TY - JOUR A1 - Terao, Mineko A1 - Garattini, Enrico A1 - Romão, Maria João A1 - Leimkühler, Silke T1 - Evolution, expression, and substrate specificities of aldehyde oxidase enzymes in eukaryotes JF - The journal of biological chemistry N2 - Aldehyde oxidases (AOXs) are a small group of enzymes belonging to the larger family of molybdo-flavoenzymes, along with the well-characterized xanthine oxidoreductase. The two major types of reactions that are catalyzed by AOXs are the hydroxylation of heterocycles and the oxidation of aldehydes to their corresponding carboxylic acids. Different animal species have different complements of AOX genes. The two extremes are represented in humans and rodents; whereas the human genome contains a single active gene (AOX1), those of rodents, such as mice, are endowed with four genes (Aox1-4), clustering on the same chromosome, each encoding a functionally distinct AOX enzyme. It still remains enigmatic why some species have numerous AOX enzymes, whereas others harbor only one functional enzyme. At present, little is known about the physiological relevance of AOX enzymes in humans and their additional forms in other mammals. These enzymes are expressed in the liver and play an important role in the metabolisms of drugs and other xenobiotics. In this review, we discuss the expression, tissue-specific roles, and substrate specificities of the different mammalian AOX enzymes and highlight insights into their physiological roles. KW - metalloenzyme KW - molybdenum KW - mouse KW - drug metabolism KW - flavoprotein KW - xenobiotic KW - oxidase KW - oxygen radicals KW - iron-sulfur protein KW - aldehyde oxidase (AOX) KW - enzyme evolution KW - metal-containing enzyme KW - molybdenum cofactor (Moco) KW - molybdo-flavoenzyme KW - 2Fe-2S cluster KW - flavin adenine dinucleotide (FAD) Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.1074/jbc.REV119.007741 SN - 0021-9258 SN - 1083-351X VL - 295 IS - 16 SP - 5377 EP - 5389 PB - American Society for Biochemistry and Molecular Biology CY - Rockville ER - TY - JOUR A1 - Fedders, Ronja A1 - Muenzner, Matthias A1 - Weber, Pamela A1 - Sommerfeld, Manuela A1 - Knauer, Miriam A1 - Kedziora, Sarah A1 - Kast, Naomi A1 - Heidenreich, Steffi A1 - Raila, Jens A1 - Weger, Stefan A1 - Henze, Andrea A1 - Schupp, Michael T1 - Liver-secreted RBP4 does not impair glucose homeostasis in mice JF - The journal of biological chemistry N2 - Retinol-binding protein 4 (RBP4) is the major transport protein for retinol in blood. Recent evidence from genetic mouse models shows that circulating RBP4 derives exclusively from hepatocytes. Because RBP4 is elevated in obesity and associates with the development of glucose intolerance and insulin resistance, we tested whether a liver-specific overexpression of RBP4 in mice impairs glucose homeostasis. We used adeno-associated viruses (AAV) that contain a highly liver-specific promoter to drive expression of murine RBP4 in livers of adult mice. The resulting increase in serum RBP4 levels in these mice was comparable with elevated levels that were reported in obesity. Surprisingly, we found that increasing circulating RBP4 had no effect on glucose homeostasis. Also during a high-fat diet challenge, elevated levels of RBP4 in the circulation failed to aggravate the worsening of systemic parameters of glucose and energy homeostasis. These findings show that liver-secreted RBP4 does not impair glucose homeostasis. We conclude that a modest increase of its circulating levels in mice, as observed in the obese, insulin-resistant state, is unlikely to be a causative factor for impaired glucose homeostasis. KW - liver KW - retinoid-binding protein KW - glucose metabolism KW - insulin resistance KW - mouse KW - TTR Y1 - 2018 U6 - https://doi.org/10.1074/jbc.RA118.004294 SN - 1083-351X VL - 293 IS - 39 SP - 15269 EP - 15276 PB - American Society for Biochemistry and Molecular Biology CY - Bethesda ER - TY - JOUR A1 - Vignon-Zellweger, Nicolas A1 - Rahnenführer, Jan A1 - Theuring, Franz A1 - Hocher, Berthold T1 - Analysis of cardiac and renal endothelin receptors by in situ hybridization in mice JF - Clinical laboratory : the peer reviewed journal for clinical laboratories and laboratories related to blood transfusion N2 - Background: Endothelin-1 (ET-1) is a multifunctional peptide, which is implicated in the renal and cardiac physicology as well as in many pathologies of these systems. ET-1's actions take place after the activation of two receptors: ETA and ETB. The expression of these receptors may be modulated during the pathologic process. The analysis of the distribution and level of expression of