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Disease severity and mortality in patients with cystic fibrosis (CF) is mainly determined by (progressive) pulmonary lung disease. Early diagnosis and therapy are important and of prognostic value to conserve lung function.Primary imaging techniques for lung imaging are x‑ray and computed tomography (CT) to monitor disease severity and regional distribution.Radiation-free imaging techniques such as magnetic resonance imaging (MRI) have gained interest over the last decade in order to prevent radiation damage.The main findings of CF lung disease are airway wall thickening, bronchiectasis, and mucus plugging, which are found in up to 60% of preschool age children. Pleural abnormalities and consolidations are often associated with pulmonary exacerbation. Young CF patients often show a mosaic pattern as functional changes and also perfusion defects can be seen from birth in 50% of CF patients by contrast-enhanced perfusion imaging, and in up to 90% of adult patients, with varying degrees of severity. Dilated bronchial arteries indicate an increased risk for hemoptysis.Proton MRI is the sole imaging technique that can show structural and functional lung changes in one examination. Structured assessment using a scoring system helps to systematically grade the extent and severity of all CF-associated changes.Lung MRI for cystic fibrosis has been recently established as a clinical standard examination and is routinely performed at experienced centers. More recently, it has also been used as an endpoint within the framework of clinical studies.

Der sogenannte Erdüberlastungstag fiel im Jahr 2019 im globalen Schnitt auf den 29. Juli, in Deutschland sogar auf den 3. Mai – das bedeutet, dass die Menschheit zurzeit die Ressourcen von 1,75 Erden beansprucht. Die Natur ist nachweislich unter Druck geraten, und zwar nicht vereinzelt und lokal, sondern weltweit. Wie schaffen wir es, unsere Lebensgrundlage mit einer nachhaltigen Entwicklung zu sichern? Im „TdLab Geographie“ der Universität Heidelberg entwickeln Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler gemeinsam mit Partnern aus Unternehmen, Behörden, der Politik und der Zivilgesellschaft Lösungen für ganz konkrete Fragen – beispielsweise zu nachhaltigem Tourismus oder Anpassung an den Klimawandel in Städten., Ruperto Carola, Nr. 15 (2019): Kultur & Natur

"An old city like Heidelberg illustrates how its public space survives the renewal phases of its buildings and makes places permanently distinguishable. It is above all the built public space of a city that carries sustainability and identity in its structure – a goal to which Heidelberg feels particularly committed.” (STADT HEIDELBERG 2005). The great challenge of climate change requires solutions, especially in cities, which are equally responsible for a large part of the anthropogenic greenhouse effect. Current questions on climate change adaptation have a high practical relevance for sustainable urban development on the one hand and for current scientific aspects on the other. Sustainable future models of the modern city primarily aim at reduction, with two essential factors: energy saving and energy efficiency. Increasing heavy precipitation and overheating events are examples that affect all fields of action of the city and require adaptation strategies. The main objective of this project is to collect data, evaluate various climate parameters and to survey citizens on their perception of climate change and the design of public spaces in Heidelberg. The comparison of locations in the historical old town with newly created areas makes it possible to evaluate the key factors of urban planning in order to generate both climatic and social benefits. Following on from this, the research question is: What impulses can new urban climate data and data on the perception of climate change in public places in Heidelberg provide for sustainable urban development? The transdisciplinary approach is based on the combination of different methods of physical as well as human and social geography, the involvement of urban actors and citizens and the concept of research-oriented teaching. The latter creates a learning environment in which students can experience the current problems of urban development in times of climate change and actively participate in the development of solution and adaptation strategies. In cooperation with the Environmental Office of the City of Heidelberg, current issues of urban development adaptation to climate change are to be researched transdisciplinarily and also prepared for teaching in teacher training. The evaluation of the overall data set shows current trends in climate change development. In the summer of 2018, many parts of the city exhibit severe heating and drought. Measures that have a regulating effect on the microclimate are in co-benefit with the respondents' wishes for shading, greening, diversity and a general improvement in the quality of life in public places such as the University square or the Schwetzinger Terrasse. These adaptation measures are essential from a scientific point of view.

BACKGROUND: Airway infection and inflammation play major roles in the progression of cystic fibrosis (CF) lung disease. In patients with mild disease, airway inflammation is a clinically relevant and often underdiagnosed feature. Lung function, sputum cell counts, and cytokine profiles in CF with mild disease might be different in patients with and without involvement of small airway disease (SAD). METHODS: Patients with mild CF (n=32) and 22 healthy controls were enrolled in this study. Patients with CF were assigned to two groups: (1) patients without SAD (n=19, median age 12.3years, MEF25>50% predicted), and (2) patients with SAD (n=13 median age, 13.2years, MEF25

There is evidence that neoadjuvant chemotherapy may improve treatment results in patients with locally advanced NSCLC. The aim of the present study was to increase resectability rates by induction chemotherapy in NSCLC stage IIIA/IIIB with the new cytostatic combination, paclitaxel and carboplatin. Neoadjuvant treatment consisted of 3 cycles (q21) of chemotherapy with paclitaxel (200 mg/m(2)) and carboplatin (AUC 6). Seven patients with IIIA (T3N2, N-stage confirmed by mediastinoscopy) and 16 patients with IIIB (T4N0-2) entered the study. The response to chemotherapy was as follows: IIIA: 3x partial remission (PR), 2x no change (NC), 2x progressive disease (PD); IIIB: 5x PR, 4x NC, 7x PD. Five patients (71%) with IIIA and 8 patients (50%) with IIIB underwent thoracotomy with complete (R0) tumor resection. In all cases, the pT-stage was lower than the pretherapeutic T-stage. The most relevant adverse effect of chemotherapy was leukopenia WHO-grade 1-2. These data suggest that in many patients with T3N2 and in some patients with primarily unresectable T4N0-2 a neoadjuvant chemotherapy with paclitaxel and carboplatin leads to high response rates allowing a high complete resection rate.

Die dargestellte Katamnesestudie untersucht soziale, psychiatrische und Tatcharakteristika im Hinblick auf die spätere kriminelle Entwicklung von jugendlichen Sexualstraftätern und vergleicht direkt jugendliche mit erwachsenen Sexualdelinquenten. Die Untersuchung beruht auf einer Gesamterhebung aller jugendlichen Sexualstraftäter, die in den Jahren 1985-1996 in der Abteilung Psychiatrie und Psychotherapie im Kindes- und Jugendalter an der Universitätsklinik für Psychiatrie und Psychotherapie Tübingen im Rahmen von Strafverfahren begutachtet wurden. Zur Bestimmung der Rückfälligkeit dienten unbeschränkte Auskünfte aus dem Bundeszentralregister der Probanden. Die Ergebnisse belegen, dass einige Faktoren mit erhöhter Rückfälligkeit in Verbindung stehen, dass jugendliche Sexualstraftäter entgegen den Erwartungen etwa doppelt so häufig einschlägig rückfällig werden und dass sich die jugendlichen und erwachsenen Sexualstraftäter im Hinblick auf Persönlichkeitsmerkmale und psychiatrische Diagnosen signifikant unterscheiden This follow-up study surveyed social, psychiatric and offence characteristics in relation to later criminal development of juvenile sexual offenders. This is a study which compared directly with the same methology juvenile and adult sexual offenders with respect to their personality, developmental and social data. The study design was based on a data inquiry of all juvenile sexual offenders who were assessed by a forensic psychiatric expert in the Facility of Paediatric and Juvenile Psychiatry and Psychotherapy at the University Department of Psychiatry and Psychotherapy Tübingen due to a criminal procedure betweeen 1985 and 1996. Recidivism was analyzed using unrestriced informations from the federal criminal records of all subjects. The result give evidence, that some facors are associated with higher recidivism rates, that the relapse rates with a new sexual offence in contrast to what one might have expected is nearly twice as high in juvenile sexual offenders in comparison to adult ones. Moreover, juvenile and adult offenders differ significantly in their personality traits and psychiatric diagnoses.

