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Wer hat die Entwicklungsbiologie mit der Kristallographie verglichen?

Wer hat die Entwicklungsbiologie mit der Kristallographie verglichen?


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Ich muss den Namen eines Biologen des 19. Jahrhunderts herausfinden, der die Entwicklungsbiologie mit der Kristallographie verglich. Seine Idee war, dass Kristalle aus „Zellen“ (definierten molekularen Einheiten) gebildet werden, die sich zu Arrays verbinden. In lebenden Organismen sind Zellen miteinander verbunden, aber die Regeln, die die Strukturen bilden, ändern sich mit dem Wachstum des Organismus, insbesondere bei Tieren, weshalb wir verschiedene Organe haben. In beiden Fällen haben Sie Einheiten, die ungerichtet, aber nach Regeln zu Strukturen zusammenwachsen. Ich erinnere mich, dass ich von diesem Biologen durch einen Dokumentarfilm erfahren habe, der auch Illustrationen aus seinem Buch zeigte, das er zu diesem Thema geschrieben hat. Ich kann seinen Namen oder den seines Buches über eine Websuche nicht finden, weil er zu undeutlich ist und das nur mit den richtigen Begriffen funktionieren würde. Weiß jemand etwas darüber?


Die Idee, biologische Zellen und Kristalle zu vergleichen, bezieht sich hauptsächlich auf den deutschen Physiologen Theodor Schwann (1810-1882):

Seine Arbeit "Mikroskopische Forschungen über die Übereinstimmung in Struktur und Wachstum zwischen Tieren und Pflanzen, 1839" bezieht sich auf diese Idee.

Er glaubte, dass sich neue Zellen hauptsächlich außerhalb bereits vorhandener Zellen bilden, und wollte eine Analogie zur Kristallbildung.

eine andere Quelle:

Die Zelle ist die Einheit der Struktur, Physiologie und Organisation in Lebewesen. Die Zelle behält eine Doppelexistenz als eigenständige Einheit und als Baustein im Aufbau von Organismen. Zellen bilden sich durch Freizellbildung, ähnlich wie bei den Bildung von Kristallen (spontane Generation).

(andere verwandte Wissenschaftler sind Schleiden, Virchow, Müller).


Computerbiologie

Computerbiologie umfasst die Entwicklung und Anwendung datenanalytischer und theoretischer Methoden, mathematischer Modellierung und computergestützter Simulationstechniken zur Untersuchung biologischer, ökologischer, verhaltensbezogener und sozialer Systeme. [1] Das Feld ist breit definiert und umfasst Grundlagen in Biologie, angewandter Mathematik, Statistik, Biochemie, Chemie, Biophysik, Molekularbiologie, Genetik, Genomik, Informatik und Evolution. [2]

Computational Biology unterscheidet sich von Biological Computing, einem Teilgebiet der Computertechnik, bei dem Bioengineering und Biologie zum Bau von Computern verwendet werden.


Das Leben mit einer wissenschaftlichen Linse betrachten

Korrelation von Entwicklungsverläufen mit Transkriptom-Auslesung

Artikel in Nature, Vol. 2, No. 531, 31. März 2016, S. 637-641, „Der Übergang in der Mitte der Entwicklung und die Evolution von Tierkörperplänen“ Zusammenfassung des Artikels: Transkriptome von sich entwickelnden Tieren wurden mit den Übergängen in der Mitte der Entwicklung korreliert, wodurch eine molekulare Abbildung der Entwicklung Übergänge. Link zum Originalartikel: https://www.nature.com/articles/nature16994 Kategorie: Interessante wissenschaftliche Artikel, Entwicklungsbiologie, &hellip More

Die Wirkung des Phytobioms auf Pflanzenwachstum und Produktivität verstehen

Artikel in Scientific American, August 2017, S. 61-67, „Building a better Harvest“. Zusammenfassung des Artikels: Die Wirkung des Phytobioms, der Ansammlung von Mikroorganismen, Boden-, Klima- und Pflanzenpathogenen, die mit dem Pflanzenwachstum interagieren, auf die Produktivität von Nutzpflanzen wurde beschrieben. Die erhaltenen Daten weisen auf die Möglichkeiten hin, wie man die verschiedenen Facetten von Pflanzen- & Hellip Mehr Verständnis der Wirkung von Phytobiom auf Pflanzenwachstum und Produktivität

Phylogenetische Bäume verfolgen die evolutionäre Verwandtschaft von Genen und Proteinen

Der Baum des Lebens wird derzeit durch eine phylogenetische Analyse des 16S rRNA-Gens definiert, das tiefe evolutionäre Informationen über die Entwicklung verschiedener Arten auf der Erde birgt. Insbesondere ist es artenübergreifend hoch konserviert und besitzt dennoch eine ausreichende Variabilität, damit einzelne Arten durch unterschiedliche Sequenzen auf Genebene identifiziert werden können. Somit verfolgen &hellip More Phylogenetic Trees die evolutionäre Verwandtschaft von Genen und Proteinen

Rolle der aktivierenden Mutation bei der Potenzierung von Krebs

Artikel in Nature, Vol. 2, No. 539, 10. November 2016, S. 304, „Leukaemogenic effects of Ptpn11 activating mutations in the stem cell microenvironment“ Zusammenfassung des Artikels: Die Wirkung der postulierten aktivierenden Mutation Ptpn11 auf Leukämie wurde an genetisch veränderten Mäusen mit der Mutation untersucht. Link zum Originalartikel: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27783593 Kategorie: Krebs, Biochemie, Entwicklung & Hellip Mehr Rolle der aktivierenden Mutation bei der Potenzierung von Krebs

Einzelzell-RNA-Sequenzierung zum Verständnis der Abstammung von Krebszellen

Artikel in Nature, Vol. 2, No. 539, 10. November 2016, S. 309, „Single-cell RNA-seq support a developmental Hierarch in human oligodendroglioma“ Zusammenfassung des Artikels: Single cell RNA Sequencing of Cancer Cells from Human Oligodendroglioma zeigt hierarchischen Entwicklungspfad im Krebs auf und eröffnet damit die Technik zur Verwendung bei der Profilierung des Entwicklungsweges und der durchlaufenen Abstammungslinie &hellip Mehr Einzelzell-RNA-Sequenzierung zum Verständnis der Abstammungslinie von Krebszellen

Standardisierung der Nomenklatur in der Zellbiologie und den Biowissenschaften

Die Gebiete der Zellbiologie und der Biowissenschaften sind überschwemmt mit schwer zu merkenden Namen und Abkürzungen, die die Funktion der Proteine ​​oder ihrer Untereinheiten nicht identifizieren. Zum Beispiel das FEAR-Netzwerk im Bereich Zellbiologie. Daher habe ich mich gefragt, ob eine Form der Standardisierung von der führenden &hellip More Standardisierung der Nomenklatur in der Zellbiologie und den biologischen Wissenschaften eingeführt werden könnte

Makrophagen als Abgrenzer von Streifenmustern bei Zebrafischen

Perspektivischer Artikel in Science, Vol. 2, No. 355, Issue 6331, S. 1258-1259, „Makrophagen, ein Fernzwischenhändler“ Zusammenfassung des Artikels: Makrophagen sind Immunzellen, die ein Profil für fremde Viren und Zellen erstellen, die in einen vielzelligen Organismus eindringen, aber ihre unzähligen Eigenschaften und Rollen bei der zellulären Genese und Entwicklungsbiologie wird erst langsam verstanden mehr Makrophagen als Abgrenzer von Streifenmustern bei Zebrafischen


Leitbild

Die heutige Biologie deckt ein enormes Spektrum ab, von der Erforschung grundlegender zellulärer Prozesse bis hin zu Vorhersagen über den globalen Klimawandel. Dieses Spektrum ist jedoch nicht immer durchgängig: Zwar gibt es zahlreiche Belege dafür, dass sich Organismen an ihre natürliche Umgebung anpassen können, aber oft ist nicht klar, was die zugrunde liegenden genetischen, molekularen und Entwicklungsprozesse sind. Auch wenn wir die Komplexität von populationsgenetischen Ereignissen zunehmend schätzen, sind die zugrunde liegenden ökologischen Faktoren oft unklar. Eine große Schwierigkeit bei der Beantwortung dieser Fragen ergibt sich aus der Tatsache, dass viele dieser Prozesse auf unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Skalen ablaufen. Am MPI für Entwicklungsbiologie wollen wir diese unterschiedlichen Skalen überbrücken, indem wir grundlegende Aspekte der Mikroben-, Pflanzen- und Tierbiologie sowohl im Labor als auch in der Natur untersuchen. Dabei bedienen wir uns Ansätze, die von der Biochemie, Zell- und Entwicklungsbiologie bis hin zu evolutionärer und ökologischer Genetik, funktionaler Genomik und Computerbiologie reichen.


Wer hat die Entwicklungsbiologie mit der Kristallographie verglichen? - Biologie

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Editor’s Choice-Artikel basieren auf Empfehlungen der wissenschaftlichen Herausgeber von MDPI-Zeitschriften aus der ganzen Welt. Die Herausgeber wählen eine kleine Anzahl von kürzlich in der Zeitschrift veröffentlichten Artikeln aus, die ihrer Meinung nach für Autoren besonders interessant oder in diesem Bereich wichtig sind. Ziel ist es, eine Momentaufnahme einiger der spannendsten Arbeiten zu geben, die in den verschiedenen Forschungsbereichen der Zeitschrift veröffentlicht wurden.


Zentrum für Zell- und Entwicklungsbiologie

Das Zentrum für Zell- und Entwicklungsbiologie zielt darauf ab, die Moleküle und die molekularen Wechselwirkungen innerhalb von Zellen zu verstehen, die die Organellensysteme aufbauen, die grundlegende und spezialisierte Funktionen unterstützen, um das Schicksal und das Verhalten von Zellen zu kontrollieren. Dieses Zentrum untersucht, wie das Zellverhalten die normale Entwicklung steuert, einschließlich der Bildung und Erhaltung von Geweben und Organen. Forscher kombinieren biochemische, molekulare, zelluläre, genetische und quantitative Ansätze, um grundlegende biologische Prozesse in einer Reihe von Organismen zu untersuchen, darunter Fische, Fliegen, Säugetiere, Mikroben und Viren. Dieses Zentrum möchte seine zell- und entwicklungsbiologische Grundlagenforschung auch auf das Verständnis und die Behandlung menschlicher Krankheiten anwenden.

Der Prozess der gerichteten Zellbewegung ist von entscheidender Bedeutung für die menschliche Gesundheit, wie er beobachtet wird, wenn Immunzellen infiziertes Gewebe suchen oder metastasierende Krebszellen in neue Organe eindringen. Das Labor für Zell- und Gewebemorphodynamik unter der Leitung von Dr. Clare Waterman hat bahnbrechende Entdeckungen zu den komplexen und dynamischen mechanischen Wechselwirkungen zwischen Organellensystemen innerhalb von Zellen gemacht, die für eine gerichtete Bewegung erforderlich sind. Das Labor von Dr. Waterman stellte fest, dass die beiden Klassen von Zytoskelett-Polymeren – Mikrotubuli und filamentöses Aktin (f-Aktin) – sowohl direkte strukturelle Wechselwirkungen als auch regulatorische Wechselwirkungen aufweisen, die durch Rho GTPasen vermittelt werden analysieren systematisch die kritischen Merkmale dieser Interaktionen.

Die Bewegung von und innerhalb von Zellen ist grundlegend für das Leben, sei es bei der Entwicklung eines Organismus, der Abwehr von Infektionen, der Reparatur nach Verletzungen oder bei Krankheiten wie Krebs und Herzerkrankungen. Myosin wurde zuerst in der Skelettmuskulatur als ein für die Muskelkontraktion entscheidendes Motorprotein identifiziert. Zwei schwere und zwei leichte Kettenpaare umfassen dieses konventionelle Myosin (jetzt bekannt als Myosin II), das zu Filamenten polymerisiert, um mit Aktin zu interagieren und durch die Hydrolyse von ATP Kraft zu erzeugen. Das Labor für Zellbiologie wird von Dr. Edward Korn geleitet, der die Funktion und Regulation des Actomyosin-Systems in seinen verschiedenen Formen untersucht, seit er das erste unkonventionelle nicht-filamentöse Myosin, Myosin I (enthält nur eine einzige schwere Kette) entdeckt hat. , in den einzelligen Bodenprotozoen Acanthamoeba castellanii, vor etwa vierzig Jahren. Das Labor von Dr. Korn vereint die Werkzeuge der Biochemie und Zellbiologie, um sich auf drei Forschungsbereiche zu konzentrieren: die Rolle des Aktin-Zytoskeletts in Dictyostelium Fruchtkörperentwicklung, die molekularen Grundlagen der Regulation der Aktin-aktivierten ATPase-Aktivität in Myosin II und der Mechanismus der Assoziation von Myosin I mit Zellmembranen.

Das primäre Forschungsinteresse des Labors für Zellphysiologie unter der Leitung von Dr. Lois Greene liegt in der Bildung und dem Abbau von normalen und pathologischen Proteinkomplexen in der Zelle, wobei der Schwerpunkt auf der Rolle molekularer Chaperone liegt. Dr. Greene untersucht die Rolle molekularer Chaperone und ihrer Cofaktoren bei der Bildung von vesikulären Kompartimenten aus Clathrin-beschichteten Grübchen in der Zellmembran während der Endozytose. Sie hat ihren reichen Erfahrungsschatz in der Zellbiologie der Proteinfaltung und des Membrantransports eingesetzt, um die Mechanismen der Prionenbildung und -vermehrung zu entschlüsseln. Es wird jedoch immer klarer, dass viele neurodegenerative Erkrankungen – wie die Huntington-Krankheit, die amyotrophe Lateralsklerose (ALS) und andere, die mit einer durch genetische Mutationen initiierten abnormalen Proteinaggregation verbunden sind – eine Prionen-ähnliche Komponente bei ihrer Übertragung haben. Wenn solche Proteine ​​einmal fehlgefaltet sind, können sie eine Matrize für andere Proteine ​​zur Fehlfaltung bereitstellen. Darüber hinaus könnten diese falsch gefalteten Schablonen zwischen Zellen übertragen werden. Wenn es richtig ist, könnte ein solches kumulatives Modell der neurodegenerativen Übertragung teilweise den relativ späten Ausbruch dieser Krankheiten erklären.