the receptors in animal models is therefore crucial. Methods: We developed a protocol for non-radioactive in situ hybridization for the mRNA of the two endothelin receptors on paraffin-embedded tissue using digoxigenin-labeled RNA probes. Results: In heart and kidney, the staining was reliable and specific. In a mouse model for endothelin/nitric oxide imbalance, cardiac ETB expression was reduced. The distribution of the receptors was in accordance with the actual knowledge. Differences in cell specific expression are discussed. Conclusions: We developed a protocol for the in situ hybridization of the endothelin receptors in mice. Given that the endothelin system is implicated in the development of many diseases, we believe that this protocol may be useful for a number of future preclinical studies. KW - Endothelin-1 KW - endothelin receptors KW - in situ hybridization KW - mouse Y1 - 2012 U6 - https://doi.org/10.7754/Clin.Lab.2012.120216 SN - 1433-6510 VL - 58 IS - 9-10 SP - 939 EP - 949 PB - Clin Lab Publ., Verl. Klinisches Labor CY - Heidelberg ER - TY - THES A1 - Stolzenburg, Antje T1 - Bittergeschmacksrezeptoren des peripheren und zentralen Nervensystems T1 - Bitter taste receptors of the peripheral and central nervous system N2 - Der Bittergeschmack warnt den Organismus vor potentiell verdorbener oder giftiger Nahrung und ist somit ein wichtiger Kontrollmechanismus. Die initiale Detektion der zahlreich vorkommenden Bitterstoffe erfolgt bei der Maus durch 35 Bitterrezeptoren (Tas2rs), die sich im Zungengewebe befinden. Die Geschmacksinformation wird anschließend von der Zunge über das periphere (PNS) ins zentrale Nervensystem (ZNS) geleitet, wo deren Verarbeitung stattfindet. Die Verarbeitung der Geschmacksinformation konnte bislang nicht gänzlich aufgeklärt werden. Neue Studien deuten auf eine Expression von Tas2rs auch im PNS und ZNS entlang der Geschmacksbahn hin. Über Vorkommen und Aufgaben dieser Rezeptoren bzw. Rezeptorzellen im Nervensystem ist bislang wenig bekannt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Tas2r-Expression in verschiedenen Mausmodellen untersucht, Tas2r-exprimierende Zellen identifiziert und deren Funktionen bei der Übertragung der Geschmacksinformationen analysiert. Im Zuge der Expressionsanalysen mittels qRT-PCR konnte die Expression von 25 der 35 bekannten Bittergeschmacksrezeptoren im zentralen Nervensystem der Maus nachgewiesen werden. Die Expressionsmuster im PNS sowie im ZNS lassen darüber hinaus Vermutungen zu Funktionen in verschiedenen Bereichen des Nervensystems zu. Basierend auf den Ergebnissen der Expressionsanalysen war es möglich, stark exprimierte Tas2rs mittels In-situ-Hybridisierung in verschiedenen Zelltypen zu visualisieren. Des Weiteren konnten immunhistochemische Färbungen unter Verwendung eines genetisch modifizierten Mausmodells die Ergebnisse der Expressionsanalysen bestätigen. Sie zeigten eine Expression von Tas2rs, am Beispiel des Tas2r131-Rezeptors, in cholinergen, dopaminergen, GABAergen, noradrenergen und glycinerg-angesteuerten Projektionsneuronen sowie in Interneuronen. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen daher erstmals das Vorkommen von Tas2rs in verschiedenen neuronalen Zelltypen in weiten Teilen des ZNS. Dies lässt den Schluss zu, dass Tas2r-exprimierende Zellen potentiell multiple Funktionen innehaben. Anhand von Verhaltensexperimenten in genetisch modifizierten Mäusen wurde die mögliche Funktion von Tas2r131-exprimierenden Neuronen (Tas2r131-Neurone) bei der Geschmackswahrnehmung untersucht. Die Ergebnisse weisen auf eine Beteiligung von Tas2r131-Neuronen an der Signalweiterleitung bzw. -verarbeitung der Geschmacksinformation für eine Auswahl von Bittersubstanzen hin. Die Analysen zeigen darüber hinaus, dass Tas2r131-Neuronen nicht an der Geschmackswahrnehmung anderer Bitterstoffe sowie Geschmacksstimuli anderer Qualitäten (süß, umami, sauer, salzig), beteiligt sind. Eine spezifische „Tas2r131-Bittergeschmacksbahn“, die mit anderen potentiellen „Bitterbahnen“ teils unabhängige, teils überlappende Signalwege bzw. Verarbeitungsbereiche besitzt, bildet eine mögliche zelluläre Grundlage zur Unterscheidung von Bitterstoffen. Die im Rahmen dieser Arbeit entstandene Hypothese einer potentiellen Diskriminierung von Bitterstoffen soll daher in weiterführenden Studien durch die Etablierung eines Verhaltenstest mit Mäusen geprüft werden. N2 - Bitter taste warns the organism about potentially spoiled or toxic food and is thus an important control mechanism. The initial detection of numerous occurring bitter substances is done in mice by 35 bitter taste receptors (Tas2rs), located in tongue