Das Hepatitis C-Virus ist eines der am weitesten verbreiteten persistierenden humanen Viren, mit dem weltweit über 170 Millionen Menschen chronisch infiziert sind. Bei über 80 Prozent der infizierten Personen kommt es zu einer chronischen Infektion, 20 bis 30 Prozent der Patienten erkranken an Leberzirrhose und bei 2,5 Prozent treten hepatozelluläre Karzinome auf. Gegenwärtig existiert keine Impfung gegen HCV, die derzeitige antivirale Therapie ist mit starken Nebenwirkungen verbunden, und überhaupt nur bei 50-60 Prozent der behandelten Patienten erfolgreich. Zudem stellen die Folgen einer Infektion mit HCV heute in den USA und Europa die vorherrschende Ursache für die Notwendigkeit einer Lebertransplantation dar. Es ist anzunehmen, dass im Verlauf einer Infektion mit dem Hepatitis C-Virus der zellulären Immunantwort eine Schlüsselrolle zukommt. Ziel dieser Arbeit war es, ein Testsystem zu etablieren, mit dessen Hilfe HCV-spezifische T-Lymphozyten mittels Durchflusszytometrie gemessen werden können, um so einen Beitrag zum besseren Verständnis für die Immunantwort gegen das Hepatitis C-Virus zu leisten. Das System des Lymphozytenstimulationstestes soll außerdem als Modell für die Messung der Immunantwort gegen weitere Viren dienen, wie das verwandte Klassische Schweinepest-Virus oder das Bovine Virusdiarrhoe/Mucosal Disease (BVD/MD)-Virus. Das bessere Verständnis der zellulären Immunantwort kann zur Entwicklung von Impfstoffen sowie zur Prävention und Therapie einer Erkrankung entscheidend beitragen.Die vorliegende Arbeit etabliert ein Testsystem zur Messung HCV-spezifischer T-Lymphozyten. Da das Hepatitis C-Virus nur sehr ineffizient in Zellkultur repliziert, gibt es verschiedene Surrogatmodelle, um das Virus und seine Pathogenese genauer zu untersuchen. Vielfach werden verschiedene rekombinante HCV-Proteine eingesetzt, um die Lymphozytenfunktion zu überprüfen. Es bleibt allerdings unklar, inwieweit solche Antigene in vivo tatsächlich den T-Zellen präsentiert werden. Als neues Stimulationsmodell setzt diese Arbeit HCV-Pseudotypen ein. Dabei bestehen die HCVpp aus lentiviralen Core-Partiken, die an ihrer Oberfläche unmodifizierte HCV E1- und E2-Hüllglykoproteine tragen, um so als Pseudotypen das native Hepatitis C-Virus zu imitieren.Die Verwendung von HCVpp im Lymphozytenstimulationstest führte zu vergleichbaren Ergebnissen wie die Protein-Stimulation, wobei die HCVpp zu einer stärkeren Stimulation der CD4-Lymphozyten führten. Falls sich diese Überlegenheit der HCVpp in weiteren Studien bestätigen würde, wäre dies ein großer Vorteil gegenüber der herkömmlichen Stimulation mit HCV-Proteinen, da die CD4-Lymphozyten eine entscheidende Rolle im Verlauf der HCV-Infektion spielen.Die Auswertung der Patientendaten ergab eine Th2-Verschiebung der Lymphozytenantwort bei denjenigen Patienten, die das Virus nicht beseitigen konnten. Zudem lassen die Ergebnisse vermuten, dass eine antivirale Therapie zu einer Rekonstitution oder Entwicklung einer Th1-Antwort und damit zur erfolgreichen Überwindung der HCV-Infektion führen könnte. Warum bei einigen Patienten die Therapie jedoch versagt, bleibt in weiteren Studien zu klären., The hepatitis C virus is one of the most prevalent persistent human viruses, more than 170 million humans worldwide are chronically infected. In more than 80 percent of infected persons the infection causes chronicity, which leads in 20 to 30 percent of patients to cirrhosis of the liver and in 2.5 percent to hepatocellular carcinoma. There is still no vaccine against HCV, the current antiviral therapy has strong side effects, and the treatment is successful in only 50 to 60 percent of patients. An infection with HCV is the leading cause for liver transplantation in the United States and Europe.The cellular immune response is supposed to play an important role in the course of infection with the HCV. The objective of this work was to establish a test system for the analysis of HCV-specific T lymphocytes by flow cytometry to achieve a better understanding of the immune response against the hepatitis C virus. In addition, the system could serve as a model for analysing the immune response against other viruses such as the related Classical Swine Fever Virus or Bovine Virus Diarrhea/Mucosal Disease (BVD/MD) Virus. The enhanced understanding of the cellular immune response can support the development of vaccines as well as be helpful for the prevention and treatment of illness.In this study, a test system for the analysis of HCV-specific T lymphocytes could be established. Given that the hepatitis C virus replicates very insufficiently in a cell culture, there are several surrogate markers for the virus and its pathogenesis. Different recombinant HCV proteins are used for the investigation of lymphocyte function. But it still remains unclear, how such antigens are presented to the T cells in vivo. In this study, HCV pseudoparticles (HCVpp) are used as a new model for the specific stimulation of T cells. The HCVpp consist of lentiviral core particles which are carrying unmodified HCV E1 and E2 glycoproteins on their surface. This pseudoparticles mimic the native hepatitis C virus.The use of HCVpp for the stimulation of antigen specific T lymphocytes led to similar results in comparison to the stimulation with HCV proteins. Notably, in CD4+ lymphocytes the stimulation with HCVpp resulted in stronger cytokine responses. As CD4+ lymphocytes play a crucial role in the course of HCV infections, this superiority of the HCVpp is a big advantage over conventional stimulation approaches with HCV proteins. However, these enhanced stimulation properties remain to be confirmed in further studies.The analysis of patient data showed a shift to Th2 response for those patients who could not eliminate the virus. Moreover, the results suggest that the antiviral therapy leads to a reconstitution or development of a Th1 response, and thus a successful resolution of HCV infection could result. The reason for therapy failure in some patients remains to be scrutinized in further studies.

The aim of the present investigation was to evaluate the diagnostic accuracy of positron emission tomography with 18-fluoro-2-deoxyglucose (FDG-PET) in the detection of recurrent lung cancer. PET was performed using an ECAT ART scanner (Siemens CTI) after i.v. injection of 220 +/- 50 MBq 18FDG. PET data were analysed by visual interpretation of coronal, sagittal and transversal slices. PET scans were interpreted independently by two experienced nuclear medicine physicians without prior knowledge of the results of other imaging studies or clinical data. 40 patients (= 41 cases) who had undergone primarily curative tumour treatment, were evaluated. In 29 of 35 cases with recurrent tumour, diagnosis was verified by pathologic means. FDG-PET correctly identified tumour recurrence in 34/35 cases. In 5/6 cases without prevent tumour recurrence PET gave true negative results. The overall accuracy of FDG-PET was 39/41 = 95% (95%-confidence interval 83-99%). FDG-PET shows high diagnostic accuracy in detecting recurrent lung cancer in patients with prior curative tumour treatment, but cannot substitute the need for pathological diagnosis.