Selbstsüchtige genetische Elemente verzerren ihr eigenes Übertragungsverhältnis, indem sie sich während der weiblichen Meiose bevorzugt in das Ei segregieren. Das Labor für Chromosomendynamik und Evolution unter der Leitung von Dr. Takashi Akera untersucht diese nicht-Mendelsche Übertragung egoistischer Elemente, die als meiotischer Antrieb bezeichnet wird. Meiotischer Antrieb hat erhebliche Auswirkungen auf Genetik, Evolution und Fortpflanzung, da egoistische Elemente Übertragungsverhältnisse und Allelfrequenzen in Populationen verzerren und die Gametenproduktion manipulieren. Das Labor von Dr. Akera verwendet das Eizellenmodell der Maus, um sowohl die zellbiologischen Grundlagen als auch die evolutionären Konsequenzen des meiotischen Antriebes aufzudecken.

Die Forschung im Developmental Neurobiology Laboratory unter der Leitung von Dr. Herbert M. Geller konzentriert sich auf das Verständnis der Mechanismen, die das axonale Wachstum und die Wegfindung während der neuralen Entwicklung steuern, sowie die Mechanismen, die die Regeneration nach einer Verletzung des Gehirns oder des Rückenmarks stimulieren. Die Entwicklung von Neuronen und die neuronale Reaktion auf Verletzungen werden durch Interaktionen zwischen Neuronen und dem zweiten großen Zelltyp des Nervensystems, Glia, beeinflusst. Die vorherrschenden Gliazellen im Zentralnervensystem, Astrozyten, bieten normalerweise eine günstige Umgebung für Neuronen, indem sie die neuronale Migration und das Auswachsen dendritischer und axonaler Prozesse während der Entwicklung fördern. Nach einer Verletzung werden Astrozyten jedoch reaktiv und bilden einen Großteil der Glianarbe, die sich um die Verletzungsstelle herum bildet und die Regeneration hemmt. Dr. Geller identifiziert die molekularen Mechanismen, die unter diesen unterschiedlichen Bedingungen am Werk sind. Sein ultimatives Ziel ist es, die neuronale Regeneration nach einer Verletzung zu fördern, indem er diese Veränderungen in Astrozyten verhindert, den Astrozyten permissive Moleküle hinzufügt oder Neuronen veranlasst, hemmende Hinweise zu ignorieren.

Viren sind Experten darin, den Wirt während ihres gesamten Lebenszyklus auf vielfältige und unterschiedliche Weise auszunutzen und zu manipulieren. Die Aufklärung dieser viralen Mechanismen bietet Einblicke in den viralen Lebenszyklus und Möglichkeiten für therapeutische Interventionen. Es kann auch Einblicke in den Lebenszyklus des Wirts geben und zelluläre Wege aufdecken, von denen wir nicht wussten, dass sie existieren, bis Viren gefunden wurden, die ihn ausnutzen. Unter Verwendung modernster bildgebender und spektroskopischer Technologien in Kombination mit neuartigen lipidomischen und proteomischen Ansätzen waren Untersuchungen im Labor für Wirt-Pathogen-Dynamik unter der Leitung von Dr. Nihal Altan-Bonnet führend beim Verständnis der Virus-Wirt-Schnittstelle und enthüllten neuartige Replikationen und Übertragungsmechanismen, die von vielen verschiedenen menschlichen Viren geteilt werden. Ihre Untersuchungen konzentrieren sich weitgehend auf das Verständnis der Rolle von Membranen und insbesondere von Lipiden im viralen Lebenszyklus.

Das Labor für Human-Endosymbiont-Medizin unter der Leitung von Dr. Neal Epstein konzentriert sich auf die weitere Analyse einer neuartigen Lebensform, die von unserem Labor als innerhalb einer Untergruppe fast aller kernhaltigen menschlichen Zellen identifiziert wurde und in den meisten Geweben isolierte Herde bildet. Dies unterscheidet sich von dem derzeit untersuchten Mikrobiom, das auf den Oberflächen von Zellen, auf der Haut und im Darmlumen existiert. Die Nukleinsäuresequenz, Physiologie und EM-definierte Morphologie des Endosymbionten zeigen, dass er einzigartig ist, ohne Homologe in GenBank oder der Literatur. Ein einzigartiger Antikörper zeigt, dass er in der menschlichen Eizelle vorhanden ist, was die vertikale Übertragung von der Mutter auf die Nachkommen ermöglicht, wie es für viele Endosymbionten bei Arthropoden Standard ist. Fakultativ frei lebend, ist es beweglich und kann mit einem fluoreszierenden Antikörper markiert werden, um sichtbar zu machen, wie es in menschliche Zellen in Primärkultur eindringt. Das Labor konzentriert sich auf seine weitere Charakterisierung und seine Rolle für die menschliche Gesundheit und Krankheit.

Als prototypische zelluläre Motorproteine ​​wandeln die meisten Myosine die Energie von ATP in Bewegung um. Kontraktile Muskel-Myosin-II-Proteine ​​sind am Herzschlag und an der Bewegung des Körpers beteiligt, während Nicht-Muskel-Myosin-II-Proteine ​​eine wesentliche Rolle bei der zellulären Bewegung, der Formregulierung und der Zellteilung spielen. Das Labor für Molekulare Kardiologie unter der Leitung von Dr. Robert S. Adelstein konzentriert sich auf die Rolle von nicht-muskulärem Myosin II (NM II) bei Entwicklung und Krankheit. Zu den Forschungsprojekten gehören: die Rolle von NM IIA bei der Spermatogenese, die Funktion von NM IIs in der Herzentwicklung, Verwendung von Whole Genomic Sequencing zur Untersuchung ursächlicher Gene für die Pentalogy of Cantrell Verständnis der Rolle von NM IIA beim Plattenepithelkarzinom NM II und der Mechanotransduktion und Untersuchung der Funktionen der Rbfox-Familie von RNA-bindenden Proteinen.

Die primären Forschungsinteressen des Molecular Cell Biology Laboratory unter der Leitung von Dr. John A. Hammer drehen sich um die Rolle von Motorproteinen und der Proteindynamik des Zytoskeletts bei der Steuerung der Motilität von Organellen und Zellen. Das Innere einer lebenden Zelle ist kein stiller Ort. Vom motorproteinabhängigen Transport von Organellen innerhalb der Zelle bis hin zu den Veränderungen der Gesamtzellform, die durch die Dynamik des Zytoskeletts angetrieben werden, hängt die normale Zellfunktion stark von der Bewegung ab. Dr. Hammers Labor verwendet zellbiologische, genetische, biochemische und biophysikalische Ansätze in Verbindung mit fortschrittlichen bildgebenden Verfahren, um die molekularen Wechselwirkungen zu untersuchen, die zu zellulären und intrazellulären Bewegungen führen, und um die funktionelle Bedeutung dieser Bewegungen im Kontext des Ganzen zu definieren Organismen. Kürzlich hat sich Dr. Hammer verstärkt auf das Verständnis der Rolle konzentriert, die die Proteindynamik des Zytoskeletts bei der Steuerung der richtigen Funktion bestimmter weißer Blutkörperchen, genannt T-Lymphozyten, spielt.

Das Labor für Molekulare Maschinen und Gewebearchitektur unter der Leitung von Dr. Nasser M. Rusan untersucht die Rolle von Zentrosomen während der Tierentwicklung. Das Zentrosom ist eine nicht membrangebundene Organelle, die als das wichtigste Mikrotubulus (MT)-Organisationszentrum der meisten tierischen Zellen dient.Zentrosomen haben die Funktion, die Zellpolarität zu initiieren und aufrechtzuerhalten, die Zellmigration zu steuern, intrazelluläre Ladungen zu lenken und andere Organellen richtig zu verteilen. Bei der Mitose oder Zellteilung sind Zentrosomen entscheidend für die genaue Konstruktion der mitotischen Spindel, um eine getreue Chromosomentrennung zu den beiden Tochterzellen zu gewährleisten. Daher ist es nicht verwunderlich, dass Defekte in der Zentrosomfunktion zu einer Vielzahl von Ausfällen auf zellulärer Ebene führen, die wiederum zu Gewebedefekten und vielen menschlichen Krankheiten führen. Das Labor zielt darauf ab, herauszufinden, wie Zentrosomen richtig aus ihren Einzelteilen aufgebaut sind und wie Zentrosomen in einer Vielzahl von Zelltypen funktionieren, um menschliche Krankheiten wie polyzystische Nierenerkrankung, Mikrozephalie und Krebs zu vermeiden.

Frühe Arbeiten im Labor für Molekulare Physiologie unter der Leitung von Dr. James R. Sellers konzentrierten sich auf die Regulierung der Myosin-II-Isoformen, die in glatten Muskel- und Nicht-Muskelzellen vorkommen. Myosine sind zelluläre Motorproteine. Als neue Myosin-Isoformen entdeckt wurden, verlagerte sich sein Interesse auch auf Studien dieser „unkonventionellen“ Myosine. Dr. Sellers hat sich auf die Untersuchung der Myosindiversität konzentriert, um bedeutsame molekulare Unterschiede zu verstehen, die zu unterschiedlichen Funktionen führen. Sein interdisziplinäres Labor vereint umfangreiche Erfahrungen in Bereichen wie Entwicklungsbiologie, Biochemie, Zellbiologie, Biophysik und Ingenieurwissenschaften und umfasst Untersuchungen von Systemen, die von Einzelmolekülen bis hin zu Fruchtfliegenmodellen reichen (Drosophila melanogaster).

Das selektive Recycling von Lipiden und Proteinen ist entscheidend für eine gesunde Zellfunktion. Viele Gene, die mit menschlichen Krankheiten in Verbindung stehen, kodieren für Komponenten der zellulären Maschinerie, die Lipide und Proteine ​​für den selektiven Transport entlang endozytischer Wege sortiert, was zum lysosomalen Abbau führt. Das Labor für Proteintransport und Organellenbiologie unter der Leitung von Dr. Rosa Puertollano versucht genau zu verstehen, wie Defekte im intrazellulären Transport – insbesondere in endosomalen und lysosomalen Signalwegen – zu menschlichen Krankheiten beitragen.

Das übergeordnete Ziel des Labors für Stammzell- und Neurovaskuläre Forschung unter der Leitung von Dr. Yoh-suke Mukouyama ist es, die molekulare Kontrolle der morphologischen Prozesse aufzudecken, die der verzweigten Morphogenese und Musterung des Gefäß- und Nervensystems zugrunde liegen. Diese Systeme haben mehrere anatomische und funktionelle Eigenschaften gemeinsam und sind in peripheren Geweben oft ähnlich gemustert. Diese Eigenschaften legen nahe, dass zwischen diesen beiden Netzwerken während der Gewebeentwicklung und der Homöostase eine gegenseitige Abhängigkeit besteht. Daher untersucht Dr. Mukouyama neuronale Einflüsse auf vaskuläre Verzweigungsmuster und vaskuläre Einflüsse sowohl auf die neuronale Führung als auch auf die Erhaltung neuraler Stammzellen. Vor kurzem hat er die Forschung des Labors auf die unerwartete Rolle von Gewebemakrophagen und Mikroglia bei der neuronalen und vaskulären Entwicklung ausgeweitet. Sein Labor nähert sich diesen Problemen mit einer Kombination aus hochauflösender Ganzmontage-Bildgebung, fortgeschrittenen genetischen Störungen und In-vitro-Organkulturtechniken.

Das Labor für Strukturelle Zellbiologie hat sich zum Ziel gesetzt, die molekularen Mechanismen zu verstehen, die spezialisierte Zellformen steuern, wie die von Neuronen, aktivierten Immunzellen oder Blutplättchen und bestimmten Krebszellen. Wir visualisieren die Schlüsselfaktoren, die unterschiedliche Zellmorphologien bestimmen, indem wir in situ zelluläre Kryo-Elektronentomographie in Kombination mit interdisziplinären Techniken wie Einzelpartikel-Kryo-EM, Röntgenkristallographie, in-vitro-Rekonstitution und Lichtmikroskopie verwenden.


Interdisziplinärer Ansatz

Diese Fortschritte sind das Ergebnis von Beiträgen von Wissenschaftlern aus vielen verschiedenen Bereichen. Physiker haben einen Großteil der Technologie bereitgestellt, beispielsweise die fortschrittlichen Elektronendetektoren, die die Geschwindigkeit und Empfindlichkeit moderner Kryo-EM-Geräte erhöht haben. Chemiker haben hellere Fluoreszenzsonden entwickelt, die Ziele länger beleuchten. Statistiker und Informatiker haben Bildverarbeitungs- und Analysetechniken verbessert. „Die Beschleunigung der Bildgebung ist durch diese unglaubliche Synergie zustande gekommen“, sagt Jennifer Lippincott-Schwartz, Zellbiologin am Janelia Research Campus des Howard Hughes Medical Institute in Ashburn, Virginia, die dazu beigetragen hat, den Grundstein für die Entwicklung der Superauflösung zu legen Mikroskopie mit Arbeiten in den 1990er Jahren zur Verwendung grün fluoreszierender Proteine ​​zur Visualisierung von Zelltransportwegen in lebenden Zellen 2 .

Mit diesen Mikroskopiewerkzeugen wurden viele Fortschritte erzielt. Lippincott-Schwartz und ihre Kollegen verwendeten beispielsweise eine Form der Lichtblatt-Fluoreszenzmikroskopie mit konfokaler Mikroskopie, um 3D-Farbaufnahmen der Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Arten von Organellen zu erfassen. „Wir konnten die Beziehungen zwischen sechs Arten von Organellen abbilden, wie schnell sie sich bewegten und welche Kontakte sie untereinander knüpften“, sagt Lippincott-Schwartz, dessen Paper 3 in . veröffentlicht wurde Natur im Jahr 2017. „Das ist wichtig, wenn man die Querkommunikation zwischen Organellen verstehen will, die derzeit eines der großen Interessen von Zellbiologen ist.“

Jennifer Lippincott-Schwartz demonstriert ein Mikroskop, das superauflösende Abbildungen ermöglicht. Bildnachweis: Matt Staley

Die zunehmende Verfügbarkeit dieser fortschrittlichen Techniken bietet Chancen für junge Zellbiologen. Am offensichtlichsten erhöht es die Zahl der Prozesse, die Zellbiologen untersuchen können. „Diese Techniken eröffnen enorme Perspektiven für die Art von Fragen, die wir beantworten können“, sagt Lippincott-Schwartz. Der Strukturbiologe David Barford vom MRC Laboratory of Molecular Biology in Cambridge, Großbritannien, hat Kryo-EM verwendet, um das Verständnis einiger der zellulären Mechanismen zu verbessern, die an der Mitose 4 beteiligt sind, einer Art der Zellteilung, die zur Bildung von zwei Tochterzellen mit die gleichen Chromosomen wie die Elternzelle. „Für akademische Wissenschaftler kann die Fähigkeit, Strukturen mit atomarer Auflösung mit Elektronenkryomikroskopie zu bestimmen, beim Design neuer Experimente und beim Testen biologischer Hypothesen sehr wichtig sein“, sagt er.

