@phdthesis{Kluth2006,
  author    = {Kluth, Dirk},
  title     = {Vom Antioxidanz zum Genregulator : transkriptionelle Regulation von Phase I- und Phase II-Enzymen durch Vitamin E und antioxidative sekund{\"a}re Pflanzeninhaltsstoffe},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-10060},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2006},
  abstract  = {Nahrungsinhaltsstoffe sind im Organismus an Steuerungsprozessen und Stoffwechselvorg{\"a}ngen beteiligt, wobei die Mechanismen ihrer Wirkung noch nicht v{\"o}llig aufgekl{\"a}rt sind. Wie Vitamin E zeigen auch sekund{\"a}re Pflanzeninhaltsstoffe in Zellsystemen sowie in vivo eine Reihe biologischer Wirkungen, deren Erkl{\"a}rung jedoch h{\"a}ufig auf ihre antioxidative Eigenschaft reduziert wird. Ziel der Dissertation war es, den Einfluss von Vitamin E und anderen Pflanzeninhaltsstoffen (in Form von Pflanzenextrakten oder isolierten sekund{\"a}ren Pflanzeninhaltsstoffen, z.B. Polyphenole), die bisher alle haupts{\"a}chlich als Antioxidanz klassifiziert wurden, auf die transkriptionelle Regulation von Phase I- und Phase II-Enzymen zu untersuchen. Dazu wurde die Aktivierung des PXR (pregnane X receptor) und des Nrf2 (NF-E2-related factor-2) als zentrale Transkriptionsfaktoren der Phase I- bzw. Phase II-Enzyme getestet. Der Einfluss von verschiedenen Vitamin E-Formen und antioxidativen Pflanzeninhaltsstoffen in Form von Reinsubstanzen (Curcumin, EGCG, Medox, Quercetin, Resveratrol und Sulforaphan) oder Pflanzenextrakten (aus Blaubeeren, Gew{\"u}rznelken, Himbeeren, Nelkenpfeffer, Thymian oder Waln{\"u}ssen) auf die Aktivierung von PXR und Nrf2 sowie des Promotors eines jeweiligen Zielgens (CYP3A4 bzw. GI-GPx) wurde in vitro mit Reportergenplasmiden untersucht. Es zeigte sich, dass sowohl Vitamin E-Formen als auch verschiedene sekund{\"a}re Pflanzeninhaltsstoffe PXR und/oder Nrf2 sowie die Promotoren der jeweiligen Zielgene CYP3A4 bzw. GI-GPx aktivieren. In einem Tierexperiment konnte diese genregulatorische Wirkung von Vitamin E auf die in vivo-Situation {\"u}bertragen werden. In Lebern von M{\"a}usen, deren Futter unterschiedliche Mengen von Vitamin E enthielt (Mangel-, Normal- und {\"U}berflussdi{\"a}t), wurde eine direkte Korrelation zwischen der alpha-Tocopherol-Konzentration und der Cyp3a11 mRNA-Expression nachgewiesen (Cyp3a11 ist das murine Homolog zum humanen CYP3A4). Entgegen der in vitro-Situation hatte gamma-Tocotrienol in vivo einen nur kaum nachweisbaren Effekt auf die Expression der Cyp3a11 mRNA, induzierte aber die Expression der alpha-TTP mRNA. Es konnte gezeigt werden, dass Vitamin E und sekund{\"a}re Pflanzeninhaltsstoffe Phase I- und Phase II-Enzyme transkriptionell regulieren k{\"o}nnen. Die Wirkungen des Vitamin E k{\"o}nnen sich allerdings nur entfalten, wenn die Vitamin E-Formen ausreichend vom K{\"o}rper aufgenommen werden. Gegenstand der Dissertation waren daher auch Untersuchungen zur Bioverf{\"u}gbarkeit (zellul{\"a}re Akkumulation und Metabolismus) verschiedener Vitamin E-Formen. Es konnte gezeigt werden, dass Unterschiede in der chemischen Struktur der Vitamin E-Formen deren zellul{\"a}re Akkumulation und Metabolisierung beeinflussen. Unter Ber{\"u}cksichtigung der Ergebnisse der Dissertation lassen sich protektive Wirkungen von antioxidativen Nahrungsinhaltsstoffen auch unabh{\"a}ngig von ihren antioxidativen Eigenschaften {\"u}ber die Induktion zelleigener Schutzsysteme, einschließlich der Phase I- und Phase II-Enzyme, erkl{\"a}ren. Die Induktion der zelleigenen Abwehr l{\"a}sst sich auch als adaptive Antwort (sog. "adaptive response") des Organismus gegen{\"u}ber zellsch{\"a}digenden Ereignissen betrachten.},
  subject      = {Vitamin E},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Nell2009,
  author    = {Nell, Sandra},
  title     = {Vitamin E und der vesikul{\"a}re Transport : Untersuchungen zu den genregulatorischen Funktionen von Vitamin E mittels Microarray- und real time PCR-Analysen in der Maus und funktionellen in vitro Assays in RBL-2H3 Zellen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-35710},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2009},
  abstract  = {Vitamin E wird immer noch als das wichtigste lipophile Antioxidanz in biologischen Membranen betrachtet. In den letzten Jahren hat sich jedoch der Schwerpunkt der Vitamin E-Forschung hin zu den nicht-antioxidativen Funktionen verlagert. Besonderes Interesse gilt dabei dem α-Tocopherol, der h{\"a}ufigsten Vitamin E-Form im Gewebe von S{\"a}ugetieren, und seiner Rolle bei der Regulation der Genexpression. Das Ziel dieser Dissertation war die Untersuchung der genregulatorischen Funktionen von α-Tocoperol und die Identifizierung α-Tocopherol-sensitiver Gene in vivo. Zu diesem Zweck wurden M{\"a}use mit verschiedenen Mengen α-Tocopherol gef{\"u}ttert. Die Analyse der hepatischen Genexpression mit Hilfe von DNA-Microarrays identifizierte 387 α-Tocopherol-sensitive Gene. Funktionelle Clusteranalysen der differentiell exprimierten Gene zeigten einen