The value of FDG-PET in oncology is currently investigated in clinical studies. There is only limited information on the usefulness of FDG-PET in the evaluation of distant metastases of lung cancer. The purpose of the present prospective investigation was to determine the diagnostic accuracy of FDG-PET in the detection of brain metastases of lung cancer. After intravenous injection of 220 +/- 50 MBq F-18-deoxyglucose PET acquisition was carried out using an ECAT ART scanner (CTI Siemens). Images were reconstructed using a filtered backprojection with a Hanning filter. PET data were analyzed by visual interpretation of coronal, sagittal and transversal slices. PET scans were interpreted by two experienced nuclear medicine physicians without prior knowledge of the results of other imaging studies or clinical data. Between March 1997 and July 1998 whole-body PET was performed in 417 patients with suspected lung cancer. 402 patients were used for statistical analysis. Based on conventional brain imaging with CT (occasionally MRI), brain metastases were suspected in 17 patients (prevalence 4.2%). For FDG-PET alone, sensitivity was 82% (14/17) and specificity 38% (14/37). Therefore, diagnostic accuracy of FDG-PET in detection of brain metastases was 93.5%. The low specificity of FDG-PET can be explained by reduced tracer uptake mainly due to brain infarction or vascular encephalopathy in this group of elderly patients. Our results indicate that due to its low specificity FDG-PET is not useful for the evaluation of brain metastases in the primary staging of patients with lung cancer.

Usually malignant pleural mesothelioma causes pain and dyspnoea due to local invasion of the chest wall and compression of the lung. Distant metastases rarely cause symptoms. We report on a patient with an epithelial subtype of malignant pleural mesothelioma who presented himself after chemo- and immunotherapy with shortness of breath and loss of weight due to a temporo-mandibular joint and a new nodular shadow in the contralateral lung. The prior diagnosis of an epithelial subtype of pleural mesothelioma was confirmed histologically in a pleural biopsy as well as in the resected orofacial metastases.

The aim of the present study was to compare the efficacy and the tolerability of salmeterol and theophylline in patients with nocturnal asthma. 16 patients were entered into a randomized, double-blind, crossover trial. Using a double-dummy technique, salmeterol (50 micrograms b.i.d. by MDI) or theophylline (Uniphyllin; 600 mg nocte orally) were given for periods of 7 days with a wash-out period of 7 days between treatment periods. With salmeterol the number of nights with an overnight fall in peak expiratory peak flow rate (PEFR) of at least 20% was reduced by about 20% compared to about 10% with theophyllin (p0.05 for the difference between salmeterol and theophylline). With respect to nocturnal symptoms 62.6% of the patients had rare or non symptoms without and 84.7% with salmeterol, compared to 46.5% without and 67.3% with theophylline (p0.05). With respect to the improvement of early morning symptoms, the increase of nights with none or rare symptoms was 46.2% with salmeterol compared to 25.8% with theophylline. The overall parameter of efficacy defined as a) the number of nights with an overnight fall in PEFR or less than 20% als well as b) none or rare nocturnal symptoms and c) none or rare early morning symptoms increased from 23.4% at baseline to 75.1% during treatment with salmeterol compared to an increase from 24.5% at baseline with 54.8% during treatment with theophylline (p0.05). 12 patients preferred salmeterol over theophylline (p0.05). 3 patients had gastrointestinal disturbances during theophylline treatment. It can be concluded that both salmeterol and theophylline are effective in the treatment of nocturnal asthma. With respect to the overall efficacy and the tolerability salmeterol is superior to theophylline.

In initial studies the dose-limiting toxicity of paclitaxel monotherapy was leukopenia. In these studies, paclitaxel was administered over 24 hrs. The aim of the present phase II clinical trial was to investigate the efficacy and the hematological toxicity of a 3 hr paclitaxel infusion in previously untreated patients with NSCLC. Patients received 4 cycles of a chemotherapy consisting of paclitaxel 225 mg/m2 every three weeks. 30 patients (7 female, 23 male) were enrolled in the study. The characteristics of the patients are as follows: age 64 (47-75 yrs); histology: 19 x squamous cell carcinoma, 11 x adenocarcinoma: 4 x IIIB, 26 x IV; performance status 80 (70-90). After prior administration of an anti-allergic medication, hypersensitivity reactions after paclitaxel were not observed. After the first course of paclitaxel chemotherapy, hematological toxicity was as follows: leukopenia WHO-grade 1-2: n = 13; grade 3-4: n = 7; neutropenia grade 1-2: n = 9; grade 3-4: n = 12; anemia grade 1-2: n = 8; no significant thrombocytopenia. In all patients symptoms of peripheral neurotoxicity (WHO grade 1-2) were observed. 19 patients completed the intended four cycles of chemotherapy. The response rates were as follows: partial remission n = 8 (42%), no change n = 11 (58%). Among these patients, the 1-year survival rate was 63%. The efficacy of paclitacel monotherapy in patients with advanced NSCLC appears to be acceptable. The hematotoxicity of paclitaxel after 3h-infusion was markedly less compared to a 24h-regimen.

von H. Leutz Erschienen: 1.1898 - 2.1900

von Ferdinand Leutz

Wnt/beta-Catenin-Signalgebung hat große Bedeutung für die Initiation und Progression verschiedener Krebsarten. Unser Labor hat kürzlich ein Mausmodell für Squamöse Speicheldrüsen-Karzinome etabliert, das menschliche Hals-Nasen-Ohren-Karzinome reflektiert, durch kombinierte Mutationen von beta-Catenin und dem Bmp-Rezeptor 1a. Diese Tumore enthielten hohen Level von sich selbst-erneuernden Krebs-Stammzellen. Behandlung mit den Wnt-Inhibitoren ICG-001 blockierte die Selbsterneuerung und induzierte die Differenzierung der Krebs-Stammzellen. In den Krebs-Stammzellen der Maus wurde eine globale Aufregulierung des Histonmarkers H3K4me3 beobachtet, was durch Wnt-Inhibition gehemmt werden konnte. Um die molekularen Mechnismen aufzuklären, wurden die Histon-Methyltransferasen für H3K4me3, d.h., Mitglieder der Mll-Proteinfamilie, in sphären-kultivierten Krebs-Stammzellen durch RT-PCR analysiert: Mll1 war hoch transkribiert, zusammen mit den Hoxa9- und Meis1-Zielgenen. Interessanterweise aktivierte die Expression von Mll1 durch Wnt-Signalgebung die distale Enhancer-Region von Mll1, was durch Luciferase-Reporter-Assays gemessen wurde. Immunopräzipitation zeigte weiter, dass Mll1 im beta-Catenin-Transcriptionsfaktor-Komplex involviert ist: shRNA-Behandlung von Mll1 reduzierte die Sphären-Bildung der Speicheldrüsen-Krebs-Stammzellen der Maus. In doppelt-mutanten Mäusen hat die zusätzliche genetische Ablation von Mll1 die Tumorbildung verhindert und die Selbsterneuerung der Krebs-Stammzellen reduziert. Diese Daten zeigen dass die beta-Catenin-Mll1-Achse die Selbsterneuerung der Stammzellen antreibt und deren Differenzierung verhindert, und zwar via epigenetische Mechanismen. Deshalb wird durch das Targeting von Mll1 und dessen Interaktion mit beta-Catenin und andern Komponenten den gesunden epigenetischen Zustand in den Stammzellen wieder herstellt, was eine neue und vielversprechende Möglichkeit für die Behandlung von Patienten mit Hals-Nasen-Ohren-Tumoren darstellt. Wnt/beta-catenin signaling has been implicated in the initiation and progression of various human cancers. Our lab has recently established a mouse model of salivary gland squamous cell carcinomas (SCCs), which resembles human head and neck cancer, by combined gain- and loss-of-function mutations of beta-catenin and the Bmp receptor 1a (double mutant tumors). These tumors contained highly self-renewing cancer stem cells (CSCs) that were Wnt-dependent. Treatment with the Wnt inhibitor ICG-001 (interferes with beta-catenin-CBP-Mll1 interaction) blocked the self-renewal and induced differentiation of CSCs. In the mouse salivary gland CSCs, a global up-regulation of the histone mark H3K4me3 was observed, which could be suppressed by Wnt inhibition. To study the potential molecular mechanisms, the H3K4me3 histone methyl-transferases, i.e., members of the Mll protein family were analyzed in freshly isolated, sphere-cultured CSCs by RT-PCR: Mll1 was highly transcribed, together with its target genes Hoxa9 and Meis1. Interestingly, the expression of Mll1 was upregulated by Wnt signaling by activating its distal enhancer regions, which was seen with Luciferase reporter assays. Immuno-precipitation further showed that Mll1 is involved in the beta-catenin/Tcf4 transcription factor complex: shRNA treatment against Mll1 reduced sphere formation of mouse salivary gland CSCs. In double mutant mice, additional genetic ablation of Mll1 (triple mutant tumors) abrogated tumor formation and affected the self-renewal ability of CSCs. Collectively, the data presented in this study show that the beta-catenin-Mll1 axis drives self‐renewal and fends off differentiation of CSCs via epigenetic mechanisms. Therefore, targeting Mll1 or its interaction with beta-catenin and other components may help to restore a healthy epigenetic state in the stem cells, which represent a novel and promising therapeutic approach for the treatment of head and neck SCCs.