Barford fügt hinzu, dass die potenziellen Vorteile für Nachwuchsforscher, ein tiefes Verständnis der neuesten bildgebenden Verfahren zu erlangen, über die unmittelbaren Forschungsfragen hinausgehen könnten, die sie beantworten möchten. „Arzneimittelunternehmen interessieren sich immer mehr für die Elektronen-Kryomikroskopie, um die Strukturen von Proteinen und Wirkstoff-Targets zu bestimmen, daher könnte der Einstieg eine sehr gute Berufswahl sein“, sagt er. Barford glaubt auch, dass diese Techniken an Bedeutung gewinnen und ältere Techniken, die von Biologen verwendet werden, überholen werden. „Sie wird wahrscheinlich die Kristallographie auf dem Arbeitsmarkt ablösen.“

Es ist unmöglich, alle oder auch nur viele der neuesten Imaging-Tools zu beherrschen. Angehende Zellbiologen, die sie anwenden möchten, müssen sich entscheiden, ob sie sich auf eine bestimmte Technik spezialisieren oder Mitarbeiter finden, die dies für sie tun können (siehe „Meetings of minds“ für einige der in der Zellbiologie beliebten Konferenzen). Ridley, der die Rolle der Zellmigration bei der Krebsprogression untersucht, rät Doktoranden, alle sich ihnen bietenden Möglichkeiten zu nutzen, um einen Eindruck von den verschiedenen Techniken zu bekommen. „Ich würde jedem empfehlen, der ein PhD-Programm mit der Möglichkeit macht, Rotationen in verschiedenen Laboren durchzuführen und dafür Erfahrungen in verschiedenen Bildgebungsbereichen zu sammeln“, sagt sie. „Selbst wenn Sie zum Beispiel kein Experte für Elektronenmikroskopie werden, wird Ihnen die Arbeit in diesem Bereich für ein paar Monate ein Verständnis dafür vermitteln, was es kann und was nicht.“ Barford fügt hinzu, dass Forscher, die es ihren Mitarbeitern überlassen, ihre Bildgebung für sie zu erstellen, auf andere Weise ins Hintertreffen geraten. „Wenn Sie nur ein Benutzer und kein Entwickler werden, begrenzt dies Ihr zukünftiges Potenzial, durch die Entwicklung und Weiterentwicklung der Technologie einen Beitrag zu diesem Gebiet zu leisten.“

Treffen der Gedanken

Delegierte beim gemeinsamen Treffen der American Society for Cell Biology und der European Molecular Biology Organization im Jahr 2018. Credit: Paul Sakuma Photography

Symposien und Konferenzen sind gut, um Updates und Übersichten über ein Gebiet zu erhalten.

Forscher müssen sich oft entscheiden, ob sie zu breit angelegten oder zu spezialisierten Sitzungen gehen. Für diejenigen, die einen Überblick über den Stand des Fachgebiets suchen, ist das gemeinsame Treffen der American Society for Cell Biology und der European Molecular Biology Organization die mit Abstand größte jährliche Zusammenkunft von Zellbiologen weltweit. Etwa 6.000 Menschen werden in diesem Jahr vom 7. bis 11. Dezember in Washington DC erwartet. Die zu behandelnden Themen werden breit gefächert sein, einschließlich neuer Themen wie nicht-konventionelle Modellorganismen, Computermodellierung und synthetische Biologie.

Bruce Stillman, President und Chief Executive des Cold Spring Harbor Laboratory in New York, wird den Keynote-Vortrag über seine Arbeiten zur Chromosomenduplikation in Zellen halten. Es wird eine Vielzahl von Symposien, Workshops, Postersessions und Special-Interest-Sessions geben. Am Tag vor dem Haupttreffen findet eine ganztägige Sitzung zum Thema Karriere und berufliche Entwicklung für Akademiker sowie ein eintägiger Mini-Biotech-Kurs statt, in dem die Teilnehmer erfahren, wie wissenschaftliche Entdeckungen in biowissenschaftliche Unternehmungen umgewandelt werden. Andere Sitzungen werden Karrieren in der gemeinnützigen Wissenschaftsvertretung, Wissenschaftspolitik, Öffentlichkeitsarbeit, wissenschaftliches Infrastrukturmanagement und Laborforschung in der Industrie behandeln.

Es gibt viele andere Möglichkeiten für Forscher, die tiefer in einen bestimmten Zweig der Disziplin eintauchen möchten. Ein Symposium namens Seeing is Believing beispielsweise bringt die Entwickler modernster bildgebender Verfahren mit denen, die sie im Labor anwenden, zusammen. Dieses Treffen zog bei seiner letzten Veranstaltung im Oktober dieses Jahres im European Molecular Biology Lab in Heidelberg, Deutschland, rund 400 Teilnehmer an. Es gab Sitzungen zu den neuesten Werkzeugen und Methoden, die die Fähigkeiten von Forschern zur Visualisierung von Proteinen, Proteinkomplexen, Organellen, Zellen, Geweben, Organen und ganzen Organismen transformieren.

Einer der Vorteile der Bildgebung für Lippincott-Schwartz ist ihre Reinheit als empirische Methode zur Wissensgewinnung. „Bei der Bildgebung beobachten Sie zuerst, generieren dann Hypothesen und entwerfen dann Ansätze zum Testen Ihrer Hypothesen. Es ist der perfekte Weg, um die wissenschaftliche Methode zu erfüllen.“ Sie fügt hinzu, dass die Verbreitung fortschrittlicher Werkzeuge die Mikroskopie als Schwerpunkt für Zellbiologen noch attraktiver gemacht habe. „Dies kann die Bildgebung zu einer sehr kreativen Richtung machen“, sagt sie.

Natur 575, S91-S94 (2019)

Dieser Artikel ist Teil des Nature Career Guide: Zellbiologie, einer redaktionell unabhängigen Beilage. Auf den Inhalt haben die Inserenten keinen Einfluss.


34. Jahrestagung der Gesellschaft für kraniofaziale Genetik und Entwicklungsbiologie

Dieser Artikel ist eine Einführung in aktive Forschungsgebiete der kraniofazialen Genetik und Entwicklungsbiologie, wie sie durch den begleitenden Artikel von Dr. Brian Hall in dieser Ausgabe der AJMG (Halle BK 2012. AJMG XX) und die Veröffentlichung der vorgestellten Abstracts in dieser Ausgabe hervorgehoben werden als Vorträge oder Poster auf der 34. Jahrestagung der Society of Craniofacial Genetics and Developmental Biology (SCGDB). Das von der Fakultät für Zahnmedizin der McGill University veranstaltete Treffen fand im Oktober 2011 in Montreal, Quebec, Kanada, statt. Die Gesellschaft traf sich in Verbindung mit dem Internationalen Kongress für Humangenetik-American Society of Human Genetics. Klinische kraniofaziale Dysmorphologie war das Thema der wissenschaftlichen Sitzungen, die von eingeladenen Referenten gehalten wurden.

Die SCGDB ist eine internationale Organisation, die 1975 als Society of Craniofacial Genetics gegründet wurde. Im Jahr 2011 wurde der Name der Gesellschaft um Entwicklungsbiologie erweitert, um die enge, aber hierarchische Integration zwischen Genetik und Entwicklung/Embryogenese widerzuspiegeln. Die Ziele der Gesellschaft sind die Förderung des Verständnisses, der Forschung und der interdisziplinären Kommunikation in Bezug auf die kraniofaziale Genetik und Entwicklungsbiologie sowie die Anwendung der Ergebnisse der Grundlagenforschung und der klinischen Forschung auf die Versorgung und das Management von Menschen mit kraniofazialen Problemen. (http://craniofazialgenetics.org/index.php?section=ABOUT+US für detaillierte Ziele).

Die Gesellschaft ist enorm aktiv, um ihre Ziele zu verfolgen. Um auf die Arbeit derer aufmerksam zu machen, die zur Weiterentwicklung der Gesellschaft beitragen und dazu beitragen, wurden 2011 zwei Preise für Doktoranden für herausragende Forschungsleistungen vergeben. Die erste bestand darin, die bedeutenden Beiträge von Dr. Geoffrey Sperber zur kraniofazialen Genetik, Entwicklungsbiologie und der Gesellschaft anzuerkennen. Dem Status von Geoff auf diesem Gebiet und seiner Rolle in der Gesellschaft angemessen, wurde der „Geoffrey Sperber Award for Excellence in Craniofacial Research“ auf dem Treffen in Montreal verliehen. Zohreh Khavandgar von der Fakultät für Zahnmedizin der McGill University erhielt diese Auszeichnung für ihre Forschung zu Mechanismen der Knochenmineralisierung. Eine zweite Auszeichnung, der genesis Award for Excellence in Craniofacial Research, großzügig gefördert von der Zeitschrift Genesis wurde von Christopher Percival für seine Forschung zur Knochenmineraldichte in einem Mausmodell für das Beare-Stevenson-Cutis-Gyrata-Syndrom gewonnen.

Das Jahrestreffen 2012 der SCFDB findet am 5. November in San Francisco in Verbindung mit dem Jahrestreffen der American Society of Human Genetics (ASHG) vom 6. bis 10. November statt (http://www.ashg.org .). ). Markieren Sie Ihren Kalender und beobachten Sie die SCGDB- und ASHG-Websites für Details.

Abstracts der 34. Jahrestagung der Society of Craniofacial Genetics and Developmental Biology (SCGDB) in Montreal, Quebec am 11. Oktober 2011

Vererbte Netzhauterkrankungen: Hoffnung auf Behandlung

1 Lady Davis Institute, Jewish General Hospital, Department of Human Genetics, McGill University, Montreal, Quebec, Kanada

Vererbte Netzhauterkrankungen können grob in Entwicklungsdefekte und Netzhautdegenerationen eingeteilt werden. Ich werde einen kurzen Überblick über diese Bedingungen geben und mich insbesondere auf unser derzeitiges Verständnis der Mechanismen konzentrieren, die dem Tod von Photorezeptoren bei ererbten Degenerationen zugrunde liegen. In unserer Arbeit zu diesen Krankheiten beschäftigen wir uns mit zwei grundlegenden Fragen: Erstens, warum sterben die Neuronen? Und zweitens, wie kommt es, dass sie jahrzehntelang vollkommen normal funktionieren können und dennoch vom Tod bedroht sind? Sind sie krank? Welche biochemischen Veränderungen resultieren aus der Mutation und welche schließlich die Zellen töten? Einige Einsichten in diese schwierigen Fragen wurden in den letzten zehn Jahren von vielen Gruppen gewonnen (Übersicht in Bramall et al. [2010]). Außerdem werde ich spannende Fortschritte bei der Behandlung erblicher Netzhauterkrankungen, sowohl bei der Zellersatztherapie als auch bei der Gentherapie, besprechen. In klinischen Studien der Phase 1 scheint die Gentherapie wirksam gewesen zu sein, um die Erblindung von mindestens einer Netzhautdegeneration teilweise zu korrigieren, und die Zellersatztherapie in Mausmodellen der Netzhautdegeneration ist sehr vielversprechend. Abschließend werde ich über neue Erkenntnisse zur Rolle eines Transkriptionsfaktor-Gens berichten, Prdm8, in der Netzhautentwicklung. Der Funktionsverlust dieses Gens führt zu einem virtuellen Fehlen von Bipolarzellen, den wichtigsten Interneuronen in der Netzhaut, und auch zu faszinierenden neuromuskulären Anomalien [Ross et al., 2011].

Teilweise unterstützt durch Zuschüsse der Canadian Institutes of Health Research und der Macula Vision Research Foundation.

Bramall AN, Wright AF, Jacobson SG, McInnes RR. 2010. Die genomischen, biochemischen und zellulären Reaktionen der Netzhaut bei erblichen Photorezeptordegenerationen und Perspektiven für die Behandlung dieser Erkrankungen. Annu Rev. Neurosci 33:441–472.

Ross SE, McCord AE, Jung C, Atan D, Mok SI, Hemberg M, Kim TK, Salogiannis J, Hu L, Cohen S, Lin Y, Harrar D, McInnes RR, Greenberg ME. 2012. Bhlhb5 und prdm8 bilden einen Repressorkomplex, der am Aufbau neuronaler Schaltkreise beteiligt ist. Neuron. Jan. 2673(2):292–303.

Was kann man von fetalen Fazies lernen: Ist das ein Hinweis auf die Diagnose?

1 Abteilung für Orthopädische Chirurgie, Humangenetik und Geburtshilfe und Gynäkologie, David Geffen School of Medicine, UCLA, Los Angeles, Kalifornien

Verbesserungen des pränatalen fetalen Ultraschalls basierend auf technologischen Fortschritten haben über das gesamte Gestationsalter hinweg zu überlegenen Bildern vieler Organsysteme geführt. Dies gilt insbesondere für die fötale Fazies. Ultraschall kann sowohl die knöchernen Strukturen als auch die Weichteilkonturen beurteilen. Absolute Messungen des Orbitaldurchmessers, des Philtrums und des Unterkiefers können eindeutige Hinweise auf Hypo- und Hypertelorismus, abnorme Philtrums und Mikrognathie geben. Das Erkennen gut beschriebener kraniofazialer Erkrankungen kann auf die Fetalperiode, also bereits im frühen zweiten Trimester, übertragen werden. Abnormale kraniofaziale Befunde können in der Gruppe der Skelettdysplasie-Erkrankungen, der Kraniosynostose-Erkrankungsgruppe und der Gaumenspalten- / Lippen-Gaumen-Syndrome leicht erkannt werden. Die Bestimmung der Konstellation auffälliger Gesichtsbefunde kann den Pränatalgenetikern helfen, Differenzialdiagnosen, einschließlich der Erkennung neuer Erkrankungen, zu lenken. Diese Diagnosen können dann anhand von Auffälligkeiten in anderen Organsystemen sowie mit Hilfe der molekularen Diagnostik verfeinert werden, um die ursächlichen Mechanismen zu identifizieren.