Einfluss von α-Tocooherol auf zellul{\"a}re Transportprozesse. Besonders solche Gene, die an vesikul{\"a}ren Transportvorg{\"a}ngen beteiligt sind, wurden gr{\"o}ßtenteils durch α-Tocopherol hochreguliert. F{\"u}r Syntaxin 1C, Vesicle-associated membrane protein 1, N-ethylmaleimide-sensitive factor and Syntaxin binding protein 1 konnte eine erh{\"o}hte Expression mittels real time PCR best{\"a}tigt werden. Ein funktioneller Einfluss von α-Tocopherol auf vesikul{\"a}re Transportprozesse konnte mit Hilfe des in vitro β-Hexosaminidase Assays in der sekretorischen Mastzelllinie RBL-2H3 gezeigt werden. Die Inkubation der Zellen mit α-Tocopherol resultierte in einer konzentrationsabh{\"a}ngigen Erh{\"o}hung der PMA/Ionomycin-stimulierten Sekretion der β-Hexosaminidase. Eine erh{\"o}hte Expression ausgew{\"a}hlter Gene, die an der Degranulation beteiligt sind, konnte nicht beobachtet werden. Damit schien ein direkter genregulatorischer Effekt von α-Tocopherol eher unwahrscheinlich. Da eine erh{\"o}hte Sekretion auch mit β-Tocopherol aber nicht mit Trolox, einem hydrophilen Vitamin E-Analogon, gefunden wurde, wurde vermutet, dass α-Tocopherol die Degranulation m{\"o}glicherweise durch seine membranst{\"a}ndige Lokalisation beeinflussen k{\"o}nnte. Die Inkubation der Zellen mit α-Tocopherol resultierte in einer ver{\"a}nderten Verteilung des Gangliosids GM1, einem Lipid raft Marker. Es wird angenommen, dass diese Membranmikrodom{\"a}nen als Plattformen f{\"u}r Signaltransduktionsvorg{\"a}nge fungieren. Ein m{\"o}glicher Einfluss von Vitamin E auf die Rekrutierung/Translokation von Signalproteinen in Membranmikrodom{\"a}nen k{\"o}nnte die beobachteten Effekte erkl{\"a}ren. Eine Rolle von α-Tocopherol im vesikul{\"a}ren Transport k{\"o}nnte nicht nur seine eigene Absorption und seinen Transport beeinflussen, sondern auch eine Erkl{\"a}rung f{\"u}r die bei schwerer Vitamin E-Defizienz auftretenden neuronalen Dysfunktionen bieten. Im zweiten Teil der Arbeit wurde die α-Tocopheroltransferprotein (Ttpa) Knockout-Maus als genetisches Modell f{\"u}r Vitamin E-Defizienz verwendet, um den Effekt von Ttpa auf die Genexpression und die Gewebeverteilung von α-Tocopherol zu analysieren. Ttpa ist ein cytosolisches Protein, das f{\"u}r die selektive Retention von α-Tocopherol in der Leber verantwortlich ist. Die Ttpa-Defizienz resultierte in sehr geringen α-Tocopherol-Konzentrationen im Plasma und den extrahepatischen Geweben. Die Analyse der α-Tocopherol-Gehalte im Gehirn wies auf eine Rolle von Ttpa bei der α-Tocopherol-Aufnahme ins Gehirn hin.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schoenheit2011,
  author    = {Sch{\"o}nheit, J{\"o}rg},
  title     = {A phagocyte-specific Irf8 gene enhancer establishes early conventional dendritic cell commitment},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-55482},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2011},
  abstract  = {Haematopoietic development is a complex process that is strictly hierarchically organized. Here, the phagocyte lineages are a very heterogeneous cell compartment with specialized functions in innate immunity and induction of adaptive immune responses. Their generation from a common precursor must be tightly controlled. Interference within lineage formation programs for example by mutation or change in expression levels of transcription factors (TF) is causative to leukaemia. However, the molecular mechanisms driving specification into distinct phagocytes remain poorly understood. In the present study I identify the transcription factor Interferon Regulatory Factor 8 (IRF8) as the specification factor of dendritic cell (DC) commitment in early phagocyte precursors. Employing an IRF8 reporter mouse, I showed the distinct Irf8 expression in haematopoietic lineage diversification and isolated a novel bone marrow resident progenitor which selectively differentiates into CD8α+ conventional dendritic cells (cDCs) in vivo. This progenitor strictly depends on Irf8 expression to properly establish its transcriptional DC program while suppressing a lineage-inappropriate neutrophile program. Moreover, I demonstrated that Irf8 expression during this cDC commitment-step depends on a newly discovered myeloid-specific cis-enhancer which is controlled by the haematopoietic transcription factors PU.1 and RUNX1. Interference with their binding leads to abrogation of Irf8 expression, subsequently to disturbed cell fate decisions, demonstrating the importance of these factors for proper phagocyte cell development. Collectively, these data delineate a transcriptional program establishing cDC fate choice with IRF8 in its center.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Mauri2014,
  author    = {Mauri, Marco},
  title     = {A model for sigma factor competition in bacterial cells},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-72098},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {167},
  year      = {2014},