Polytäne Riesenchromosomen von Drosophila melanogaster bieten ein ideales Modellsystem für die Untersuchung der Mechanismen zur strukturellen Bildung chromosomaler Domänen. Über Manipulation und Rekonstruktion des chromosomalen Bandenmusters polytäner Chromosomen können artifiziell kondensierte als auch dekondensierte Domänen etabliert werden. Diese Eigenschaft habe ich in meiner Arbeit genutzt für die Etablierung eines experimentellen Systems zur Analyse der strukturellen Vorraussetzungen zur Bildung offener Chromatindomänen. Dafür wurde eine transgene kondensierte Chromatindomäne ektopisch innerhalb offenen Chromatins generiert. Diese kondensierte „Modellbande“ bietet einen definierten genetischen Hintergrund für die gezielte Insertion von DNA-Sequenzen unter Ausschluss variabler Positionseffekte und ermöglicht dadurch eine vergleichende Analyse dieser Sequenzen auf ihr Vermögen offenes Chromatin zu bilden. Zu diesem Zweck wurde über Sequenz-spezifische Rekombination die 61C7/8 Interbandensequenz gezielt in die „Modellbande“ eingefügt. Die zytogenetische Untersuchung dieser Insertion zeigt, dass infolge der Insertion offenes Chromatin gebildet wird, was in einer Aufsplittung der kondensierten „Modellbande“ resultiert. Molekulare Analysen weisen darauf hin, dass auch die epigenetischen Charakteristika wie z.B. die Rekrutierung typischer Proteine oder transkriptionelle Eigenschaften zur endogenen Domäne immitiert werden. Über Deletionsanalysen konnte von mir die essentielle DNA-Sequenz zur Bildung offenen Chromatins auf ein ~490bp großes Fragment im proximalen Bereich der 61C7/8 Sequenz kartiert werden. Dieses Fragment überlappt mit Bindungsstellen spezifischer Proteine, welche dafür bekannt sind eine Rolle in der chromosomalen Domänenbildung zu spielen wie z.B. das Chromatin-Protein Chriz, die Histon-Kinase Jil1 oder das Insulator-Protein CP190. Desweiteren überlappt es mit einer Promoterregion, welche zwischen den Genen Rev1 und Med30 lokalisiert ist. Polytene chromosomes of Drosophila melanogaster provides an ideal model-system for the analysis of the mechanisms needed for chromosomal domain formation. Condensed as well as decondensed chromosomal domains can be formed by manipulating and reconstructing the polytene banding pattern. This possibility i ha-ve used for the establishment of an experimental system to study the structural requirements for open chromatin formation. Therefor i have generated a condensed chromatin domain at ectopic positions. This condensed „model“ domain provides a defined genetic context for the targeted insertion of sequences of interest, excluding any variable position effects. This allows comarative analysis of different sequences in order to identify the structural requirements for open chromatin formation. For this purpose the 61C7/8 interband sequence was targetly integrated into the condensed „model“ domain by site-specific recombination. Thereby i could show that the 61C7/8 interband sequence maintains the capacity to form open chromatin cognizable by the splitting of the condensed „model“ domain. Furthermore the newly formed open chromatin domain also keeps epigenetic characteristica like transcriptional activity or the recruitment of typical proteins. By deletion analysis, i have mapped the essential region needed for open chromatin formation to a ~490bp fragment located in the proximal part of the 61C7/8 interband sequence. This fragment overlaps binding sites for characteristic proteins known to be involved in chromosomal domain formation like the chromatin protein Chriz, the histone kinase Jil1 or the insulator protein CP190. Furthermore the fragment overlaps a promoter region that locates between the Rev1 and Med30 genes.

Das kolorektale Karzinom (KRK) ist die zweithäufigste Krebserkrankung und die Metastasierung die häufigste Todesursache hierbei. Das neu identifizierte Gen MACC1 (metastasis associated in colon cancer 1) wurde als prognostischer Marker für die Metastasierung des KRK beschrieben. Im Zuge dieser Arbeit wurden die Exons 14-19 des Protoonkogens MET (met proto-oncogene (hepatocyte growth factor receptor)) und die kodierenden Exons von MACC1 in kolorektalen Tumoren sequenziert. Es waren in 60 Tumoren nur zwei MET Mutationen zu finden. In 154 kolorektalen Tumoren wurden die drei MACC1 single nucleotide polymorphisms (SNPs) rs47211888, rs975263 und rs3735615 identifiziert. Diese MACC1 SNPs veränderten nicht die MACC1 Expression in Tumoren oder KRK-Zelllinien. Sie waren nicht mit klinischen Daten von Patienten, nicht mit dem Gesamtüberleben oder dem metastasenfreien Überleben aller Patienten mit KRK assoziiert. Der MACC1 SNP rs975263 war signifikant mit einem kürzeren metastasenfreien Überleben in einer kleineren Gruppe von jüngeren Kolonkarzinom Patienten in frühen Stadien assoziiert. Zudem wurden mittels Microarray Analyse Targetgene von MACC1 identifiziert. MACC1 regulierte die Expression von S100P (S100 calcium binding protein P) und SPON2 (spondin 2, extracellular matrix protein) in den Zelllinien SW480 und SW620. Eine S100P oder SPON2 Überexpression förderte die Zellproliferation, Zellmigration und Zellinvasion. Intraspenal transplantierte Zellen mit hoher S100P oder SPON2 Expression führten im Gegensatz zu Kontrollzellen in Xenograft Modellen zur Bildung von Metastasen. Des Weiteren war die S100P oder SPON2 Expression in humanen metachron metastasierenden kolorektalen Tumoren höher als in nicht metastasierenden Tumoren. Patienten mit einer hohen S100P oder SPON2 Expression in ihren Tumoren hatten ein kürzeres metastasenfreies Überleben im Vergleich zu Patienten mit niedriger Expression. S100P und SPON2 könnten somit eine wichtige Rolle in der Metastasierung spielen. Colorectal cancer (CRC) is the second leading cause of cancer-related deaths in the Western World, mainly due to metastasis. The gene MACC1 (metastasis associated in colon cancer 1) was described as a prognostic marker for CRC metastasis. In this study, we sequenced the exons 14-19 of the protooncogene MET (met proto-oncogene (hepatocyte growth factor receptor)) and the coding exons of MACC1 in colorectal tumors. We found two MET mutations in 60 tumors. In 154 tumors we identified the MACC1 single nucleotide polymorphisms (SNPs) rs47211888, rs975263 and rs3735615. These SNPs did neither modify the MACC1 expression in tumors nor in CRC cell lines. They were not associated with clinical parameters of the patients or with the overall survival and metastasis-free survival time of all CRC patients. Only in a subgroup, younger patients with colon cancer in early stages, the SNP rs975263 was significantly associated with a shorter metastasis-free survival time. Additionally, we identified new target genes of MACC1 by microarray analysis. MACC1 regulated the expression of S100P (S100 calcium binding protein P) and SPON2 (spondin 2, extracellular matrix protein) in the cell lines SW480 and SW620. Cell with a high S100P and SPON2 expression, intrasplenically transplanted into NOD/SCID mice, led to metastasis formation whereas transplanted control cells did not metastasize at all. The S100P and SPON2 expression was higher in colorectal tumors with metachronous metastasis than in non-metastasizing tumors. CRC patients with a high S100P or SPON2 expression in their primary tumors had a shorter metastasis-free survival time compared to patients with a low expression. Thus, S100P and SPON2 might play an important role in CRC metastasis.