tissue. From the tongue the gustatory information is then passed via the peripheral (PNS) to the central nervous system (CNS), where it is processed. The processing of taste information couldn’t yet be clarified entirely. Recent studies point to an expression of Tas2rs also in the PNS and CNS along the taste transmission pathway. However, little is known concerning occurrence and functions of Tas2rs or Tas2r-expressing cells in the nervous system. In this work the Tas2r expression was examined in different mouse models, Tas2r-expressing cells were identified and their functions in transmission of taste information analyzed. Expression analyses using qRT-PCR showed an expression of 25 of the 35 known murine bitter taste receptors in the central nervous system. The expression patterns in the PNS and CNS suggests functions in different areas of the nervous system. Based on the results of the expression analysis it was possible to visualize highly expressed Tas2rs by in-situ-hybridization in various cell types. Furthermore, immunohistochemical staining using a genetically modified mouse model confirmed the results of the expression analysis. They showed an expression of Tas2rs, on the example of the Tas2r131 receptor, in the cholinergic, dopaminergic, GABAergic, noradrenergic and glycinerg-driven projection neurons and interneurons. The results of the present work show for the first time the presence of Tas2rs in different neuronal cell types in many parts of the CNS. This leads to the conclusion that Tas2r-expressing cells hold potentially multiple functions. Based on behavioral experiments in genetically modified mice, the possible taste function of Tas2r131-expressing neurons (Tas2r131 neurons) was studied. The results showed the involvement of Tas2r131 neurons in signal transduction and processing of gustatory information for a selection of bitter substances. Besides, the analyses show that Tas2r131 neurons aren’t involved in taste perception for another selection of bitter substances and taste stimuli of other qualities (sweet, umami, sour, salty). A specific "Tas2r131-bitter-pathway" which forms partly independent and partly overlapping signaling pathways or processing areas with other potential "bitter-pathways", provides a cellular basis for the distinction of specific bitter compounds. The resulting hypothesis of a potential discrimination of bitter substances should therefore be examined in further studies by establishing a behavioral test with mice. KW - Geschmack KW - Bittergeschmack KW - Bittergeschmacksrezeptoren KW - Tas2r KW - Verhaltensstudien KW - zentrales Nervensystem KW - peripheres Nervensystem KW - Neurone KW - Maus KW - taste KW - bitter taste KW - bitter taste receptors KW - Tas2rs KW - peripheral nervous system KW - central nervous system KW - neuron KW - behavioral experiments KW - expression analysis KW - mouse Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-92397 ER - TY - THES A1 - Festag, Matthias T1 - Weiterentwicklung eines in vitro Embryotoxizitätsassays : die Inhibierung der Differenzierung von murinen embryonalen Stammzellen zu Endothelzellen N2 - Substanzen der pharmazeutischen und chemischen Industrie müssen nach internationalen Richtlinien auf deren Toxizität gegenüber Mensch und Umwelt geprüft werden. Dazu gehören u. a. Prüfungen zur Vorhersage des embryotoxischen Potentials, die am lebenden Organismus durchgeführt werden. Mit dem Ziel die Anzahl der Tierversuche zu verringern, die notwendig sind um das toxikologische Profil einer Prüfsubstanz zu bestimmen, wurde der Embryonale Stammzelltest (EST) entwickelt. Als Grundlage des EST dienen embryonale Stammzellen (ES-Zellen) einer Zelllinie. ES-Zellen sind Zellen, die sich in der frühen embryonalen Entwicklung in die Zellen der Keimblätter entwickeln können. Daraus wiederum differenzieren die vielen verschiedenen, unterschiedlich spezialisierten Zelltypen des komplexen Organismus. Im EST wird die Konzentration einer Prüfsubstanz bestimmt, bei der die Differenzierung von ES-Zellen zu Herzmuskelzellen zu 50 % inhibiert wird. Zusätzlich wird die Konzentration der Prüfsubstanz bestimm°t, bei der 50 % der ES-Zellen (IC50D3) bzw. Fibroblastenzellen (IC503T3) absterben. Die allgemeine Toxizität ist damit von der spezifischen Toxizität der Prüfsubstanz auf die ES-Zellen und deren Differenzierung unterscheidbar. Die Parameter fliessen in ein biostatistisches Modell zur Prädiktion des embryotoxischen Potentials der Prüfsubstanzen ein. Es wurde ein Versuchsprotokoll entwickelt, wonach die ES-Zellen sich verstärkt zu Endothelzellen differenzieren. Die Endothelzellen, die im lebenden Organismus die Wand der