Klinischer Zugang zum Kind mit Spalt- oder kraniofazialen Anomalien

1 Abteilung für Genetik, Abteilung für Pädiatrie, University of California, San Diego und Rady Children's Hospital, San Diego, Kalifornien

Gesichtsspalten und andere kraniofaziale Anomalien (CFA) stellen eine Gruppe von Geburtsfehlern dar, die sowohl pathogen als auch ätiologisch heterogen sind. Hinsichtlich der Pathogenese können CFAs in Missbildungen, Deformationen, Störungen oder Dysplasien eingeteilt werden. Fehlbildungen ändern sich im Laufe der Zeit nicht. Die meisten sind auf multifaktorielle Vererbung zurückzuführen und die Behandlung ist in der Regel chirurgisch. Deformationen haben das Potenzial, sich mit der Zeit und posturalen Interventionen zu verbessern. Störungen treten nicht wieder auf, aber die Behandlung ist chirurgisch. Das veränderte Wachstumspotenzial von Dysplasien wirft Bedenken hinsichtlich des Fortschreitens und der Entwicklung von Neoplasien im Laufe der Zeit auf.

In Bezug auf die Ätiologie sind CFAs das Ergebnis von genomischen Veränderungen (Dosierungsungleichgewicht mit Gewinn oder Verlust von Gengruppen), genetischen Veränderungen (auf der Ebene der DNA selbst), Umweltfaktoren oder der Interaktion von Umweltfaktoren mit einer bestimmten genetischen Hintergrund, der eine Person für einen bestimmten CFA gefährdet. Der klinische Ansatz beginnt mit der Definition der Pathogenese der spezifischen kraniofazialen Anomalie (z eine Mutation in vorschlagen SHH eine Vorgeschichte von schlecht eingestelltem Diabetes und das Vorhandensein einer sakralen Agenesie könnten auf eine diabetische Embryopathie hinweisen).

Genetische Regulation der Knochenmineralisierung der extrazellulären Matrix

1 Medizinische Fakultät und Fakultät für Zahnmedizin, McGill University, Montreal, Quebec, Kanada

Die Mineralisierung der extrazellulären Matrix (ECM) von Wirbeltierknochen ist ein physiologischer Prozess. Im Gegensatz dazu ist die Weichteilmineralisierung ein pathologischer Zustand. Die Initiierung der ECM-Mineralisierung erfordert ein Gerüst aus fibrillären Proteinen wie Kollagen oder Elastin, in dem Kerne von kritischer Größe aus Calciumsalzen und anorganischem Phosphat ausfallen und stabil werden. Diese Niederschläge wachsen später und reifen zu Hydroxyapatitkristallen. Obwohl in vielen Weichgeweben geeignete Gerüstproteine ​​vorhanden sind, mineralisieren ECMs in diesen Geweben interessanterweise normalerweise nicht. Es gibt zwei Möglichkeiten, die dieses Phänomen erklären können. Zum einen ist es möglich, dass in diesen Weichteilen ein Aktivator der Mineralisation fehlt und zum anderen, dass die Weichteilmineralisation durch die Anwesenheit von Mineralisationsinhibitoren aktiv verhindert wird. Letzteres wird inzwischen in mehreren Schlüsselstudien als wahrscheinlichste Erklärung identifiziert. Tatsächlich ist das Fehlen oder Entfernen von Mineralisierungsinhibitoren eine Voraussetzung für die Initiierung der Mineralisierung in der Knochenmikroumgebung. Wir lieferten genetische Beweise dafür, dass die Knochenmineralisierung zumindest teilweise durch die Matrixzusammensetzung und durch die enzymatische Entfernung von Pyrophosphat, einem allgegenwärtigen niedermolekularen Mineralisierungsinhibitor aus der Knochen-ECM, erklärt werden kann. Vor kurzem haben wir eine lokale Rolle von Sphingomyelin-Phosphodiesterase 3 (SMPD3), einem lipidmetabolisierenden Enzym, bei der Knochenmineralisierung nachgewiesen. Eine Deletionsmutation in Smpd3 führt bei Mäusen zu schwerer Skelettdysplasie. Unsere genetischen In-vivo-Experimente legen nahe, dass die enzymatische Aktivität von SMPD3 für eine normale Knochenmineralisierung und Skelettentwicklung notwendig ist.

Unterkiefermodule für Säugetiere: 20 Jahre seit dem „Atchley-Hall“-Modell

1 Department of Biology, Dalhousie University, Halifax, Nova Scotia, Kanada

Es ist 20 Jahre her, dass Atchley und Hall [1991] ein Modell für die Entwicklung und Evolution komplexer morphologischer Strukturen veröffentlicht haben, das den Unterkiefer (dentary) von Säugetieren als beispielhafte anatomische Struktur verwendet. Eingeschlossen in das Modell war die Entwicklung des Konzepts der Modularität der Morphologie, Modulen, die aus Aggregationen (Kondensationen) von Zellen bestehen, die die primäre Ressource für die Entwicklung einzelner Knochen oder Knorpel sind. In diesem ersten einer Reihe von Präsentationen/Artikeln zur Überprüfung des Modells untersuche ich unser derzeitiges Verständnis der zellulären Module des Mauszahns. Das Modell von 1991 postulierte, dass der Zahnersatz aus sechs Zellkondensationen von Neuralleisten-abgeleiteten Zellen entstand. Vier waren skelettogen, bildeten den Ramus und die drei Fortsätze des Zahnes. Zwei waren odontogen und bildeten die Schneide- und Backenzähne und den dazugehörigen Alveolarknochen. Spätere Studien zeigen, dass eine einzige skeletogene Einheit den Knochen des Ramus und die Angular-, Kondylen- und Koronoidfortsätze bildet. Bei Mäusen sind die distalen Knorpel dieser Fortsätze sekundär und stammen aus dem Periost. Bei Ratten und Menschen sind diese Knorpel Sesamoide, die in getrennten Verdichtungen außerhalb des Zahns entstehen. Somit wird die einzelne osteochondrogene Kondensation bei Mäusen bei Ratten und Menschen durch vier Zellpopulationen repräsentiert, eine osteogene und drei sesamoide (chondrogene) Kondensationen. Die Bedeutung dieser Unterschiede für unser Verständnis der zellulären und molekularen Mechanismen, die der mandibulären Entwicklung zugrunde liegen, und für die Anwendung von Studien anderer Säugetierarten auf die menschliche kraniofaziale Entwicklung wird dokumentiert und diskutiert.

Unterstützt von NSERC of Canada (A5056).

Atchley WR, Halle BK. 1991. Ein Modell für die Entwicklung und Evolution komplexer morphologischer Strukturen. Biol Rev Camb Philos Soc 66:101–157.

GWAS Follow-Up Mutationsscreen und Expressionsanalyse implizieren ARHGAP29 als neuartiges Kandidatengen für nicht-syndromale Lippen-Kiefer-Gaumen-Spalte

Elizabeth J. Leslie 1 , M. Adela Mansilla 1 , Leah C. Biggs 1 , Kristi Schuette 1 , Steve Bullard 2 , Tian-Xiao Zhang 3 , Margaret Cooper 4 , Martine Dunnwald 1 , Andrew C. Lidral 2 , Mary L. Marazita 4 , Terri H. Beaty 3 , Jeffrey C. Murray 1

1 Abteilung für Pädiatrie, University of Iowa, Iowa City, Iowa

2 Abteilung für Kieferorthopädie, University of Iowa, Iowa City, Iowa

3 Abteilung für Epidemiologie, School of Public Health, Johns Hopkins University, Baltimore, Maryland

4 Center for Craniofacial and Dental Genetics, Department of Oral Biology, School of Dental Medicine, University of Pittsburgh, Pittsburgh, Pennsylvania

Die nicht-syndromale Lippen-Kiefer-Gaumenspalte (NSCL/P) ist ein häufiger Geburtsfehler mit komplexer Ätiologie. Genomweite Assoziationsstudien haben erfolgreich neue Loci identifiziert, die mit NSCL/P assoziiert sind, einschließlich eines in der Nähe des ABCA4 Gen, Mutationen, bei denen mehrere Netzhauterkrankungen verursacht werden. Weder Expressionsanalyse noch Mutationsscreening unterstützen eine Rolle für ABCA4 in der Ätiologie von NSCL/P, also untersuchten wir das benachbarte Gen, ARHGAP29, das für das Rho GTPase aktivierende Protein 29 kodiert. ARHGAP29 hat eine bevorzugte Aktivität gegenüber RhoA, das viele Funktionen in Bezug auf zelluläre Form, Bewegung und Proliferation hat, die alle für die kraniofaziale Entwicklung entscheidend sind. Die Expressionsanalyse mit einer Maus zeigte, dass Archgap29 ist im Epithel und Mesenchym der medialen und lateralen Nasenfortsätze und der mandibulären Fortsätze bei E10.5 und im oralen und medialen Randepithel und palatinalen Mesenchym bei E14.5 vorhanden. Sequenzierung von ARHGAP29 bei 962 Personen mit NSCL/P und 972 nicht verwandten Kontrollen aus den Philippinen und den USA ergaben sich eine Nonsense-, eine Frameshift- und 14 Missense-Varianten, die in Fällen überrepräsentiert sind (P = 0,03). Wir haben den am häufigsten assoziierten SNP (rs560426) in der Nähe getestet ABCA4 und ARHGAP29 für genetische Interaktion mit anderen Kandidatengenen, Identifizierung einer möglichen Interaktion mit IRF6 (rs2235371 P = 0,04). Diese Interaktion wird durch eine reduzierte Expression von Arhgap29 im oralen Epithel von an . unterstützt Irf6-null Maus, was auf einen neuen Weg der Spaltung unter Beteiligung des Transkriptionsfaktors hindeutet IRF6 Interaktion mit dem Rho-Weg über ARHGAP29. Die Kombination aus genomweiter Assoziation, seltenen kodierenden Sequenzvarianten, kraniofazialer Expression und Interaktionen mit einem bekannten Spaltgen unterstützt eine Rolle für ARHGAP29 in NSCL/P.

Unterstützt von NIH DE08559 und DE020057.

Autosomal dominante multiple Geburtszähne mit selektiver Zahnagenesie

John M. Graham Jr 1 , Nancy Kramer 1 , Vincent Funari 1 , Ophir Klein 2 , Kerstin Seidel 2 , Piranit Kantaputra 3 , Kent D. Taylor 1

1 Medical Genetics Institute, Cedars Sinai Medical Center, Los Angeles, Kalifornien

2 Department Orofaziale Wissenschaften, University of California, San Francisco, Kalifornien

3 Fakultät für Zahnmedizin, Chiang Mai University, Chiang Mai, Thailand

Wir berichten über eine 5-Generationen-Familie mit autosomal dominanten multiplen Geburtszähnen, gefolgt von einer selektiven Zahnagenesie, die nicht mit nicht-dentalen Merkmalen assoziiert ist. Geburtszähne sind normalerweise ein sporadischer Einzelbefund bei einem ansonsten normalen Säugling. Familiäres Auftreten ist selten, wurde aber als autosomal-dominant beschrieben. Die autosomal-dominante Agenesie der Zähne kann durch Mutationen im Homöobox-Gen verursacht werden MSX1. Andere Familien mit autosomal-dominanter Oligodontie haben Mutationen in PAX9, und eine selektive Agenesie nur der bleibenden Zähne wurde mit 10q11.2-q21 in Verbindung gebracht. Eine Familie mit isolierter X-chromosomaler selektiver Zahnagenesie resultierte aus Mutationen EDA. Mutationen in WNT10A wurden mit isolierter Hypodontie in Verbindung gebracht. Die genetische Grundlage für isolierte Geburtszähne ist unbekannt. DNA von 28 Familienmitgliedern wurde auf dem Illumina OMNI-Express-Chip unter Verwendung von 733.120 SNPs analysiert und auf ein etwa 2 Mb-Segment auf Chromosom 1q36.11 mit einem LOD-Score von 2,97 bei 23,8–25,8 Mb (GRCh37/hg19 MERLIN) kartiert. Durch die Aufteilung des Stammbaums in drei 3-Generationen-Familien wurde eine Assoziationsregion gefunden zwischen LOC284632 und GRHL3 (ElternTDT, P = 0,005 für rs11249039, rs11249045 oder rs7526505). GRHL3 ist ein Gen, das ausschließlich im Oberflächenektoderm von Drosophila exprimiert wird, wo es eine wesentliche Rolle bei der Bildung der Kutikula spielt. Ausdruck der Maus Grhl3 Gen wird in ektodermal abgeleiteten Geweben einschließlich des Mundepithels gefunden. Die Sequenzierung der Assoziationsregion ist im Gange und experimentelle Modelle werden entwickelt, um die Hypothese zu testen, dass Variationen in der Regulation dieses Gens eine Rolle bei diesem Phänotyp spielen könnten.

Ist der kraniofaziale Phänotyp ausreichend, um FGFR-bedingte Kraniosynostose-Syndrome zu charakterisieren?

Yann Heuzé 1 , Neus Martínez-Abadías 1 , Jennifer M. Stella 1 , Federico Di Rocco 2 , Corinne Collet 3 , Gemma García Fructuoso 4 , Mariana Alamar 4 , Lun-Jou Lo 5 , Simeon A. Boyadjiev 6 , Joan T. Richtsmeier 1

1 Institut für Anthropologie, Pennsylvania State University, University Park, Pennsylvania

2 Abteilung für Kraniofaziale Chirurgie, Abteilung für Pädiatrische Neurochirurgie, Hôpital Necker–Enfants Malades,Universität Paris V, Paris, Frankreich

3 Laboratoire de Biochimie et de Biologie Moléculaire, INSERM U606, Paris, Frankreich

4 Servei de Neurocirurgia, Krankenhaus Sant Joan de Déu, Barcelona, ​​Spanien

5 Abteilung für Plastische und Rekonstruktive Chirurgie, Chang Gung Memorial Hospital, Chang Gung University, Taoyuan, Taiwan

6 Abteilung für Genetik, Abteilung für Pädiatrie, University of California Davis, Sacramento, Kalifornien

Mehr als 180 Kraniosynostose-Syndrome (CS) wurden beschrieben, wobei das häufigere CS mit Mutationen in den Fibroblasten-Wachstumsfaktor-Rezeptoren (FGFRs) assoziiert ist. Diese „FGFR-bezogenen CS“ zeigen die charakteristische vorzeitige Fusion einer oder mehrerer Schädelnähte zusammen mit zusätzlichen kraniofazialen, neuralen, Gliedmaßen-, Herz-, Lungen- und/oder Hautanomalien. Trotz der potenziell hohen Anzahl ursächlicher Mutationen für einige dieser FGFR-bezogenen CS sind die klinischen Diagnosen recht zuverlässig. Unsere morphometrische Analyse basiert jedoch auf Orientierungspunkten, die aus Schädel-CT-Bildern von Patienten mit Apert (n = 19), Crouzon (n = 9), Pfeiffer (n = 5) und Muenke (n = 4) Syndromen zusammen mit denen von nicht betroffenen Syndromen gesammelt wurden Kinder (n = 20) zeigt, dass diese diagnostischen Kategorien schwieriger zu bestimmen sind, wenn die Schädelform das einzige in Betracht gezogene Merkmal ist. Tatsächlich beobachten wir erhebliche Überschneidungen zwischen kraniofazialen Phänotypen, insbesondere der Apert-, Pfeiffer- und Muenke-Syndrome. Der durch CT-Daten charakterisierte kraniofaziale Phänotyp ist nicht ausreichend, um ein FGFR-assoziiertes CS zu charakterisieren. Die Fälle, die sich am stärksten von den nicht betroffenen Personen unterscheiden, sind die syndromalen Fälle mit bikoronaler Kraniosynostose. Wenn syndromale Fälle mit bikoronaler Kraniosynostose (n = 17) mit nicht betroffenen Personen (n = 20) und mit Kindern mit nicht-syndromaler bikoronaler Kraniosynostose (n = 14) verglichen werden, zeigen unsere Daten eine klare Trennung zwischen kraniofazialen Phänotypen von syndromalen und nicht-syndromalen Fällen. Die syndromalen Fälle mit bikoronaler Kraniosynostose zeigen ein frontales Bossing und eine schwere Mittelgesichtshypoplasie. Diese letzten Ergebnisse weisen darauf hin, dass im Falle einer bikoronalen Kraniosynostose die FGFR-bedingte ursächliche Mutation und/oder der von dieser Mutation betroffene molekulare Signalweg zusätzliche kraniale Dysmorphologien erzeugt.