Als Schlüsselfaktor des hämatopoietischen Systems spielt PU.1 eine ent-scheidende Rolle in der Entwicklung der meisten hämatopoietischen Li-nien. Das PU.1 Expressionslevel bestimmt das Differenzierungspotential hämatopoietischer Stammzellen und Vorläufer. In den unterschiedlichen Zelltypen werden verschiedene Expressionsstärken etabliert. Wie diese zelltypischen Expressionslevel vonPU.1 generiert werden, ist bisher weit-gehend unbekannt. In der vorliegenden Doktorarbeit wurde mit Hilfe eines transgenen Maus-modells die cis-regulatorische Einheit von PU.1 definiert, um mit nachfol-genden molekularbiologischen und genomweiten Ansätzen Mechanismen der zellspezifischen Regulation von PU.1 zu aufzuzeigen. Die Definition der cis-regulatorischen Einheit von PU.1 erfolgte mit Hilfe eines transgenen Mausmodells, welches ein humanes PU.1 BAC Kons-trukt trägt. Es konnte gezeigt werden, dass humanes und murines PU.1 substituierbar sind und den gleichen Regulationsmechanismen unterlie-gen. Mit Hilfe genomweite DNaseI hypersensitivity Analysen, Methylie-rungs- und Bindungsstudien konnte ein neuer Regulationsmechanismus beschrieben werden, der eine spezifische kombinatorische Interaktion verschiedener cis-regulatorischer Elemente erfordert. Durch Reportergenassays in verschiedenen Zelltypen war es möglich, einen myeloischen Enhancer zu identifizieren. Es konnte gezeigt werden, dass PU.1 mit zelltyp-spezifischen Transkriptionsfaktoren interagiert, um unterschiedliche Bindungsmuster an seinen regulatorischen Elementen zu etablieren. Dadurch kommt es zu den spezifischen Expressionstärken von PU.1 The transcription factor PU.1 occupies a central role in controlling myeloid and early B cell development and its correct lineage-specific expression is critical for the differentiation choice of hematopoietic progenitors. However, little is known of how this tissue-specific pattern is established. We previously identified an upstream regulatory cis-element (URE) whose targeted deletion in mice decreases PU.1 expression and causes leukemia. We show here that the URE alone is insufficient to confer physiological PU.1 expression, but requires the cooperation with other, previously unidentified elements. Using a combination of transgenic studies, global chromatin assays and detailed molecular analyses we present evidence that PU.1 is regulated by a novel mechanism involving cross-talk between different cis-elements together with lineage-restricted autoregulation. In this model, PU.1 regulates its expression in B cells and macrophages by differentially associating with cell-type specific transcription factors at one of its cis-regulatory elements to establish differential activity patterns at other elements.

Cytokine steuern die Kommunikation von verschiedenen Zelltypen untereinander und regulieren deren Überleben, Differenzierung und Wachstum. Kommt es zu einer Deregulation der Expression von Cytokinen oder deren Rezeptoren, kann es zu autoimmunen oder malignen Erkrankungen kommen. Ein besonderes Beispiel der aberranten Cytokinexpression ist das klassische Hodgkin Lymphom. Die malignen Hodgkin/Reed-Sternberg (HRS) Zellen des Hodgkin Lymphoms stammen ursprünglich aus Keimzentrums B-Zellen ab, haben aber ihren B-Zell Phänotyp verloren. Des Weiteren exprimieren sie eine Vielzahl von verschiedenen Cytokinen und Cytokinrezeptoren, die ursprünglich nicht in einem Genexpressionsprogramm von B-Zellen vorkommen. In dieser Arbeit wurden zwei dieser Cytokin-Rezeptorsysteme (IL-21/IL-21R und CSF-1/CSF1R) hinsichtlich ihrer Funktionen für die HRS Zellen des Hodgkin Lymphoms charakterisiert. Die Expression des T-Zell assoziierten Cytokins IL-21 konnte in dieser Arbeit erstmals in HRS Zellen nachgewiesen werden. Für die Expression des myeloiden CSF1R zeigen Ergebnisse dieser Arbeit eine neuartige Regulation durch ein Long Terminal Repeat (LTR) Element, welche zu einem bis dahin unbekannten mRNA Transkript des Protoonkogens CSF1R in den HRS Zellen führt. Sowohl für IL-21 als auch für CSF1R konnte in der Doktorarbeit die Expression und Funktionalität des jeweilig korrespondierenden Rezeptors (IL-21R) bzw. Cytokins (CSF-1) nachgewiesen werden. Die Bedeutung dieser B-Zell fremden Gene für die HRS Zellen lag hauptsächlich in der Stimulation von Wachstum und Überleben und der Induktion von wichtigen Signalwegen (z.B. STAT3). Die Ergebnisse der Dissertation können als Ausgangspunkt für neue Strategien in der Diagnostik und der spezifischeren Therapie von Hodgkin Lymphom Patienten dienen. Der außergewöhnliche Mechanismus der Genregulation des CSF1R Gens über ein endogenes LTR Element kann in anderen Tumorentitäten ebenfalls ein Grund für die Aktivierung von Onkogenen sein., Cytokines in the human body are responsible for cell-cell communication and regulate survival, differentiation and proliferation of different cell types. Deregulation of expression levels of cytokines might contribute to autoimmune diseases or tumor growth. One of the most prominent examples of aberrant cytokine expression is the classical Hodgkin Lymphoma. The malign Hodgkin/Reed-Sternberg (HRS) cells of classical Hodgkin Lymphoma are derived from germinal centre B cells, however they lost their B cell-specific phenotype. Moreover they express a huge variety of cytokines and cytokine receptors, normally not expressed in B cells. Two of these cytokine-receptor systems (IL-21/IL-21R and CSF-1/CSF1R) and their expression and function in HRS cells are subject of this dissertation. The expression of the T cell-associated cytokine IL-21 has been shown for the first time in HRS cells. The results for the myeloid-specific proto-oncogene CSF1R identified a unique, so far unknown mRNA transcript, expressed due to activation of a long terminal repeat (LTR) element. For both, IL-21 and CSF1R, the expression and functionality of the corresponding receptor (IL-21R) or cytokine (CSF-1), respectively, was demonstrated in this dissertation. Protection from apoptosis, proliferation and stimulation of several pathways are the main functional consequences of auto- and paracrine stimulation of HRS cells with either IL-21 or CSF-1. These results might lead to new diagnostic and more specific treatment strategies for Hodgkin Lymphoma patients. Regarding the unusual expression of CSF1R via LTR activation this mechanism might also be the reason for oncogene activation in several other tumor entities.

