Cerebellar gene expression profiles of mouse models for Rett syndrome reveal novel MeCP2 targets

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>MeCP2, methyl-CpG-binding protein 2, binds to methylated cytosines at CpG dinucleotides, as well as to unmethylated DNA, and affects chromatin condensation. <it>MECP2 </it>mutations in females lead to Rett syndrome, a neurological disorder characterized by developmental stagnation and regression, loss of purposeful hand movements and speech, stereotypic hand movements, deceleration of brain growth, autonomic dysfunction and seizures. Most mutations occur <it>de novo </it>during spermatogenesis. Located at Xq28, <it>MECP2 </it>is subject to X inactivation, and affected females are mosaic. Rare hemizygous males suffer from a severe congenital encephalopathy.</p> <p>Methods</p> <p>To identify the pathways mis-regulated by MeCP2 deficiency, microarray-based global gene expression studies were carried out in cerebellum of <it>Mecp2 </it>mutant mice. We compared transcript levels in mutant/wildtype male sibs of two different MeCP2-deficient mouse models at 2, 4 and 8 weeks of age. Increased transcript levels were evaluated by real-time quantitative RT-PCR. Chromatin immunoprecipitation assays were used to document <it>in vivo </it>MeCP2 binding to promoter regions of candidate target genes.</p> <p>Results</p> <p>Of several hundred genes with altered expression levels in the mutants, twice as many were increased than decreased, and only 27 were differentially expressed at more than one time point. The number of misregulated genes was 30% lower in mice with the exon 3 deletion (<it>Mecp2</it>^tm1.1Jae) than in mice with the larger deletion (<it>Mecp2</it>^tm1.1Bird). Between the mutants, few genes overlapped at each time point. Real-time quantitative RT-PCR assays validated increased transcript levels for four genes: <it>Irak1</it>, interleukin-1 receptor-associated kinase 1; <it>Fxyd1</it>, phospholemman, associated with Na, K-ATPase;<it>Reln</it>, encoding an extracellular signaling molecule essential for neuronal lamination and synaptic plasticity; and <it>Gtl2/Meg3</it>, an imprinted maternally expressed non-translated RNA that serves as a host gene for C/D box snoRNAs and microRNAs. Chromatin immunoprecipitation assays documented <it>in vivo </it>MeCP2 binding to promoter regions of <it>Fxyd1, Reln</it>, and <it>Gtl2</it>.</p> <p>Conclusion</p> <p>Transcriptional profiling of cerebellum failed to detect significant global changes in <it>Mecp2</it>-mutant mice. Increased transcript levels of <it>Irak1, Fxyd1, Reln</it>, and <it>Gtl2 </it>may contribute to the neuronal dysfunction in MeCP2-deficient mice and individuals with Rett syndrome. Our data provide testable hypotheses for future studies of the regulatory or signaling pathways that these genes act on.</p

Changes of material properties and safety parameters of uncontained unexploded explosives under longtime environment influences