Teilweise unterstützt von NIH/NIDCR R01DE018500, 3R01 DE018500-02S1, R01DE016886 und CDC 5R01 DD000350.

Verständnis der phänotypischen Variabilität bei neurologischen Entwicklungsstörungen

Santhosh Girirajan 1 , Jill A. Rosenfeld 2 , Blake C. Ballif 2 , Lisa G. Shaffer 2 , Evan E. Eichler 1

1 Department of Genome Sciences, University of Washington, Seattle, Washington

2 Signature Genomics Laboratory, Spokane, Washington

Wir haben kürzlich ein Zwei-Treffer-Modell vorgeschlagen, um die phänotypische Variabilität zu erklären, die mit einer 520-kbp-Mikrodeletion auf Chromosom 16p12.1 verbunden ist, wobei die Mikrodeletion sowohl als Einzelereignis für neuropsychiatrische Phänotypen prädisponiert als auch neurologische Entwicklungsphänotypen in Verbindung mit anderen großen (>500 kbp) Kopienzahlvarianten (CNVs). Wir erweiterten unser Modell um 72 genomische Erkrankungen und untersuchten CNV-Daten von 32.587 Fällen mit geistiger Behinderung und angeborenen Fehlbildungen auf das Vorhandensein von zwei großen CNVs im Vergleich zu 8.635 Kontrollen. Von den 2.312 Fällen mit einer bekannten genomischen Störung trugen 233 (10,2%) Fälle eine andere CNV > 500 kbp und 373 trugen eine andere CNV > 150 kbp an anderer Stelle im Genom. Bei 45/233 (19%) dieser Two-Hit-Träger war auch die zweite CNV mit einer genomischen Störung assoziiert. Während die Häufigkeit von Zweittreffern bei CNVs mit variabler Expressivität wie del15q13.3, del16p11.2, dup16p13.11, del16p12.1 und del und dup1q21.1 höher war, fanden wir eine positive Korrelation (Spearman-Korrelation, r = 0,64, P < 0,001) zwischen dem Anteil vererbter Fälle und der Prävalenz des zweiten Treffers. Die Analyse der elterlichen DNA zeigt eine Kombination von vererbten und de novo Ereignissen, die zum Auftreten von zwei Treffern bei den Probanden beitragen. Die Pathway-Analyse von Genen innerhalb der CNVs des zweiten Hits zeigt eine Störung von Genen, die an der zellulären Signalübertragung, neurologischen und Entwicklungsfunktionen beteiligt sind. Unsere Daten unterstützen stark das Zwei-Treffer-Modell zur Erklärung der variablen Expressivität bei genomischen Erkrankungen und stellen insgesamt eine oligogene Grundlage für die Untersuchung komplexer Erkrankungen dar.

Unterstützt von NIH HD065285 bis EEE.

Sphingomyelin-Phosphodiesterase 3, ein neuer Regulator der Skelettentwicklung und Mineralisierung

Zohreh Khavandgar 1 , Robert Scott Kiss 2 , Jingjing Li 3 , Monzur Murshed 1,3

1 Fakultät für Zahnmedizin, McGill University, Montreal, Quebec, Kanada

2 Abteilung für Kardiologie, McGill University Health Center, Montreal, Quebec, Kanada

3 Medizinische Fakultät, McGill University, Montreal, Quebec, Kanada

Die Mineralisierung der extrazellulären Matrix von Wirbeltierknochen und Zähnen ist ein genetisch regulierter Prozess. Eine der neuesten Ergänzungen in der wachsenden Liste von Mineralisierungsregulatoren ist Sphingomyelin-Phosphodiesterase 3 (Smpd3). Smpd3 kodiert eine neutrale Sphingomyelinase, die Sphingomyelin spaltet, um bioaktive Lipidmetaboliten zu erzeugen. Eine Deletionsmutation namens fragilitas ossium (vorher) bei der Maus Smpd3 Gen führt zu schwerer Skelettdysplasie und perinatalem Tod. In einer kürzlich durchgeführten Studie wurde vorgeschlagen, dass die SMPD3-Aktivität im Gehirn die Skelettentwicklung durch endokrine Faktoren reguliert. Um die Rolle von SMPD3 bei der Skelettentwicklung besser zu verstehen, untersuchten wir die enchondrale Ossifikation während der frühen Skelettogenese in her/her Mäuse. Wir beobachteten eine gestörte Apoptose der hypertrophen Chondrozyten und stark untermineralisierte kortikale Knochen bei E15.5 her/her Embryonen. Um zu untersuchen, ob SMPD3 in diesen Geweben eine zellautonome Rolle spielt, haben wir her/herCol1a1-Smpd3 Mäuse, bei denen die osteoblastenspezifische Expression von Smpd3 korrigiert die her/her Skelettanomalien und verhinderte perinatale Todesfälle. Obwohl die Knochenmineralisierungsdefekte vollständig korrigiert wurden, her/froCol1a1-Smpd3 Embryonen war ihr Knorpel-Phänotyp weitgehend unbeeinflusst. In der aktuellen Studie zeigen wir eine kritische Rolle für SMPD3-Metaboliten bei der in vitro-Mineralablagerung durch MC3T3-E1-Präosteoblasten. Unsere Daten identifizieren SMPD3 als neuartigen Regulator der Skelettentwicklung und Mineralisierung.

Unterstützt vom Canadian Institute of Health Research und der Osteogenesis Imperfecta Foundation, USA.

Eine seltene DNA-Variante in a cis-Überlappendes Motiv (COM) in einem IRF6 Enhancer Element wird mit dem Van der Woude-Syndrom in Verbindung gebracht

Walid D. Fakhouri 1 , Fedik Rahimov 2 , Huiqing Zhou 3 , Tianli Du 1 , Evelyn N. Kouwenhoven 3 , Hans van Bokhoven 3,4 , Jeffrey C. Murray 2 , Brian C. Schutte 1,5

1 Mikrobiologie und Molekulargenetik, Michigan State University, East Lansing, Michigan

2 Abteilung für Pädiatrie, The University of Iowa, Iowa City, Iowa

3 Abteilung für Humangenetik, Nijmegen Center for Molecular Life Sciences, Nijmegen, Niederlande

4 Department of Cognitive Neuroscience, Donders Institute for Brain, Cognition, and Behavior, Radboud University Nijmegen Medical Centre, Nijmegen, Niederlande

5 Abteilung für Pädiatrie und menschliche Entwicklung, Michigan State University, East Lansing, Michigan

Lippen-Kiefer-Gaumen-Spalte (CLP) ist einer der häufigsten Geburtsfehler beim Menschen. Mutationen im Interferon-regulatorischen Faktor 6 (IRF6) verursachen das Van-der-Woude-Syndrom (VWS), eine autosomal-dominante Form von CLP, und tragen zum Risiko für isoliertes CLP bei, einschließlich einer häufigen DNA-Variante rs642961. Rs642961 befindet sich in MCS9.7, eine für mehrere Arten konservierte Sequenz, die nahe ist IRF6. MCS9.7 Es wurde gezeigt, dass das Element eine Enhancer-Aktivität besitzt, die die Expression von endogenen Irf6. Um mögliche ätiologische DNA-Varianten zu identifizieren, sequenzierten wir MCS9.7 in DNA-Proben von Personen mit VWS. Wir haben 48 DNA-Proben gescreent, bei denen keine krankheitsverursachende Mutation nachgewiesen wurde IRF6 Exons. Wir beobachteten eine neue DNA-Variante, die eine A-Insertion ist und von der vorhergesagt wird, dass sie die DNA-Bindung sowohl für p63- als auch für bHLH-Transkriptionsfaktoren stört. Wir konzentrierten uns auf vier Mitglieder der bHLH-Familie, deren Expressionsmuster mit Irf6 zu überlappen schien. Unter Verwendung eines DNA-Bindungsassays beobachteten wir, dass diese DNA-Variante die Bindung von p63 aufhob und die Bindungsaffinität für die bHLH-Trans-Faktoren verringerte. In einem transienten Transaktivierungsassay beobachteten wir eine starke Enhancer-Aktivität durch die MCS9.7 Element. Diese Aktivierung war stark von p63 abhängig und die Aktivierung wurde durch die A-Insertion-Mutation aufgehoben. Zusammenfassend stimmen diese Daten mit der Hypothese überein, dass die seltene DNA-Variante am cis-überlappendes Motiv in MCS9.7 ist ätiologisch für VWS und unterstützt die Begründung für ein zusätzliches Mutationsscreening der MCS9.7 Enhancer-Element bei Patienten mit CLP.

Teilweise unterstützt von NIH-DE13513.

Ein systembiologischer Ansatz für Lippen-Kiefer-Gaumenspalte

1 Institut für Anthropologie, Ball State University, Muncie, Indiana

Die Ätiologie von Spalten kann einem multifaktoriellen Schwellenwertmodell folgen. Dieses Modell passt jedoch schlecht. Einige Spalten sind teratogen, andere genetisch bedingt und folgen gelegentlich einem Mendelschen Muster. Obwohl menschliche Geschwister normalerweise zu klein für Tests sind, kann die Rezidivhäufigkeit ungefähr dem entsprechen, was für eine doppelt rezessive in einem Zwei-Faktor-Kreuz erwartet würde, 1/16 oder 6,25%. Etwa 25 % des CLP sind auf bekannte genetische Pfade zurückzuführen.Es scheint, dass CLPs aus Allelen oder Teratogenen resultieren, die die Neuralleistenzellmigration verlangsamen, wie es die bekannten Wege können. Meine Gruppe (Bowers) hat herausgefunden, dass CLPs systematische Störungen sind und nicht nur Veränderungen des Kopfes und des Gesichts. Betroffene Kinder haben manchmal eine reduzierte Körpergröße und verzögerte Reifung und haben häufig eine reduzierte Ellenbogenbreite mit normalen Trizepshautfalten und Armumfängen. Wir fanden signifikant negative Standardabweichungs-Scores (Zs) für die Ellenbogenbreite in einer Stichprobe von 209 Kindern im Alter von 2–18:11, geteilt nach Geschlecht, Altersgruppe und ob die Spalte einseitig oder beidseitig war. Durchschnittliche Zs reichten von −0,40 (P < 0,05) bis −1,27 (P < 0,001). Nur Jungen über 7:7 Jahren mit bilateralem CLP hatten nicht signifikante durchschnittliche Zs, und auch diese waren negativ. Dies deutet darauf hin, dass eines der Moleküle, die sowohl zur Bildung von membranösem als auch enchondralem Knochen beitragen, wie der Transkriptionsfaktor RUNX2, beteiligt sein. Hier fange ich an, die Regelkreise zu verfolgen, die möglicherweise eine Verbindung herstellen Runx2 zu den Pfaden mit bekannter Beteiligung.

Bowers EJ, Mayro RF, Whitaker LA, Pasquariello PS, LaRossa D, Randall P. 1987. Allgemeines Körperwachstum bei Kindern mit Lippen-, Gaumen- und kraniofazialen Strukturen. Scand J Plastic Reconstr Surg 21:7–14.

Bowers EJ, Mayro RF, Whitaker LA, Pasquariello PS, LaRossa D, Randall P. 1988. Allgemeines Körperwachstum bei Kindern mit Gaumenspalten und verwandten Störungen: Altersunterschiede. Am J Phys Anth 75:503–515.

Bowers EJ. 2011. Wachstum bei Kindern mit Spalten: Serieller Hand-Handgelenk-Röntgennachweis. Gaumenspalte Craniofacial J 48(6): 762–772.

Veränderungen der postnatalen kraniofazialen Knochenmineraldichte und des Volumens in der Fgfr2 Y394C/+ Beare-Stevenson Cutis Gyrata Syndrom Mausmodell

Christopher Percival 1 , Yingli Wang 2 , Xueyan Zhou 2 , Ethylin Jabs 2 , Joan Richtsmeier 1

1 Institut für Anthropologie, Pennsylvania State University, University Park, Pennsylvania

2 Department of Genetics and Genomic Sciences, Mt. Sinai School of Medicine, New York, New York

Eine neuartige Technik wird verwendet, um das individuelle Schädelknochenvolumen und die relative Knochenmineraldichte über den gesamten Mausschädel aus Mikro-Computertomographie-Bildern zu quantifizieren und dabei den Zusammenhang zwischen geringer Knochendichte, niedrigem Knochenvolumen und Kraniosynostose in der Fgfr2 Y394C/+-Mausmodell des Beare-Stevenson-Cutis-Gyrata-Syndroms an P0 und P8. Während die auf Orientierungspunkten basierende morphometrische Analyse zeigt, dass der Schweregrad der Dysmorphologie der kraniofazialen Form über den Schädel hinweg variiert, ist der Einfluss der Fgfr2 Die Y394C-Mutation bei den Knochenvolumenzunahmeraten scheint für alle gemessenen Knochen Standard zu sein. Diese Ergebnisse legen nahe, dass diese Mutation die Knochenzellaktivität im gesamten Schädel beeinflusst, selbst an Stellen, die weit von den vorzeitig fusionierten Nähten entfernt sind, die Kraniosynostose-Syndrome definieren. Die Nettovolumenreduktion von hochdichtem Material in einigen mutierten Knochen legt nahe, dass die Osteoklastenaktivität zusätzlich zu der von Osteoblasten während dieser frühen postnatalen Phase beeinflusst wird. Diese neuartige Studie liefert wichtige Informationen über die Wirkung der Fgfr2 Y394C-Mutation bei der enchondralen und intramembranösen Knochenentwicklung im gesamten Schädel, die die Ergebnisse morphometrischer Analysen ergänzt und die Grundlage für Hypothesen liefert, die mit tiefergehenden histologischen, molekularen und zellulären Studien getestet werden können.