Der pRB/E2F-Signalweg ist ein zentraler Regulator der Proliferationskontrolle in Säugerzellen, der in fast allen auftretenden Tumoren dereguliert ist. Durch unterschiedliche Mutationen in Komponenten dieses Signalwegs kommt es letzten Endes zu einer erhöhten Aktivität der E2F-Transkriptionsfaktoren und somit zu einer verstärkten Transkription von E2F-Zielgenen in diesen Tumoren. Um die molekularen Mechanismen der Rolle von E2F3 in der Zellzykluskontrolle und der Tumorigenese besser zu verstehen, wurden in dieser Arbeit per GST-Pulldown mit anschließender Massenspektrometrie neue potenzielle Interaktions-partner von E2F3 identifiziert. Ein identifizierter Interaktionspartner war die SNF2-ähnliche Helikase HELLS. HELLS interagiert in vitro und in vivo spezifisch mit der Marked Box-Domäne von E2F3, aber nicht mit anderen untersuchten E2F-Transkriptionsfaktoren, wie durch GST-Interaktionsstudien und Ko-Immunpräzipi-tationsexperimente demonstriert werden konnte. Durch Chromatin-Immunpräzipitation konnte zusätzlich gezeigt werden, dass E2F3 für die Rekrutierung von HELLS an E2F-regulierte Promotoren wie z. B. CDC6 oder p107 verantwortlich ist. Die shRNA-vermittelte Depletion von HELLS führte zu einer stark verminderten Induktion von allen untersuchten E2F-Zielgenen nach Serumstimulation und einem verspäteten Eintritt in die S-Phase der HELLS-depletierten Zellen, was zeigt, dass HELLS essenziell für die Induktion von E2F-Zielgenen ist. Bei der immunhistochemischen Untersuchung der E2F3- und HELLS-Expression in humanen Prostatakarzinomen zeigte sich, dass sowohl E2F3 als auch HELLS in späten aggressiven Stadien dieser Tumore sehr stark exprimiert sind, jedoch nur sehr schwach in den weniger aggressiven Tumoren. Diese Versuche zeigen, dass es sich bei HELLS um einen neuen Bestandteil des pRB/E2F-Signalwegs handelt, der eventuell in der Entstehung gewisser Tumorarten eine Rolle spielt und somit ein neues potenzielles Ziel für neuartige Krebstherapien darstellt. The pRB/E2F pathway is a key regulator of proliferation in mammalian cells and is commonly mutated in human tumors. These mutations in the components of the pRB/E2F pathway lead to deregulated activity of the E2F transcription factors resulting in increased expression of E2F target genes. To further understand the molecular mechanisms of E2F3 in cell cycle control and its role in tumorigenesis new interaction partners for E2F3 were identified in the course of this thesis with the help of a GST-Pulldown approach coupled to mass spectrometric analysis. One of the identified interaction partners was the SNF2-like helicase HELLS. With the help of GST-interaction studies and Co-Immunoprecipitation assays it could be demonstrated that HELLS interacts specifically with E2F3 via its Marked Box domain but does not bind to the other investigated E2F transcription factors. HELLS could be detected at E2F target genes like p107 and CDC6 in vivo with the help of Chromatin-Immunoprecipitation assays. Furthermore, the forced recruitment of E2F3 to E2F target genes led to an enhanced binding of HELLS to these promotors suggesting that HELLS is recruited to E2F target genes via protein-protein interaction with E2F3. The shRNA-mediated depletion of HELLS led to a strongly reduced induction of E2F target genes and a delay in S-phase entry, showing that HELLS is essential for the induction of E2F target genes. During the immunohistochemical analysis of human prostate cancer specimens it became evident that both E2F3 and HELLS are strongly expressed in the more aggressive late stages but only weakly expressed in the early stages of this tumor type. These findings demonstrate that HELLS is a new component of the E2F/pRB pathway which might play a role in the development of certain tumors and might represent a new target for novel cancer therapies.

Das Kolonkarzinom ist eine der häufigsten Tumorerkrankungen weltweit. Etwa 50 % der Patienten entwickeln Fernmetastasen. Diese haben eine sehr schlechte Überlebensprognose. Deshalb fokussiert die Forschung auf die Identifizierung neuer, molekularer Marker für eine verbesserte Metastasierungsvorhersage. Identifizierte Hochrisiko-Patienten könnten somit rechtzeitig eine individualisierte, intensivere Therapie erhalten. MACC1 (Metastasis-associated in colon cancer 1) ist ein neu identifiziertes Gen, das in Kolonkarzinomen und deren Fernmetastasen überexprimiert wird. Die Domänenstruktur von MACC1 ist kennzeichnend für Proteine der Rezeptor-Tyrosinkinase-Signalwege. Ziel dieser Arbeit war die Aufklärung der zellulären Funktion von MACC1 und seiner Rolle in der Tumorprogression sowie die Evaluierung von MACC1 als molekularer Metastasierungsmarker. MACC1-überexprimierende Tumorzellen zeigten in Abhängigkeit von der Domänenstruktur in in vitro Assays ein erhöhtes migratorisches, invasives und proliferatives Potential. Der Einfluss von MACC1 auf die Metastasierungskapazität von Tumorzellen konnte auch im Tiermodell belegt werden. Der Hepatocyte-growth-factor (HGF) induziert die epitheliale-mesenchymale Transition MACC1-exprimierender Zellen und die nukleäre Translokation von MACC1. Die Expression des HGF-Rezeptors Met war in diesen Zellen stark erhöht. Reportergen-Studien bestätigten die transkriptionelle Regulation von Met durch MACC1. Die Analyse humaner Kolonkarzinome ergab eine signifikant höhere MACC1 Expression in Primärtumoren mit metachroner Fernmetastasierung. MACC1 ist ein neu identifizierter Regulator des HGF/Met-Signalweges und trägt somit entscheidend zur Determinierung des metastatischen Potentials von Tumorzellen bei. MACC1 hat großes Potential als neuer, prognostischer Marker für die Metastasierung des Kolonkarzinoms und ist ein Kandidatengen als Ziel effektiver, molekularer Interventionsstrategien zur Metastasierungs-Prävention., Colon cancer is one of the most frequent malignant diseases worldwide. About 50% of the patients develop distant metastasis. These patients have only few therapy options and very poor survival rates. Therefore cancer research focuses on the identification of novel molecular markers to provide a better prognosis of the metastatic risk. Identified high-risk patients would get access to an early, individualized therapy. MACC1 (metastasis associated in colon cancer 1) is a newly identified gene that is overexpressed in colon carcinomas and their distant metastases. The MACC1 domain structure is characteristic for proteins of the receptor tyrosine kinase signalling pathways. Aim of this study was the analysis of the cellular function of MACC1, its role in tumor progression and its evaluation as a molecular, prognostic marker for metastasis. MACC1 overexpressing tumor cells revealed higher migratory, invasive, and proliferative potential in in vitro assays. The impact of MACC1 on the metastatic potential of tumors was also shown in mouse models. The hepatocyte growth factor (HGF) induced epithelial-mesenchymal-transition in MACC1 positive cells and MACC1´s nuclear translocation. Expression of the HGF receptor Met was strongly elevated in these cells. Reporter gene experiments confirmed the transcriptional regulation of Met by MACC1. Analyses in human colon carcinomas showed a significantly higher MACC1 expression in tumors that developed distant metastases. MACC1 is a newly identified regulator of the HGF/Met signalling pathway. It contributes decisively to the metastatic capacity of tumor cells. MACC1 has great potential as new prognostic marker for colon cancer metastasis and is a promising candidate as target for effective, molecular intervention strategies for metastasis prevention.