Die Veränderung der Stoffeigenschaften und der sicherheitstechnischen Parameter von Fundsprengstoffen durch langfristige Umwelteinflüsse wurde in drei Versuchskomplexen untersucht: 1.Schnellalterung von Sprengstoffen nach Mil-Std-331 unter verschiedenen Umwelteinflüssen und Überprüfung deren Handhabungssicherheit 2.Prüfung der sicherheitstechnischen Parameter von Fundsprengstoffen unterschiedlicher mit Rüstungsaltlasten kontaminierter Liegenschaften 3.Untersuchung der Reib- und Schlagempfindlichkeit von TNT-Quarzsandgemischen Aus der Wechsellagerung nach Militärischem Standard 331 (Mil-Std-331) ergab sich die Feststellung, dass bei den üblichen militärischen Sprengstoffen TNT, PETN und Hexogen im Labormaßstab keine signifikanten Alterungseffekte, Umwandlungen oder Abbau der Explosivstoffe festgestellt werden konnte. Eine Erhöhung der Schlagempfindlichkeit konnte durch die Zugabe von Metallspänen bzw. Ammoniumnitrat beobachtet werden. Die größte Steigerung der Schlagempfindlichkeit bei TNT wurde durch die Zugabe von Eisenfeilspänen festgestellt. Bei der Prüfung der sicherheitstechnischen Parameter von Fundsprengstoffen unterschiedlicher mit Rüstungsaltlasten kontaminierter Liegenschaften wurden auf sechs unterschiedlich genutzten Liegenschaften insgesamt 90 Explosivstoffproben genommen. Die Proben bestanden zum überwiegenden Teil aus TNT und hatten direkten Kontakt zum Boden. In einigen Fällen bestand noch zusätzlich ein Kontakt zum Mantel des Geschosses. Die Proben wurden zerlegt und in Teilproben aus den Kontaktbereichen und dem Inneren des Fundsprengstoffes geteilt. Die Untersuchungen zeigten, dass der Sprengstoff im Inneren der Proben im Vergleich zu neuem Sprengstoff auch nach über 70 Jahren nahezu unverändert war. Schlag- und Reibempfindlichkeit, thermische Stabilität, chemische Zusammensetzung, und Schmelzpunkt waren nahezu identisch mit fabrikneuem TNT. Im Gegensatz dazu zeigten die Proben, die aus dem Kontaktbereich zwischen Sprengstoff und Boden gewonnen worden waren, eine stark erhöhte Schlagempfindlichkeit von bis zu 4 J. Dies entsprach einer fünffach höheren Schlagempfindlichkeit als derjenigen, die im Inneren des Sprengstoffes festgestellt wurde. Aufgrund der erhöhten Schlagempfindlichkeit von Fundsprengstoffen im Kontaktbereich zwischen TNT und Boden wurden Untersuchungen der Reib- und Schlagempfindlichkeit von TNT-Quarzsandgemischen durchgeführt. Es wurde hier ein besonders reiner Quarzsand mit drei Kornfraktionen unterschiedlichen TNT-Proben beigemischt. Der Anteil des Quarzsandes in der Probe lag zwischen 10 % und 70%. Es wurde festgestellt, dass die Zugabe schon geringer Mengen von Quarzpartikeln zu einer stark erhöhten Schlagempfindlichkeit führte. In Einzelfällen wurde eine Schlagempfindlichkeit von 2 J festgestellt. Bei einem Quarzsandanteil von 70 % in der Explosivstoffprobe war die Schlagempfindlichkeit immer noch dreimal so hoch wie bei reinem TNT. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die Sprengstoffe TNT, PETN und Hexogen auch unter extremen Umweltbedingungen keine signifikanten Alterungserscheinungen aufweisen. Es kann auch davon ausgegangen werden, dass der Sprengstoff, der heute noch im Boden vorhanden ist, seine charakteristischen Explosivstoffeigenschaften nach 60 Jahren beibehalten hat. Absehbar ist auch, dass sich auch zukünftig an dieser Problematik nichts ändern wird.The changes of material properties and safety parameters of uncontained unexploded ordnances (UXO) under longtime environment influences were examined in three series of tests: 1.Rapid ageing of explosives according Military Standard 331 under different environmental influences and examination of handling safety 2.Examination of uncontained UXO of different places of discovery regarding safety parameters 3.Examination of the friction and impact sensitivity of TNT – silica sand mixtures After rapid ageing according Military Standard 331 in a laboratory scale no significant ageing effects, transformation or decomposition of the most common military explosives TNT, PETN and Hexogen could be monitored. An adding of iron chippings and Ammoniumnitrate caused an increase of impact sensitivity. Mixtures of TNT and iron chippings showed the highest increase of impact sensitivity. For the examination of uncontained UXO regarding safety parameters 90 samples on 6 places of discovery were taken. The major component in the explosives was TNT and there was a direct contact to the surrounding soil. Some samples had an additional contact to the metal shell of the ammunition. The samples were dismantled and divided in samples with direct contact to the soil and samples from inside the UXO. Examination showed no significant change of the uncontained UXO after 70 years compared to fresh explosives. Impact and friction sensitivity, thermal stability, chemical composition was nearly identical compared to explosive fresh from the plant. Contrary to the samples from the inside of UXO the samples in contact to the soil showed a highly increased impact sensitivity of 4 J. This was five times higher than found in the inner of the UXO. Because of the increase of the impact sensitivity on uncontained UXO in contact with soil the impact and friction sensitivity of TNT – silica sand mixtures were tested. Three different grain size distributions of high grade silica sand and different TNT - samples were mixed. The content of silica sand in the samples was set between 10 % and 70 %. Even a minor content of silica sand in the samples caused an extreme increase of the impact sensitivity. The highest impact sensitivity found was only 2 J. With a content of silica sand of 70% the impact sensitivity of the samples was 3 times higher compared to uncontaminated TNT. Summarizing the testing showed that there is no significant ageing of TNT, PETN and Hexogen even under an extreme environment. Uncontained UXO, who are still remaining in the soil for more then 60 years are still in possession of their original explosive characteristics and this threat won’t disappear by itself in the future