in most embryonic and extra-embryonic tissues. In order to unravel the biological relevance of Sp2, we have targeted the Sp2 gene by a tri-loxP strategy. Constitutive Sp2null and conditional Sp2cko knockout alleles were obtained by crossings with appropriate Cre recombinase expressing mice. Constitutive disruption of the mouse Sp2 gene (Sp2null) resulted in severe growth retardation and lethality before E9.5. Mouse embryonic fibroblasts (MEFs) derived from Sp2null embryos at E9.5 failed to grow. Cre-mediated ablation of Sp2 in Sp2cko/cko MEFs obtained from E13.5 strongly impaired cell proliferation. Conclusions/Significance: Our results demonstrate that Sp2 is essential for early mouse development and autonomous proliferation of MEFs in culture. Comparison of the Sp2 knockout phenotype with th

Individueller Schlussbericht im Rahmen des Förderprogramms "Neue Fahrzeug- und Systemtechnologien" für das Themengebiet: Effizienzsteigerung durch Leichtbau

Virtuelle Methoden dominieren die moderne Fahrzeugentwicklung. Der große Vorteil gegenüber physikalischen Prototypen liegt vor allem in der Vermeidung von Fehlentwicklung und zeitkritischen Re-Engineering Prozessen bzw. Korrekturschleifen. Die Grundlage in der virtuellen Entwicklung bilden hochkomplexe und detaillierte Simulationsmodelle. Ein Beispiel hierfür sind nichtlineare Crashsimulationen. Additive Manufacturing (kurz: AM) wird in der industriellen Anwendung üblicherweise im Rahmen von Demonstrationsvorhaben, für Bauteile aus der direkten Fertigung oder für Kleinst- und Kleinserien eingesetzt. Der große Vorteil von AM, liegt vor allem in der Möglichkeit sehr gewichtseffiziente und belastungsoptimierte Strukturen zu fertigen, was zu einem interessanten Lösungsansatz zur Erreichung von CO2-Zielen führt. Aus diesem Grund arbeiten nicht nur Fahrzeughersteller intensiv an der Anwendung im Produkt. Eine besondere Stellung nehmen in diesem Kontext sogenannte Gitterstrukturen ein, die zusätzlichen Freiheitsgrade bei der Gestaltung liefern und somit zu noch effizienteren Strukturen führen können. Die Möglichkeiten bei der Ausführung bzw. Gestaltung von Gitterstrukturen erscheinen allerdings nahezu unbegrenzt. Im vorliegenden Bericht werden die Umfänge der DYNAmore am F&E-Projekt KI-Last beschrieben. Diese umfassen im Kern Versuchsumfänge, Auswertungen hierzu und die Erstellung von geeigneten Materialparametersätzen für die numerische Simulation in der Crash-Berechnung

Sonic Hedgehog Signaling in Limb Development.

The gene encoding the secreted protein Sonic hedgehog (Shh) is expressed in the polarizing region (or zone of polarizing activity), a small group of mesenchyme cells at the posterior margin of the vertebrate limb bud. Detailed analyses have revealed that Shh has the properties of the long sought after polarizing region morphogen that specifies positional values across the antero-posterior axis (e.g., thumb to little finger axis) of the limb. Shh has also been shown to control the width of the limb bud by stimulating mesenchyme cell proliferation and by regulating the antero-posterior length of the apical ectodermal ridge, the signaling region required for limb bud outgrowth and the laying down of structures along the proximo-distal axis (e.g., shoulder to digits axis) of the limb. It has been shown that Shh signaling can specify antero-posterior positional values in limb buds in both a concentration- (paracrine) and time-dependent (autocrine) fashion. Currently there are several models for how Shh specifies positional values over time in the limb buds of chick and mouse embryos and how this is integrated with growth. Extensive work has elucidated downstream transcriptional targets of Shh signaling. Nevertheless, it remains unclear how antero-posterior positional values are encoded and then interpreted to give the particular structure appropriate to that position, for example, the type of digit. A distant cis-regulatory enhancer controls limb-bud-specific expression of Shh and the discovery of increasing numbers of interacting transcription factors indicate complex spatiotemporal regulation. Altered Shh signaling is implicated in clinical conditions with congenital limb defects and in the evolution of the morphological diversity of vertebrate limbs

A computed tomographic (CT) and pathological study of equine cheek teeth infundibulae extracted from asymptomatic horses. Part 1: Prevalence, type and location of infundibular lesions on CT imaging

Background: Equine maxillary cheek teeth infundibulae are frequently affected by developmental and acquired disorders, but the computed tomographic (CT) imaging features of normal and abnormal infundibulae remain incompletely understood.Objective: To examine infundibulae with various grades of occlusal caries and control teeth by standard CT in order to assess the prevalence, type and location of subocclusal infundibular lesions present.Study design:Ex vivo original study.Methods: One hundred maxillary cheek teeth, including 82 with, and 18 without infundibular occlusal caries, were extracted from horses of different ages and imaged by standard CT; 8 teeth were also imaged by MicroCT. Images were later assessed by Osirix® and the prevalence, characteristics and sites of infundibular lesions were assessed.Results: Teeth with shorter infundibulae (i.e., Triadan 09 position and older teeth) were more likely to have occlusal caries, as were the rostral infundibulae. Subocclusal developmental infundibular lesions, including cemental hypoplasia and caries, were present in 72% of infundibulae without occlusal caries. CT imaging confirmed two main patterns of developmental cemental hypoplasia, i.e., apical cemental hypoplasia usually involving the full width of the apical aspect of the infundibulum and central linear hypoplasia involving the central aspect of the infundibulum over most of its length, and combinations of these types. These developmental lesions could later be affected by (acquired) infundibular caries once occlusally exposed due to normal wear. Some “normal-sized” (i.e., circa 1 mm diameter) occlusal central vascular channels expanded subocclusally to the dimensions of central linear defects.Main Limitations: No clinical histories or accurate ages were available for these teeth.Conclusions: Hypoplastic cemental lesions, including at central linear, and apical sites, are common even in clinically normal maxillary cheek teeth infundibulae and caries can occur when these lesions contact the occlusal surface. Central linear defects are not always clearly distinguishable from “normal” central vascular channels

Menumbuhkan Kemampuan Berpikir Kreatif Peserta Didik SMP Melalui Perangkat Pembelajaran Berbasis Teori M-APOS

The ability to think creatively is an ability that is expected to be mastered by students but is still low. Students lack the ability to solve a problem in a various ways.The purpose of this study is to produce a learning tool based on M-APOS theory to improve students' creative thinking abilities.The research method used in this research is research and development which consists of three stages, namely the initial investigation stage, the development stage and the assessment stage.In this section what is done is the preliminary research stage. The instruments used were interview and questionnaire guidelines.The results of the study are: 1) inadequate school facilities and infrastructure, 2) student learning outcomes are still low because students are accustomed to accept what is taught and do not repeat the lessons at home, 3) worksheets that are used by students is not attractive, 4) in the learning process students prefer group learning, 5) students want the questions contained in LKPD to be daily life problems, 6) the learning environment of students who are in the hills and close to the highway, 7) learning styles favored by students are in the form of solving problems in the form of images related to daily life problems, 8) the appearance of worksheets that are liked by students is LKPD which has  pictures and attractive color