Teilweise unterstützt von NIH/NIDCR R01-DE018500 (JTR), 3R01 DE018500-02S1 (JTR und EWJ) und NSF BCS-0725227.

Bewertung der oralen Mikrobiota von gesunden und mit Alkohol behandelten Ratten mit Hilfe von DNA-Sonden aus dem gesamten Genom aus menschlichen Bakterien

Zaher Jabbour 1 , Cássio do Nascimento 2 , Michel El-Hakim 3 , Janet E. Henderson 4 , Rubens Albuquerque 1

1 Fakultät für Zahnmedizin, Abteilung für restaurative Zahnheilkunde, McGill University, Montreal, Quebec, Kanada

2 Fakultät für Zahnmedizin von Ribeirao Preto, Abteilung für Dentalmaterialien und Prothetik, Universität Sao Paulo, Sao Paulo, Brasilien

3 Abteilung für Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie, Fakultät für Zahnmedizin, McGill University, Montreal, Quebec, Kanada

4 Abteilung für orthopädische Chirurgie, Medizinische Fakultät, McGill University, Montreal, Quebec, Kanada

Molekulare Methoden zur Identifizierung und Quantifizierung von Bakterien gelten als schneller und zuverlässiger als herkömmliche Methoden. Diese Studie zielte darauf ab, die Fähigkeit von DNA-Sonden des gesamten Genoms, die aus menschlichen oralen Bakterien hergestellt wurden, zum Nachweis und zur Quantifizierung oraler Bakterienarten von Ratten zu bewerten und den Einfluss der Alkoholaufnahme auf den oralen Biofilm zu bewerten. 24 reife Wistar-Ratten wurden zu gleichen Teilen in zwei Gruppen eingeteilt. Eine Gruppe (Kontrolle) wurde mit einer ausgewogenen Diät aus Rattenpellets und Wasser gefüttert. Die mit Alkohol behandelte Gruppe (AT) erhielt die gleiche Diät und eine 20%ige Ethanollösung. Bei der Euthanasie nach 30 Tagen wurden Bakterienproben aus dem oralen Biofilm, der die Zähne der Tiere bedeckte, mit Mikrobürsten entnommen. Die Identifizierung und Quantifizierung von Bakterien basierte auf der Intensität der Chemilumineszenz-Signale, die durch DNA-DNA-Schachbrett-Hybridisierung mit 33 Sonden aus menschlichen Mundbakterien freigesetzt wurden. Die Bakterienkonzentrationen wurden mit einem Mann-Whitney® verglichen U-Test mit einem Signifikanzniveau < 0,05. Alle Zielstämme, außer Streptococcus mutans und Streptokokken mitis, wurden in der Kontrollgruppe nachgewiesen. Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Porphyromonas endodontalis, und Veillonella parvula waren die einzigen Arten, die in der AT-Gruppe nachgewiesen wurden. Deutlich höhere Bakterienwerte wurden in der Kontrollgruppe im Vergleich zur AT-Gruppe gefunden (P = 0,001). Der Prozentsatz von E coli war in beiden Gruppen am höchsten. Ganzgenom-DNA-Sonden, die aus menschlichen oralen Bakterien hergestellt wurden, können mit oralen Bakterienstämmen von Ratten kreuzreagieren. Alkoholkonsum ist mit einer geringeren Bakterienvielfalt und -zahl in der Mundhöhle von Ratten verbunden.

Unterstützt von der Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP).

Nicht-syndromale sagittale Kraniosynostose im Zusammenhang mit neuen Varianten in FGFR1, TWIST1, und RAB23 Gene

Xiaoqian Ye 1,2 , Audrey Guilmatre 1 , Ethylin Wang Jabs 1 , Yann Heuzé 3 , Joan Richtsmeier 3 , Deborah J. Fox 4,5 , Charlotte M. Druschel 4,5 , Rhinda J. Goedken 6 , Paul A. Romitti 6

1 Department of Genetics and Genomic Sciences, Mount Sinai School of Medicine, New York, New York

2 Das State Key Laboratory Breeding Base of Basic Science of Stomatology (Hubei-MOST), Key Laboratory of Oral Biomedicine Ministry of Education, School & Hospital of Stomatology, Wuhan University, Wuhan, China

3 Institut für Anthropologie, Pennsylvania State University, University Park, Pennsylvania

4 Department of Epidemiology and Biostatistics, School of Public Health, University at Albany State University of New York, Albany, New York

5 Register für angeborene Fehlbildungen, New York State Department of Health, Troy, New York, New York

6 Abteilung für Epidemiologie, University of Iowa College of Public Health, Iowa City, Iowa

Kraniosynostose, die vorzeitige Verschmelzung einer oder mehrerer Schädelnähte, tritt bei etwa einer von 2.500 Lebendgeburten auf. Unter den verschiedenen Formen ist die sagittale nicht-syndromale Kraniosynostose in der Mittellinie die am weitesten verbreitete Form. Bei der syndromalen Kraniosynostose sind ursächliche Mutationen an den Fibroblasten-Wachstumsfaktor-Rezeptoren (FGFRs) bekannt. TWIST1, RAB23, und andere Gene. Die Ätiologie der nicht-syndromalen Kraniosynostose ist jedoch weitgehend unbekannt. Wir nutzten Daten aus einer laufenden, populationsbasierten Fall-Kontroll-Studie in Iowa und New York State, um neue Kandidatengene für die nicht-syndromale sagittale Kraniosynostose zu identifizieren. In dieser Studie werteten wir 96 Fälle von nicht-syndromaler sagittaler Kraniosynostose aus und führten umfangreiche Kandidatengenanalysen durch direkte Sequenzierung durch. Zwei Isoformen (Intron 7 der Isoform 1, Exon 6 der Isoform 5-6) von FGFR1, Intron 9 von FGFR2, TWIST1, und RAB23 wurden basierend auf früheren Veröffentlichungen, ihren Expressionsmustern, Tiermodellen und/oder Rollen bei bekannten humanen Kraniosynostose-Syndromen ausgewählt. Neue Nukleotidvarianten wurden gefunden in FGFR1 (Isoform 5 und 6, n = 2), TWIST1 (n = 1), und RAB23 (n = 1). Diese in unserer Studie entdeckten Varianten waren einzigartig und traten nicht in 316 Allelen von gesunden Kontrollen oder in den NCBI dbSNP, Human Gene Mutation Database und CHIP Bioinformatics-Datenbanken auf. Unsere aggregierten Daten legen nahe, dass Mutationen in diesen Kandidatengenen wahrscheinlich zur nicht-syndromalen sagittalen Kraniosynostose beitragen, obwohl sie nur einen kleinen Anteil der Gesamtfälle ausmachen würden. Diese Ergebnisse tragen zur Wahrnehmung der nicht-syndromalen sagittalen Kraniosynostose als komplexe Entwicklungsanomalie unter potenzieller polygener Kontrolle bei.

Teilweise unterstützt durch Zuschuss von CDC 5R01 DD000350.

Differentielle Genexpression bei CL/Fr-Mausembryonen bei E11.5 basierend auf Microarray-Analyse

Brennan Takagi1, T.J. Hynd 1 , S. Jack Somponpun 1 , Kazuaki Nonaka 2 , Scott Lozanoff 1

1 Institut für Anatomie, Biochemie und Physiologie, University of Hawaii School of Medicine, Honolulu, Hawaii

2 Fakultät für Zahnmedizin, Sektion Kinderzahnheilkunde, Kyushu Universität, Fukuoka, Japan

Die CL/Fr-Maus zeigt eine erbliche bilaterale und unilaterale Lippen-Kiefer-Gaumen-Spalte (CLP) mit einer Rate von ungefähr 35%, im Allgemeinen über der Hintergrund-Maus vom „A“-Stamm. Unter Verwendung klassischer Mauszüchtungsstrategien wurde vorgeschlagen, dass mindestens zwei Krankheitsherde, clf1 und clf2, an dem Defekt beteiligt sind und Kandidatengene identifiziert wurden. Darüber hinaus deuten Gen-Targeting-Analysen stark darauf hin, dass Wnt9b trägt zu CLP in Mäusen des Stammes „A“ bei. Das Ziel dieser Studie war es, den Ausdruck von zu testen clf1 und clf2 Kandidatengene in den Gesichtsvorsprüngen von CL/Fr-Embryonen unter Verwendung von Microarray-Analyse. Mediale nasale, laterale nasale und maxillare Vorsprünge von phänotypisch normalen sowie Cleft-E11.5 CL/Fr-Mäusen wurden seziert und RNA wurde unter Verwendung von Standardtechniken für das Agilent-Microarray-Protokoll extrahiert. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Ausdruck der clf1 Kandidatengene, Wnt9b und Wnt3, und der clf2 Kandidatengene, Adcy2 und Ube2ql1, sind in den CL/Fr-Spaltgeweben signifikant reduziert (–3.11, –1.50, -2.22 bzw. –1.83-fach), was darauf hindeutet, dass alle vier Gene an der CLP-Mutation in CL/Fr-Mäusen beteiligt sein könnten. Zukünftige Genexpressionsstudien durch quantitative RT-PCR und regionale Expressionsanalysen durch Immunhistochemie werden durchgeführt, um deren Expression weiter zu testen clf1 und clf2 Kandidatengene.

Teilweise unterstützt von NIH/NCRR 5P20RR024206 (SJS) und R01-DK-064752 (SL).

Differentielle Genexpression bei Mäusen mit Fehlexpression von sechs2 Assoziiert mit frontonasaler Dysplasie

Thomas Hynd 1 , Ben Fogelgren 1 , S. Jack Somponpun 1 , Sheri F. T. Fong 1 , Scott Lozanoff 1

1 Institut für Anatomie, Biochemie und Physiologie, University of Hawaii School of Medicine, Honolulu, Hawaii

Wir haben zuvor die . beschrieben Br mutierte Maus mit erblicher frontonasaler Dysplasie. Die Kopplungsanalyse kartierte die Mutation in der Nähe des Transkriptionsfaktors der Homöobox sechs2, die normalerweise während der Embryonalentwicklung im Gesichtsmesenchym exprimiert wird. Der Zweck dieser Studie ist es, Expressionsmuster von zu bestimmen sechs2sowie mögliche vor- und nachgelagerte Ziele von sechs2, im sich entwickelnden Mittelgesicht. Die drei Sätze gepaarter Gesichtsvorsprünge (medial, lateral und maxillar) von E11.5-Embryonen wurden seziert und die RNA für qPCR-Assays und Agilent Microarray-Analyse extrahiert. Für die Zellkultur wurden auch mediale Nasenprominenzen (MNP) entnommen. qPCR-Ergebnisse angezeigt sechs2 Der Ausdruck ist im MNP am höchsten und zeigt eine haplounzureichende Herunterregulierung in jedem der drei Gesichtsprominenzsätze in der Br Maus. Microarray-Ergebnisse legten die Fehlregulation mehrerer Gene nahe, die an einer Vielzahl von genetischen Signalwegen beteiligt sind, einschließlich des Transkriptionsfaktors sechs3. Zur Bestätigung dieser Microarray-Ergebnisse sind weitere Validierungen erforderlich, einschließlich qPCR, Immunhistochemie und RNA-Interferenz. Vorläufige Ergebnisse mit einem In-vitro-Knockdown von sechs2, durchgeführt auf einem MNP-Zellkultursystem unter Verwendung von siRNA, zeigte einen 65–70% Knockdown von sechs2. Diese Ergebnisse könnten weitere In-vitro-Arbeiten ermöglichen, um einen Stoffwechselweg im sich entwickelnden Mittelgesicht aufzuklären, an dem sechs2.

Diese Arbeit wurde teilweise von NIH/NCRR R01DK064752 (SL) & 5P20RR024206 (SJS) unterstützt.

Genomweite Metaanalyse der nicht-syndromalen Lippenspalte mit oder ohne Gaumenspalte (NSCL/P) identifiziert mehrere neue Loci

Kerstin U. Ludwig 1,2 , Stefan Herms 1,2 , Michael Knapp 3 , Markus M. Nöthen 1,2 , Elisabeth Mangold 1

1 Institut für Humangenetik, Universität Bonn, Bonn, Deutschland

2 Department of Genomics, Life and Brain Center, Institut für Humangenetik, Universität Bonn, Bonn, Deutschland

3 Institut für Medizinische Biometrie, Informatik und Epidemiologie, Universität Bonn, Bonn, Deutschland

Die nicht-syndromale Lippenspalte mit oder ohne Gaumenspalte (NSCL/P) gehört zu den häufigsten Geburtsfehlern. Die Ätiologie dieser Fehlbildung, die Umwelt- und genetische Faktoren beinhaltet, wurde kürzlich durch die Entdeckung von sechs genetischen Anfälligkeits-Loci in genomweiten Assoziationsstudien (GWAS) aufgeklärt. Um zusätzliche Loci zu identifizieren, führten wir eine Metaanalyse der beiden größten GWAS zu NSCL/P durch, d. h. eine Fall-Kontroll-Studie bei Mitteleuropäern [Mangold et al., 2010] und eine familienbasierte Studie mit europäischen und asiatischen Trios [Beaty et al., 2010, Daten aus dbGaP]. Unsere Analyse bestätigt alle zuvor identifizierten Loci und identifiziert sechs neue Anfälligkeitsregionen für die europäische Bevölkerung (1p36, 2p21, 3p11.1, 8q21.3, 13q31.1 und 15q22). Eine bevölkerungsspezifische Analyse ergab, dass fünf von ihnen auch in der asiatischen Bevölkerung eine Rolle spielen, was darauf hindeutet, dass wir gemeinsame genetische Risikofaktoren für NSCL/P identifiziert haben. Kandidatengene innerhalb dieser Regionen umfassen SPRY2, THADA, PAX7, und EPHA3, was neue Ansatzpunkte für nachfolgende eingehende genetische und funktionelle Studien eröffnet.