Der pRB/E2F-Signalweg ist ein wichtiger Schlüsselpunkt für die Wachstumskontrolle in Säugerzellen und in vielen Tumoren sind Komponenten dieses Signalweges dereguliert. Durch die Nullmutation von E2F3 in Mausembryonalen Fibroblasten (MEFs) und Mäusen konnte gezeigt werden, dass E2F3 essentiell für das zelluläre Wachstum ist und in der Maus organspezifisch sowohl als Tumorsuppressor als auch Onkogen agieren kann. Jedoch sind dafür die zugrunde liegenden Mechanismen noch nicht genau geklärt. Möglicherweise tragen verschiedene Signalwege, die durch den Verlust von E2F3 dereguliert werden, zu den Defekten bei. In dieser Arbeit wurde TGFbeta1, ein wichtiger Wachstumsregulator, in den E2f3-/- MEFs untersucht und es konnte zum ersten Mal eine direkte Verbindung zwischen der E2F3-Expression und der TGFbeta1-Signalwirkung gezeigt werden. Durch den Verlust von E2F3 werden Tgfb1 und die TGFbeta1-regulierten Gene PAI-1, p21, Vimentin und Fibronectin in MEFs dereprimiert. Darüber hinaus werden MEFs und humane Lungenkarzinomzellen durch den Verlust von E2F3 gegenüber TGFbeta1 sensibilisiert und reagieren verstärkt auf TGFbeta1-induzierte Genexpression und Prozesse wie Wachstumsarrest und EMT. Somit wird E2F3 nicht nur durch TGFbeta1 reguliert, sondern kann auch auf TGFbeta1 und die TGFbeta1-Signalwirkung Einfluss nehmen, was für die Tumorprogression weit reichende Auswirkung haben kann. Um die tumorsuppressiven Eigenschaften von E2F3 besser zu verstehen, wurden im zweiten Teil dieser Arbeit murine medulläre Schilddrüsentumore mit unterschiedlichem metastatischen Potential miteinander verglichen und es konnten neue E2F-Zielgene identifiziert werden. Die Untersuchung von humanen Struma nodosa-Biopsien und metastatischen medullären Schilddrüsentumoren ergab, dass die in den Mäusen gefundenen Gene künftig auch als humane Metastasemarker Verwendung finden können., The pRB/E2F-pathway plays a key role in growth control and it is deregulated in many tumors. Previously, by analysing E2f3 deficient mouse embryonic fibroblasts (MEFs) and mice it has been shown that E2F3, a key downstream target of pRB, is essential for cellular proliferation and can act either as an oncogene or tumorsuppressor in mice depending on the organ. However, the underlying mechanism is still unclear. We suggest that specific pathways which are deregulated due to the deletion of E2F3 contribute to these defects. TGFbeta1, which is one of the most potent growth regulators for mammalian cells was analysed in E2f3-/- MEFs. In this study, we could establish a direct link between E2F3 expression and TGFbeta1 signalling. Loss of E2F3 in MEFs leads to de-repression of Tgfb1 and TGFbeta1-regulated genes like PAI-1, p21, vimentin and fibronectin. Moreover, loss of E2F3 in MEFs or in human lung carcinoma cells results in an increased sensitivity to TGFbeta1-induced gene expression and processes like growth arrest and epithelial mesenchymal transition. These data suggest that not only TGFbeta1 can act on E2F3 but also E2F3 can affect TGFbeta1 and the outcome of TGFbeta1-induced signalling. In order to understand the tumor suppressive properties of E2F3, we compared gene expression profiles of murine medullary thyroid carcinomas (MTCs) of different metastatic potential and could identify novel E2F-target genes. Analysis of human struma nodosa biopsies and human metastatic medullary thyroid tumors showed that the genes identified in the mouse model can also be used as metastasis markers in human tumors.

Die Linksventrikuläre Noncompaction des Myokards (LVNC) ist eine seltene primäre Herzmuskelerkrankung. Es wird angenommen, dass es sich um eine embryonale Entwicklungsstörung des Myokards handelt. Mutationen in dem X-chromosomalen Gen TAZ sind verantwortlich für Fälle von frühkindlicher LVNC während die genetische Ursache autosomal-dominant vererbter adulter LVNC weitgehend unbekannt ist. In dieser Arbeit wurde die genetische Ursache der LVNC in der Familie LVNC-105 untersucht. Weiterhin wurden in einem großen Kollektiv von LVNC-Indexpatienten Kandidatengenanalysen durchgeführt. Bei der Familie LVNC-105 zeigte die genomweite Kopplungsanalyse nur signifikant hohe 2-Punkt-LOD-Werte auf Chromosom 11p15. Der maximale 2-Punkt-LOD-Wert betrug 5,06 bei D11S902 und der Lokus konnte auf 3,2 Mb (4,9 cM) eingeengt werden. Unter den 40 Genen des Erkrankungslokus war das Kandidatengen CSRP3, das bereits für 2 andere Kardiomyopathien, die dilatative und die hypertrophe Kardiomyopathie (DCM und HCM), als Krankheitsgen beschrieben wurde. Die Sequenzierung des genomischen Bereichs von CSRP3 zeigte keine Mutation bei den betroffenen Familienmitgliedern. Auch die Analyse von weiteren, im Lokus enthaltenen Gene ergab keine Mutation in kodierenden Exons. Auch Untersuchungen auf Transkriptebene offenbarten keine genetische Veränderung. Bei der Sequenzierung der LVNC-Kandidatengene LDB3, LMNA, Nkx2.5 und\linebreak BMP10 bei 63 erwachsenen Indexpatienten mit isolierter LVNC wurde nur eine Mutation in LDB3 gefunden. Erstmals wurden auch 7 Gene, die für sarkomere Proteine kodieren und als Krankheitsgene für HCM und DCM bekannt sind, mittels DHPLC untersucht. Es wurden Mutationen in einem großen Anteil der LVNC-Indexpatienten (19%) in MYH7, ACTC, TPM1 und TNNT2 identifiziert. Klinische Untersuchungen zeigten bei 7 von 12 Patienten mit Mutationen das Vorliegen einer familiären LVNC. In 4 autosomal-dominanten LVNC-Familien kosegregierten die MYH7 Mutationen mit der Erkrankung. MYH7 war mit einem Anteil von 13% das häufigste Krankheitsgen. Die Mutationen in MYH7 lagen vorwiegend in der ATP-Bindungsstelle. LVNC gehört damit zum Spektrum der Kardiomyopathien, die durch Mutationen in sarkomeren Proteinen hervorgerufen werden können., Left ventricular noncompaction of the myocardium (LVNC) constitutes a rare primary cardiomyopathy. The mechanistic basis is assumed to be an arrest in embryonic cardiac development. Mutations in the X-linked TAZ gene are responsible for cases of infantile LVNC whereas the genetic base of late-onset LVNC in most patients is still unresolved. The objectives of this dissertation were to investigate the genetic defect in family LVNC-105 with autosomal dominant inherited LVNC and to screen a large cohort of patients with isolated LVNC for mutations in candidate genes. In kindred LVNC-105 genome wide linkage analysis revealed significant two-point LOD scores only at chromosome 11p15. A peak 2-point LOD score of 5.06 was obtained with marker D11S902 and a critical interval of 3.2 Mb (4.9 cM) was determined. Among the 40 genes within the disease region one candidate gene was CSRP3, a disease gene for hypertrophic (HCM) and dilated (DCM) cardiomyopathy. Sequence analysis of the genomic CSRP3 region did not reveal mutations in affected family members. Also, analysis of the coding region of further candidate genes contained within the disease locus did not show mutations. Investigations of the genes on transcript level did not detect alterations. Candidate gene analysis of LDB3, LMNA, Nkx2.5 and BMP10 in 63 index patients with isolated LVNC only one mutation was detected in LDB3. For the first time 7 genes encoding sarcomere proteins, known as disease genes for HCM and DCM, were screened for mutations by DHPLC in LVNC patients. Mutations were found in a significant proportion of the cohort of LVNC index patients (19%) in MYH7, ACTC, TPM1 and TNNT2. Clinical evaluations demonstrated familial disease in 7 of 12 probands with sarcomere gene mutations. MYH7 mutations segregated with the disease in 4 autosomal dominant LVNC kindreds. MYH7 was identified as the most prevalent LVNC disease gene (13%) in this cohort. Modified residues in MYH7 were mainly located within the ATP binding site. In conclusion, LVNC belongs to the spectrum of cardiomyopathies originating in molecular defects of the sarcomere.