  abstract  = {Bacteria respond to changing environmental conditions by switching the global pattern of expressed genes. In response to specific environmental stresses the cell activates several stress-specific molecules such as sigma factors. They reversibly bind the RNA polymerase to form the so-called holoenzyme and direct it towards the appropriate stress response genes. In exponentially growing E. coli cells, the majority of the transcriptional activity is carried out by the housekeeping sigma factor, while stress responses are often under the control of alternative sigma factors. Different sigma factors compete for binding to a limited pool of RNA polymerase (RNAP) core enzymes, providing a mechanism for cross talk between genes or gene classes via the sharing of expression machinery. To quantitatively analyze the contribution of sigma factor competition to global changes in gene expression, we develop a thermodynamic model that describes binding between sigma factors and core RNAP at equilibrium, transcription, non-specific binding to DNA and the modulation of the availability of the molecular components. Association of housekeeping sigma factor to RNAP is generally favored by its abundance and higher binding affinity to the core. In order to promote transcription by alternative sigma subunits, the bacterial cell modulates the transcriptional efficiency in a reversible manner through several strategies such as anti-sigma factors, 6S RNA and generally any kind of transcriptional regulators (e.g. activators or inhibitors). By shifting the outcome of sigma factor competition for the core, these modulators bias the transcriptional program of the cell. The model is validated by comparison with in vitro competition experiments, with which excellent agreement is found. We observe that transcription is affected via the modulation of the concentrations of the different types of holoenzymes, so saturated promoters are only weakly affected by sigma factor competition. However, in case of overlapping promoters or promoters recognized by two types of sigma factors, we find that even saturated promoters are strongly affected. Active transcription effectively lowers the affinity between the sigma factor driving it and the core RNAP, resulting in complex cross talk effects and raising the question of how their in vitro measure is relevant in the cell. We also estimate that sigma factor competition is not strongly affected by non-specific binding of core RNAPs, sigma factors, and holoenzymes to DNA. Finally, we analyze the role of increased core RNAP availability upon the shut-down of ribosomal RNA transcription during stringent response. We find that passive up-regulation of alternative sigma-dependent transcription is not only possible, but also displays hypersensitivity based on the sigma factor competition. Our theoretical analysis thus provides support for a significant role of passive control during that global switch of the gene expression program and gives new insights into RNAP partitioning in the cell.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Gomez2016,
  author    = {Gomez, David},
  title     = {Mechanisms of biochemical reactions within crowded environments},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-94593},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {vii, 112},
  year      = {2016},
  abstract  = {The cell interior is a highly packed environment in which biological macromolecules evolve and function. This crowded media has effects in many biological processes such as protein-protein binding, gene regulation, and protein folding. Thus, biochemical reactions that take place in such crowded conditions differ from diluted test tube conditions, and a considerable effort has been invested in order to understand such differences. In this work, we combine different computationally tools to disentangle the effects of molecular crowding on biochemical processes. First, we propose a lattice model to study the implications of molecular crowding on enzymatic reactions. We provide a detailed picture of how crowding affects binding and unbinding events and how the separate effects of crowding on binding equilibrium act together. Then, we implement a lattice model to study the effects of molecular crowding on facilitated diffusion. We find that obstacles on the DNA impair facilitated diffusion. However, the extent of this effect depends on how dynamic obstacles are on the DNA. For the scenario in which crowders are only present in the bulk solution, we find that at some conditions presence of crowding agents can enhance specific-DNA binding. Finally, we make use of structure-based techniques to look at the impact of the presence of crowders on the folding a protein. We find that polymeric crowders have stronger effects on protein stability than spherical crowders. The strength of this effect increases as the polymeric crowders become longer. The methods we propose here are general and can also be applied to more complicated systems.},
  language  = {en}
}