Gefördert durch DFG-Stipendien (MA 2546/3-1, KR 1912/7-1, NO 246/6-1, WI 1555/5-1) wurden dbGaP-Daten unter http://www.ncbi.nlm bezogen. nih.gov/gap über die dbGaP-Zugangsnummer phs000094.v1.p1.

Mangold E, Ludwig KU, Birnbaum S, Baluardo C, Ferrian M, Herms S, Reutter H, de Assis NA, Chawa TA, Mattheisen M, Steffens M, Barth S, Kluck N, Paul A, Becker J, Lauster C, Schmidt G, Braumann B, Scheer M, Reich RH, Hemprich A, Pötzsch S, Blaumeiser B, Moebus S, Krawczak M, Schreiber S, Meitinger T, Wichmann HE, Steegers-Theunissen RP, Kramer FJ, Cichon S, Propping P, Wienker TF, Knapp M, Rubini M, Mossey PA, Hoffmann P, Nöthen MM. 2010. Genomweite Assoziationsstudie identifiziert zwei Anfälligkeits-Loci für nicht-syndromale Lippenspalten mit oder ohne Gaumenspalte. Nat. Genet 42:24–26.

Beaty TH, Murray JC, Marazita ML, Munger RG, Ruczinski I, Hetmanski JB, Liang KY, Wu T, Murray T, Fallin MD, Redett RA, Raymond G, Schwender H, Jin SC, Cooper ME, Dunnwald M, Mansilla MA , Leslie E, Bullard S, Lidral AC, Moreno LM, Menezes R, Vieira AR, Petrin A, Wilcox AJ, Lie RT, Jabs EW, Wu-Chou YH, Chen PK, Wang H, Ye X, Huang S, Yeow V , Chong SS, Jee SH, Shi B, Christensen K, Melbye M, Doheny KF, Pugh EW, Ling H, Castilla EE, Czeizel AE, Ma L, Field LL, Brody L, Pangilinan F, Mills JL, Molloy AM, Kirke PN, Scott JM, Arcos-Burgos M, Scott AF. 2010. Eine genomweite Assoziationsstudie der Lippenspalte mit und ohne Gaumenspalte identifiziert Risikovarianten in der Nähe von MAFB und ABCA4. Nat. Genet 42:525–529.

Wachstum von Schädel und Gehirn in einem Mausmodell für das Apert-Syndrom

Cheryl A. Hill 1 , Jordan R. Austin 1 , Joan T. Richtsmeier 2 , Susan Motch 2 , Neus Martínez-Abadías 2 , Yingli Wang 3 , Ethylin Wang Jabs 3 , Kristina Aldridge 1

1 Department of Pathology and Anatomical Sciences, University of Missouri-Columbia, Columbia, Missouri

2 Department of Anthropology, Pennsylvania State University, University Park, Pennsylvania

3 Department of Genetics and Genomic Sciences, Mt. Sinai School of Medicine, New York, New York

Kraniofaziale und neurale Gewebe entwickeln sich während des prä- und postnatalen Wachstums gemeinsam. Kraniosynostose-Syndrome wie das Apert-Syndrom (AS) sind mit spezifischen Phänotypen verbunden, die sowohl den Schädel als auch das Gehirn betreffen. Analyse eines Mausmodells für AS, die Fgfr2 +/P253R Maus, ermöglicht die gleichzeitige Untersuchung der Auswirkungen dieser spezifischen Mutation auf diese beiden Gewebe im Verlauf der Entwicklung. Frühere Arbeiten an diesem Mausmodell haben spezifische und lokalisierte Unterschiede im Gehirn und Schädel gezeigt. Das Ziel dieser Studie ist es, dieFgfr2 +/P253R Maus und ihre Wildtyp-Wurfgeschwister zu zwei Entwicklungszeitpunkten, um festzustellen, ob sich die Wachstumsmuster in Gehirn und Schädel unterscheiden. Sowohl dreidimensionale Mikro-Magnetresonanz-Bilder als auch Computertomographie-Scans wurden von Mäusen mit dem Fgfr2 +/P253R Mutation und ihre Wildtyp-Wurfgeschwister. Die Probe bestand aus neugeborenen (P0) Mäusen (N = 28) und 2 Tage alten (P2) Mäusen (N = 23). Koordinatendaten für 15 Gehirn- und 24 Schädelmarksteine ​​wurden mit der Software Amira© und Analyze 10.0© gesammelt und mit der Euklidischen Distanzmatrixanalyse statistisch verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Fgfr2 +/P253R Mäuse zeigen ein reduziertes Wachstum im Großhirn und im Gesicht, während die Höhe und Breite des Neurokraniums und der hinteren Regionen des Gehirns im Vergleich zu Wildtyp-Mäusen ein erhöhtes Wachstum zeigen. Diese lokalisierte Entsprechung unterschiedlicher Wachstumsmuster in Schädel und Gehirn weist auf ihre fortgesetzte Interaktion während der Entwicklung hin und zeigt gleichzeitig, dass beide Gewebe im Vergleich zu ihren Wildtyp-Wurfgeschwistern unterschiedliche postnatale Wachstumsmuster aufweisen.

Teilweise unterstützt von NIH/NIDCR R01 DE018500 (JTR), R01DE18500-02S1 (JTR und EWJ).

Phänotypisches Kontinuum bei FGFR-syndromischer Kraniosynostose? Beweise von menschlichen Patienten und Mausmodellen

Neus Martínez-Abadías 1 , Yann Heuzé 1 , Yingli Wang 2 , Susan Motch 1 , Talia Pankratz 1 , Jennifer M. Stella 1 , Gemma García Fructuoso 3 , Mariana Alamar 3 , Federico Di Rocco 4 , Corinne Collet 5 , Lun-Jou Lo 6 , Simeon A. Boyadjiev 7 , Ethylin Wang Jabs 2 , Joan T. Richtsmeier 1

1 Institut für Anthropologie, Pennsylvania State University, University Park, Pennsylvania

2 Department of Genetics and Genomic Sciences, Mount Sinai School of Medicine, One Gustave L. Levy Place, New York, New York

3 Servei de Neurocirurgia, Krankenhaus Sant Joan de Déu, Barcelona, ​​Spanien

4 Abteilung für Kraniofaziale Chirurgie, Abteilung für Pädiatrische Neurochirurgie, Hôpital Necker–Enfants Malades, Universität Paris V, Paris, Frankreich

5 Laboratoire de Biochimie et de Biologie Moléculaire, INSERM U606, Paris, Frankreich

6 Abteilung für Plastische und Rekonstruktive Chirurgie, Chang Gung Memorial Hospital, Chang Gung University, Taoyuan, Taiwan

7 Abteilung für Genetik, Abteilung für Pädiatrie, University of California Davis, Sacramento, Kalifornien

Von den mehr als 180 Kraniosynostose-Syndromen (CS) mit einer Prävalenz von 1/10.000 Lebendgeburten werden viele durch Mutationen in den Fibroblasten-Wachstumsfaktor-Rezeptoren (FGFRs) verursacht. Die FGFR-bedingte CS beinhaltet eine vorzeitige Fusion von Schädelnähten, die mit kraniofazialen, neuralen, Gliedmaßen- und viszeralen Fehlbildungen verbunden sind. Die genaue Definition und Klassifizierung von FGFR-assoziierten CS kann aufgrund der phänotypischen Variation innerhalb der diagnostischen Kategorien schwierig sein, so dass häufig genetische Tests erforderlich sind. Es gibt jedoch keine Eins-zu-eins-Entsprechung zwischen genetischen Mutationen und Phänotypen: Eine einzelne Mutation kann zu unterschiedlichen Phänotypen führen, und Mutationen in verschiedenen Genen können ähnliche Phänotypen erzeugen. Wir konzentrieren uns auf eine Untergruppe von CS, die durch Mutationen in FGFR1, 2 und 3 (Apert-, Crouzon-, Pfeiffer- und Muenke-Syndrome) verursacht wird, um das phänotypische Spektrum dieser Störungen auf der Grundlage einer geometrischen morphometrischen Analyse von 3D-Landmark-Koordinaten aus CT-Rekonstruktionen von der Schädel von menschlichen Patienten (N = 37), nicht betroffenen Individuen (N = 20) und Mausmodellen für CS (N = 96 mutierte 109 nicht mutierte Wurfgeschwister). Unsere Analysen legen nahe, dass es eine Übereinstimmung zwischen Human- und Mausdaten gibt und dass innerhalb beider Organismen die mit CS assoziierten Schädelmorphologien über ein phänotypisches Kontinuum verteilt sind, das von keiner Dysmorphologie bis zu verschiedenen Graden leichter und schwerer Dysmorphologie reicht. Personen mit Apert-Syndrom sind am schwersten betroffen, während Personen mit Crouzon-, Pfeiffer- und Muenke-Syndrom leichte bis schwere Dysmorphologien aufweisen. Entlang dieses phänotypischen Spektrums überlappen sich ziemlich gut definierte diagnostische Gruppen aufgrund eines hohen Grades an Variation innerhalb der Gruppe, was darauf hindeutet, dass gemeinsame genetische und phänotypische Variationen der FGFR-bezogenen CS zugrunde liegen.

Teilweise unterstützt von NIH/NIDCR (R01 DE018500, 3R01 DE018500-02S1, R01 DE016886), CDC (5R01DD000350) und Beca Postdoctoral Beatriu de Pinós, AGAUR, Generalitat de Catalunya.

Protein-Regulierung der kristallographischen Ultrastruktur des Schmelzes

Hazem Eimar 1 , Benedetto Marelli 1 , Showan Nazhat 1 , Samer Abinader 1 , Wala Amin 2 , Jesus Torres 3 , Rubens Albuquerque 1 , Faleh Tamimi 1

1 Fakultät für Zahnmedizin McGill University, Montreal, Quebec, Kanada

2 Fakultät für Zahnmedizin, Jordan University, Amman, Jordanien

3 Department of Health Science III, Universidad Rey Juan Carlos, Alcorcon, Madrid, Spanien

Schmelz ist ein Verbundmaterial, das eine anorganische Matrix aus hierarchisch organisierten karbonatisierten Hydroxyapatit (HA)-Kristallen und eine organische Matrix, die hauptsächlich aus dem Protein Amelogenin besteht, umfasst. Das Verständnis der Beziehung zwischen chemischen Komponenten des Zahnschmelzes ist von besonderem Interesse für die Interpretation der Unterschiede in der Zahnentwicklung beim Menschen. Dementsprechend wurde diese Studie entworfen, um zu untersuchen, wie Variationen in den Schmelzproteinen ihre Ultrastruktur beeinflussen können. Einhundert extrahierte gesunde Zähne wurden von erwachsenen Patienten gesammelt, die die McGill-Undergraduate-Zahnklinik besuchten. FTIR und XRD wurden verwendet, um die chemische Zusammensetzung des Schmelzes (Proteingehalt und Grad der HA-Karbonisierung) und die Kristallographie (Kristallgröße, Gitterparameter: a-Achse und c-Achse) zu beurteilen. Die erhaltenen Daten wurden auf Korrelation analysiert und die statistische Signifikanz wurde auf . festgelegt P < 0,05. Der Proteingehalt und die kristallographische Struktur des Zahnschmelzes variierten innerhalb der untersuchten Population dramatisch. Der Proteingehalt im Schmelz war umgekehrt mit seiner HA-Kristallgröße korreliert (R = -0,352, B = -19,4). Weitere Analysen ergaben, dass dieser Zusammenhang nicht rein linear war. Stattdessen folgte sie einer Kurve, bei der Zahnschmelzproben bei einem spezifischen Schmelzproteingehalt die maximale HA-Kristallgröße aufwiesen. Unter- oder oberhalb dieses spezifischen Schmelzproteingehalts exprimierten die Zähne jedoch kleinere HA-Kristalle [(R = 0,32, B = 271,4) bzw. (R = −0,36, B = −15,1)]. Darüber hinaus korrelierte die Menge an Zahnschmelzprotein positiv mit dem Karbonisierungsgrad der HA-Kristalle (R = 0,474, B = 0,410). Aus der vorliegenden Studie schließen wir, dass Zahnschmelzproteine ​​einen doppelten Verhaltenseffekt auf die Größe von HA-Kristallen zeigen. Darüber hinaus wurde der Grad der HA-Karbonisierung auch durch Schmelzproteine ​​reguliert.

Teilweise unterstützt von der Fondation de l'Ordre des dentales du Québec (FODQ).

Zwischen den Zeilen lesen: Die Entwicklung negativer Räume in einem Mausmodell mit Crouzon/Pfeiffer-Syndrom bei der Geburt

Susan M. Motch 1 , Neus Martínez-Abadías 1 , Talia L. Pankratz 1 , Yingli Wang 2 , Kristina Aldridge 3 , Ethylin W. Jabs 2 , Thomas Neuberger 4 , Timothy M. Ryan 1,5 , Joan T. Richtsmeier 1

1 Institut für Anthropologie, Pennsylvania State University, University Park, Pennsylvania

2 Department of Genetics and Genomic Sciences, Mt. Sinai School of Medicine, New York, New York

3 Department of Pathology and Anatomical Sciences, University of Missouri-School of Medicine, Columbia, Missouri

4 Hochfeld-MRT-Einrichtung, Pennsylvania State University, University Park, Pennsylvania

5 Zentrum für quantitative Bildgebung, Pennsylvania State University, University Park, Pennsylvania

Das Crouzon-Syndrom ist mit fast 50 bekannten FGFR2 Mutationen, von denen eine die FGFR2 Die C342Y-Mutation ist ursächlich für Crouzon- und Pfeiffer-Kraniosynostose-Syndrome. Personen mit Crouzon- und Pfeiffer-Syndrom zeigen eine deutliche phänotypische Variation, weisen jedoch in der Regel einen vorzeitigen Verschluss der Schädelnähte(n), zusätzliche kraniofaziale Fehlbildungen sowie Defekte anderer Systeme auf, einschließlich Atemwegserkrankungen und Hörstörungen. Wir verwendeten µCT- und µMR-Bilder von neugeborenen Wurfgeschwistern der Fgfr2c C342Y/+ Mausmodell für Crouzon/Pfeiffer-Syndrome, um die globalen und regionalen Auswirkungen dieser Mutation auf den sich entwickelnden Schädel und die negativen Räume des Kopfes bei P0 zu untersuchen. Negative Räume wurden definiert als der luftgefüllte Raum des Nasopharynx, der sich innerhalb des intramembranösen Gesichtsskeletts entwickelt, und flüssigkeitsgefüllte Strukturen der Cochlea und der Vestibularkanäle, die sich innerhalb des bei der Geburt noch knorpeligen Ohrenskeletts entwickeln. Globale und regionale Unterschiede in der Schädelmorphologie wurden anhand von Konfigurationen von 3D-Landmarkenkoordinaten beobachtet, die auf µCT-Isooberflächen in . gemessen wurden Fgfr2c C342Y/+ Mäuse (n = 28) im Vergleich zu nicht mutierten Wurfgeschwistern (n = 31). Die Ergebnisse zeigten eine Dysmorphologie des Gesichtsskeletts, der Schädelbasis und des Schädelgewölbes in Fgfr2c C342Y/+ Mäuse. Die volumetrische Messung mit µMR-Bildern zeigte eine Einschränkung des Nasopharynx von Fgfr2c C342Y/+ Mäuse (n = 8) im Vergleich zu nicht mutierten Wurfgeschwistern (n = 11), aber kein Unterschied im Volumen der Cochlea und des Bogengangs. Zukünftige Arbeiten zielen darauf ab, festzustellen, ob Unterschiede in der Wirkung der FGFR2 Die C342Y-Mutation auf diesen negativen Räumen beruht auf unterschiedlichen Auswirkungen der Mutation auf den enchondralen und intramembranösen sich bildenden Knochen.