Der Transkriptionsfaktor CCAAT/Enhancer Binding Protein beta (C/EBPbeta) reguliert die Genexpression, Proliferation und Differenzierung in verschiedenen Zelltypen. Die Funktion von C/EBPbeta wird durch Interaktionen mit einer Reihe von Kofaktoren moduliert, die Bestandteile von Chromatin-verŠndernden oder Transkriptions-regulierenden makromolekularen Maschinen sind. Die Identifikation und funktionelle Charakterisierung dieser Kofaktoren trŠgt ma§geblich zum VerstŠndnis der Biologie von C/EBPbeta bei. C/EBPbeta wird zudem in vielfŠltiger Weise posttranslational reguliert. Beispielsweise kann C/EBPbeta phosphoryliert, SUMOyliert, acetyliert und an mehreren Positionen an Arginin- und Lysinresten methyliert werden. Die SUMOylierung von C/EBPbeta gilt als SchlŸsselmodifikation, die nachfolgende Modifikationen steuert und zu einer VerŠnderung der genregulatorischen Eigenschaften von C/EBPbeta fŸhrt. C/EBPbeta bindet an zwei Enzyme der SUMOylierungsmaschinerie, Ubc9 und PIAS3. Es konnte gezeigt werden, dass PIAS3 nicht nur als E3-Ligase bei der SUMOylierungsreaktion dient, sondern auch mit SUMO-modifiziertem C/EBPbeta interagieren und als transkriptioneller Repressor wirken kann. Um weitere Interaktionspartner von C/EBPbeta zu identifizieren wurde ein System zur Proteom-weiten Identifikation von Bindungspartnern etabliert. Dazu wurden radioaktiv markierbare Proteinsonden hergestellt, welche die Identifikation von Bindungspartnern auf Protein-Macroarrays ermšglichten. Neben der transaktivierenden DomŠne (TAD) wurde die regulatorische Region in ihrer SUMOylierten und nicht-modifizierten Form in Screening-Experimenten eingesetzt. Eine Vielzahl von neuen C/EBPbeta-Bindungspartnern konnte identifiziert werden, wobei die konstitutive SUMOylierung C/EBPbeta-Interaktionen verŠndern kann. Bei den identifizierten Proteinen handelt es sich um Mitglieder der Polycomb Gruppe, Chromatin-modifizierende Enzyme, SignaltransduktionsmolekŸle und transkriptionelle Koregulatoren. Wissenschaftlich besonders interessant war die Identifikation der Lysin-Methyltransferase H3-K9-HMTase 3 (G9a) als Bindungspartner der transaktivierenden Region von C/EBPbeta. Diese Interaktion wurde durch GST-Bindungs- und KoimmunoprŠzipitationsstudien bestŠtigt. Durch massenspektrometrische Analysen konnte Monomethylierung der AminosŠuren K39 und K168 in C/EBPbeta nachgewiesen werden. Dadurch ergab sich die Vermutung, dass G9a nicht nur die Methylierung von Histon H3 katalysiert, sondern auch fŸr die Methylierung und Regulation von C/EBPbeta verantwortlich ist. Rekombinantes C/EBPbeta konnte durch G9a in vitro methyliert werden. Koexpression von C/EBPbeta und G9a fŸhrte zu einer Reduktion der transaktivierenden Eigenschaften von C/EBPbeta in AbhŠngigkeit von der katalytischen SET-DomŠne von G9a. Dieser Reduktion konnte durch Mutation der AminosŠuren K39 und K168 in Alanin entgegengewirkt werden. Als Bindungspartner der C/EBPbeta TAD konnte au§erdem die intrazellulŠre DomŠne von Notch1 (Notch1-ICD) identifiziert werden. Der Notch-Signalweg ist ein evolutionŠr konservierter Genschalter, der an vielen Entscheidungen in der Entwicklung sowie bei physiologischen und pathophysiologischen Prozessen im adulten Organismus, wie z. B. akuter lymphatischer T-Zell LeukŠmie (T-ALL), beteiligt ist. Die Interaktion zwischen Notch1-ICD und C/EBPbeta konnte in GST-Bindungsexperimenten und KoimmunoprŠzipitationsstudien verifiziert werden. In Reportergenstudien wurde eine Stimulation der C/EBPbeta-abhŠngigen Transkription durch Notch1-ICD beobachtet. C/EBPbeta ist demnach ein ZielmolekŸl des Notch1-Signalweges., The transcription factor CCAAT/Enhancer Binding Protein beta (C/EBPbeta) regulates gene expression, proliferation and differentiation of various cell types. The function of C/EBPbeta is modulated by a number of co-factors which are components of macromolecular machines that alter the state of chromatin or that regulate gene transcription. Identification and functional characterisation of these co-factors is crucial for understanding the biology of C/EBPbeta. C/EBPbeta is regulated by a number of posttranslational modifications and can be found in phosphorylated, SUMOylated, acetylated and arginine- or lysine-methylated forms. SUMOylation of C/EBPbeta is considered a key modification which controls subsequent modifications. These modifications alter the gene regulatory functions of C/EBPbeta. C/EBPbeta binds two enzymes of the SUMOylation machinery, Ubc9 and PIAS3. This study shows that PIAS3 not only has E3-ligase activity during the SUMOylation of C/EBPbeta, but also interacts with SUMO-modified C/EBPbeta leading to repression of transcription. A proteome-wide screening procedure was established to identify novel interaction partners of C/EBPbeta. It was based on radioactively labelled proteins that can be utilized as probes to identify binding partners on solid phase protein-macroarrays. The C/EBPbeta transactivation domain (TAD) and its regulatory region in SUMOylated and non-SUMOylated form were used in different screening approaches. Using this procedure a number of novel C/EBPbeta interaction partners were identified, that depended in part on the SUMOylation status of C/EBPbeta. The major part of the C/EBPbeta-interacting proteins are members of the Polycomb group, chromatin-modifying enzymes, signal transduction molecules and transcriptional co-regulators. Interestingly, the lysine-methyltransferase H3-K9-HMTase 3 (G9a) was among the binding partners of C/EBPbeta that interacted with the TAD. This interaction was verified by GST-pulldown and co-immunoprecipitation studies. Mass spectrometrical analysis identified the amino acids K39 and K168 of C/EBPbeta to be mono-methylated. Therefore it was speculated that G9a not only catalyzes the methylation of Histone H3 but may also methylate and regulate C/EBPbeta. Indeed, recombinant C/EBPbeta could be methylated by G9a in vitro. Co-expression of C/EBPbeta and G9a resulted in a reduction of the transactivating potential of C/EBPbeta, which depended on the catalytical SET domain of G9a. This reduction could be counteracted by mutating the amino acids K39 and K168 to alanine. In addition to G9a, the Notch1 intracellular domain (Notch1-ICD) could also be identified as a novel binding partner of the C/EBPbeta TAD. Notch is a component of an evolutionary conserved pathway that acts on numerous physiological and pathophysiological processes during development and in the adult, e.g. T-cell acute lymphoblastic leukemia (T-ALL). The interaction between Notch1-ICD and C/EBPbeta could be verified in GST-pulldown studies and by co-immunoprecipitation. Reporter gene studies showed a stimulation of C/EBPbeta-dependent transcription through Notch1-ICD. C/EBPbeta is therefore a novel target molecule of the Notch1 signaling pathway.