späteren Blutgefässe, wie Venen und Arterien bilden, wurden mittels molekularbiologischer Methoden auf der RNA- und der Protein-Ebene nachgewiesen und quantifiziert. Verschiedene Zellkulturmethoden, Wachstumsfaktoren, als auch Wachstumsfaktorkonzentrationen wurden auf deren Vermögen die Differenzierung der ES-Zellen zu Endothelzellen zu induzieren, untersucht. Nach der Etablierung des Differenzierungsprotokolls wurden sieben Substanzen auf deren Vermögen geprüft, die Differenzierung von ES-Zellen zu Endothelzellen zu inhibieren. Die Endothelzellen wurden dabei über die Expression der RNA von zwei endothelzellspezifischen Genen quantifiziert. Im Vergleich dazu wurden die IC50D3 und die IC503T3 der Prüfsubstanz bestimmt, um eine Abschätzung des embryotoxischen Potentials der Prüfsubstanz zu ermöglichen. Die Ergebnisse zeigten, dass eine Abschätzung des embryotoxischen Potentials der sieben Prüfsubstanzen in nicht-, schwach- oder stark embryotoxisch vorgenommen werden konnte. Es ist zu schlussfolgern, dass der weiterentwickelte in vitro Embryotoxizitätsassay sensitiv und reproduzierbar ist. Mit der Verwendung von verschiedenen Differenzierungsendpunkten kann die Prädiktionskraft des Assays deutlich verbessert, und die Anzahl von Tierversuchen verringert werden. Durch die Verwendung von molekularbiologischen Markern kann der Assay einem Hochdurchsatzscreening zugängig gemacht werden und damit die Anzahl von Prüfsubstanzen deutlich erhöht werden. N2 - Compounds of the pharmaceutical and chemical industry need to be tested for their toxicological potential with regard to humans and environment following international guidelines. Tests for the prediction of the embryotoxic potential executed on living organisms are examples of these guidelines. In order to reduce the number of animal experiments necessary for the assessment of the toxicological profile of compounds the embryonic stem cell test (EST) was developed. Embryonic stem cells (ES-cells) of a cell line are used as the basis of the EST. ES-cells are cells which develop at the early embryonic development into cells of the germ layers. Out of these the many different specialized cell types of the complex organism can differentiate. With the EST this concentration of a test compound will be determined where a 50 % inhibition of the differentiation of ES-cells into cardiomyocytes can be detected. Additionally, the concentration of a test compound which is cytotoxic to 50 % of the ES-cells (IC50D3) and to 50 % of fibroblasts (IC503T3) will be determined. Therefore, general toxicity caused by the test compound on ES-cells and its differentiation can be distinguished from specific toxicity of the test compound. Determined parameters will be included into a biostatistical model for the subsequent predicition of the embryotoxic potential of test compounds. A protocol was developed whereby the differentiation of ES-cells into endothelial cells is induced. Endothelial cells which make up the walls of blood vessels, such as arteries and veins, were detected and quantified at the RNA and the protein level applying molecular biological methods. Different cell culture methods, growth factors and growth factor concentrations were studied for their ability to induce the differentiation of ES-cells into endothelial cells. Applying the developed differentiation protocol seven compounds were tested for their potential to inhibit the differentiation of ES-cells into endothelial cells. Endothelial cells were quantified by the RNA-expression of two endothelial-specific genes. In comparison to the expression levels the IC50D3 and the IC503T3 were determined in order to assess the embryotoxic potential of the test compound. The results showed that an assessment of the embryotoxic potential of the seven test compounds into non-, weakly- and strongly embroytoxic was possible. It can be concluded that the improved in vitro embryotoxicity assay is sensitive and reproducible. With the use of different differentiation endpoints the power of predicitivity of this assay can be significantly increased and the number of animal experiments can be reduced. With the application of molecular biological markers this assay can be applied as a high througput screening and therefore the number of test compounds can be strongly increased. T2 - Weiterentwicklung eines in vitro Embryotoxizitätsassays : die Inhibierung der Differenzierung von murinen embryonalen Stammzellen zu Endothelzellen KW - EST KW - Stammzelle KW - Maus KW - Endothelzelle KW - EST KW - stem cell KW - mouse KW - endothelial cell Y1 - 2004 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0001815 ER -