Teilweise unterstützt von NIH/NIDCR R01 DE018500 (JTR) 3R01 DE018500-02S1 (JTR und EWJ).

Reduzierte Knochenmasse bei Mäusen, denen das fehlt Herren1 Gen in Osteoblasten

Ippei Kanazawa 1 , Geetanjali Nayak 1 , Lucie Canaff 1 , Monzur Murshed 1 , Geoffrey N. Hendy 1

1 Medizinische Fakultät, McGill University Health Centre, Montreal, Quebec, Kanada

Homozygote Inaktivierung der multiplen endokrinen Neoplasie Typ 1 (Herren1) Gen, das Menin bei Mäusen kodiert, ist embryonal letal und Föten weisen deutliche Defekte in der Schädel- und Gesichtsentwicklung auf. Wir haben bereits in In-vitro-Studien gezeigt, dass Menin eine wichtige Rolle bei der Osteoblastogenese und Osteoblastendifferenzierung spielt. Um die physiologische Rolle von Menin bei der Knochenentwicklung in vivo besser zu verstehen, entwickeln wir Mausmodelle, in denen die Expression des Herren1 Gen ist nur in Osteoblasten verändert. Mäuse fehlen Herren1 Exons 3–8 in Osteoblasten angetrieben durch Osteocalcin-Cre (Men1 KO Mäuse) zeigten keine Unterschiede in der Wachstumsrate im Vergleich zu Wildtyp (WT) Wurfgeschwistern. Bei 9 Monate alten weiblichen Mäusen zeigte die Mikro-CT, dass das trabekuläre Knochenvolumen und die kortikale Knochendicke bei den Men1 KO-Mäusen signifikant reduziert waren. Die histomorphometrische Analyse zeigte, dass das Knochenvolumen/Gesamtvolumen, die Anzahl der Osteoblasten und Osteoklasten sowie die Mineralappositionsrate bei den Men1 KO-Mäusen signifikant reduziert waren. Bei Mäusen, die menschliches Menin in Osteoblasten aus einer menschlichen Menin-cDNA überexprimieren, die durch a Spalte1a1 Promotor (Men1 TG-Mäuse) im Alter von 6 Monaten unterschieden sich die Men1 TG-Mäuse nicht von WT-Wurfgeschwistern in der Wachstumsrate und der Knochenmineraldichte durch DXA. Zusammengenommen führt die Depletion von Menin in den Osteoblasten zu einer verringerten Osteoblasten- und Osteoklastenzahl sowie zu einem beeinträchtigten Knochenumbau, was zu einer Verringerung des trabekulären und kortikalen Knochens führt, während eine Überexpression zumindest bei jüngeren Mäusen keine Wirkung hat. Daher ist die Aufrechterhaltung der Meninexpression und -funktion im Knochen wichtig, um eine verminderte Knochenmasse zu vermeiden.

Teilweise unterstützt durch Zuschüsse der Canadian Institutes of Health Research (CIHR).

Die Replikation von GWAS-Kandidatengenen in vier unabhängigen Populationen bestätigt die Rolle häufiger Varianten und identifiziert seltene Varianten in PAX7 und VAX1 Beitrag zur Ätiologie der nicht-syndromischen CL(P)

A. Butali 1 , S. Suzuki 1,2 , M. A. Mansilla 1 , A. L. Petrin 1 , E. Leslie, J. L'Heureux 1 , M. E. Cooper 4 , N. Natsume 2 , T.H. Beaty 3, M. L. Marazita 4 , J. C. Murray 1

1 Abteilung für Pädiatrie, University of Iowa, Iowa City, Iowa

2 Fakultät für Zahnmedizin, Aichi-Gakuin-Universität, Japan

3 Johns Hopkins University, School of Public Health, Baltimore, Maryland

4 Center for Craniofacial and Dental Genetics, Department of Oral Biology, School of Dental Medicine, University of Pittsburgh, Pittsburgh, Pennsylvania

GWAS von CL(P) haben mehrere signifikante und nahezu signifikante genetische Assoziationen für nicht-syndromales CL(P) identifiziert [Beaty et al., 2010]. Um zwei der nahezu signifikanten GWAS-Signale zu replizieren, untersuchte die vorliegende Studie die Rolle sowohl häufiger als auch seltener Varianten bei der PAX7 und VAX1 Gene. Direkte Sequenzierung in und um die PAX7 und VAX1 Gene bei Personen europäischer und asiatischer Abstammung wurde durchgeführt. Die TaqMan-Genotypisierung wurde für SNPs in VAX1 und PAX7 und Transmission Disequilibrium Test (TDT) wurde durchgeführt, um die familienbasierte Assoziation in jeder Population zu untersuchen. Neunzehn Varianten wurden gefunden in PAX7. Elf nicht gemeldete Varianten wurden gefunden in VAX1. Die TDT-Analyse zeigte starke Assoziationen mit Markern in VAX1 (rs7078160, P = 2.7E-06 und rs475202, P = 0,0002) in einer kombinierten mongolischen und japanischen CL(P)-Fall-Eltern-Triade. Eine weitere Analyse der Auswirkungen von Elternteilen zeigte eine signifikante Übertragung von der Mutter auf das Kind (P = 6,7E-05, OR = 2,02 und Übertragung väterlicherseits auf das Kind (P = 0,009, ODER = 1,62) für VAX1 Marker rs7078160 in mongolischer und japanischer kombinierter CL(P). CL(P)-Männer waren hauptsächlich für die elterlichen Wirkungen in der kombinierten japanischen und mongolischen Bevölkerung verantwortlich (rs7078160, P = 1,5E-05, OR = 2,95 für mütterliche Übertragung und P = 0,05, ODER = 1,65 für väterliche Vererbung). Der Trinukleotidmarker rs6659735 in PAX7 war signifikant mit allen Iowan Cleft-Gruppen zusammen verbunden [P = 0,007 in allen Spalten und P = 0,01 in CL(P)]. Unsere Studie replizierte frühere GWAS-Ergebnisse für Marker in VAX1 über drei unabhängige asiatische Populationen und identifizierte seltene Varianten in PAX7 die zur Ätiologie von CL(P) beitragen können. Die Aufklärung der Rolle dieser seltenen Varianten erfordert weitere Untersuchungen.

Gefördert von NIH DE-08559, DE016148, KAKENHI, Stipendium für Nachwuchswissenschaftler (B) Nr. 20791560 (Aichi-Gakuin), U01 DE-20057 und U01-DE-018993.

Beaty TH, Murray JC, Marazita ML, Munger RG, Ruczinski I, Hetmanski JB, Liang KY, Wu T, Murray T, Fallin MD, Redett RA, Raymond G, Schwender H, Jin SC, Cooper ME, Dunnwald M, Mansilla MA , Leslie E, Bullard S, Lidral AC, Moreno LM, Menezes R, Vieira AR, Petrin A, Wilcox AJ, Lie RT, Jabs EW, Wu-Chou YH, Chen PK, Wang H, Ye X, Huang S, Yeow V , Chong SS, Jee SH, Shi B, Christensen K, Melbye M, Doheny KF, Pugh EW, Ling H, Castilla EE, Czeizel AE, Ma L, Field LL, Brody L, Pangilinan F, Mills JL, Molloy AM, Kirke PN, Scott JM, Arcos-Burgos M, Scott AF. 2010. Eine genomweite Assoziationsstudie der Lippenspalte mit und ohne Gaumenspalte identifiziert Risikovarianten in der Nähe von MAFB und ABCA4 Nat Genet 42:525–529.


Fernando Bolio ’22

Seit ich klein war, war ich immer von der Wissenschaft begeistert und versuchte zu verstehen, wie der Körper funktioniert, eine Zelle nach der anderen. Unser Körper besteht aus so vielen komplexen Systemen und Wechselwirkungen, dass es Jahrhunderte oder Jahrtausende von Forschung und Experimenten bräuchte, um jede Facette von uns zu verstehen. Ich persönlich war schon immer daran interessiert, die Minute zu untersuchen und mich darauf zu konzentrieren, wie sich das menschliche Verhalten durch kleine Veränderungen in der Protein- oder Molekülexpression beeinflussen lässt und wie weit verbreitet diese kleine Veränderung sein kann. Als ich in Pomona eintrat, wusste ich, dass ich entweder Molekularbiologie oder Neurowissenschaften studieren würde. Da ich nicht in der Lage war, das Hauptfach zu verdoppeln, sprach ich mit Professoren beider Fakultäten, die mich dazu brachten, Molekularbiologie als Hauptfach mit Schwerpunkt Neurowissenschaften zu wählen. Dieser Weg ermöglichte es mir, das Beste aus beiden Welten zu wählen, was es mir ermöglichte, mich auf die winzigen Systeme zu konzentrieren, die dem Gehirn zugrunde liegen, und gleichzeitig eine solide akademische Grundlage zu schaffen, um die Graduiertenschule zu besuchen und nach meinem Herzenswunsch zu erforschen. Ich glaube, dass jede psychische Erkrankung eine Grundlage im biologischen Verhalten hat und hoffe, mit dem Wissen und den Werkzeugen des Hauptfachs Molekularbiologie zu unserem Verständnis der Wirkmechanismen des Gehirns beizutragen.

Ich finde es toll, wie dieses Hauptfach einen soliden Weg bietet, um Molekularbiologie in dem Bereich Ihrer Wahl zu lernen. Sobald Sie die Einführungskurse bestanden haben, öffnet sich das Feld und Sie sehen grenzenlose Möglichkeiten und Möglichkeiten, die Sie erkunden können. Unabhängig von Ihrem Schwerpunkt gibt es eine Vielzahl von Kursen und Wahlfächern, die Ihre Neugier befriedigen werden. Außerdem schätze ich die Beziehungen, die ich zu den Professoren des Fachbereichs geknüpft habe, sehr. Sie sind unglaublich unterstützend und lieben es, Gespräche mit Schülern zu führen, auch wenn es nicht um ihren Unterricht oder ihre Forschung geht. Die besten Momente, die ich mit meinen Professoren hatte, waren die, in denen wir uns zum Mittagessen oder während der Sprechstunde zusammensetzten und uns über den Stand unseres Lebens unterhalten haben, ohne sich auf etwas akademisch zu konzentrieren.

Als ich in Pomona eintrat, war ich sehr daran interessiert, in einem Labor zu forschen, da ich noch nie zuvor die Gelegenheit dazu hatte. Glücklicherweise fand ich im zweiten Semester meines ersten Jahres, das ich den Sommer über in einem SURP verbrachte, eine Stelle im Labor von Professor Lenny Seligman. Das Projekt umfasste die Entwicklung eines neuartigen Systems zur Entwicklung von Homing-Endonukleasen, um DNA-Sequenzen unserer Wahl zu schneiden, was es uns ermöglicht, auf Gene in ähnlicher Weise wie CRISPR zu zielen. Um dies zu erreichen, haben wir ein etabliertes System namens PACE so modifiziert, dass es mit I-CREI, einer Homing-Endonuklease, arbeitet, damit es mehrere hundert Evolutionsrunden durchlaufen kann. Die Schaffung dieses Systems wäre für die Zukunft der Gen-Editierung von unschätzbarem Wert, da es eine Alternative zu CRISPR darstellen und zur Lösung genetischer Krankheiten wie der Sichelzellenanämie beitragen könnte. Es war äußerst faszinierend, diese Forschung zu lernen und zu entwickeln, und während meiner Zeit im Labor habe ich wertvolle Techniken und die Erfahrung gesammelt, um Fehler zu beheben und Lösungen für Probleme im Labor zu finden.

Ich hoffe, eines Tages als Professor nach Pomona zurückzukehren und zukünftige Studenten auf ihrem Weg zu begleiten. Ich möchte das Leben der Studenten positiv beeinflussen und die gleiche Unterstützung, Großzügigkeit und Freundlichkeit bieten, die mir meine Professoren entgegengebracht haben.


  • Sektion Entwicklungsbiologie
    Michael W. Krause, Ph.D.
  • Abschnitt Genetische Mechanismen
    Kiyoshi Mizuuchi, Ph.D., NIH Distinguished Investigator
  • Sektion Molekulare Genetik
    Martin Gellert, Ph.D., NIH Distinguished Investigator
  • Sektion Molekulare Virologie
    Robert Craigie, Ph.D.
  • Sektion Physikalische Chemie
    Gary Felsenfeld, Ph.D., NIH Distinguished Investigator
  • Abschnitt Proteinstabilität und Qualitätskontrolle
    Yihong Ye, Ph.D.
  • Sektion Strukturbiochemie
    Frederick Dyda, Ph.D.
  • Abschnitt Strukturbiologie von Membranproteinen
    Susan K. Buchanan, Ph.D.
  • Abschnitt Strukturbiologie nichtkodierender RNAs und Ribonukleoproteine
    Jinwei Zhang, Ph.D., Stadtman Tenure-Track Investigator
  • Mechanismus der DNA-Reparatur, -Replikation und -Rekombination Abschnitt
    Wei Yang, Ph.D., NIH Distinguished Investigator

Sektion Entwicklungsbiologie

Die Sektion Entwicklungsbiologie untersucht die transkriptionelle Regulation der Bestimmung des Zellschicksals während der Entwicklung von Metazoen. Verwendung der C. elegans System nutzen wir vorwärts- und rückwärtsgenetische Ansätze, um die Funktion des Transkriptionsfaktors zu identifizieren und zu charakterisieren, die für die richtige Entwicklung bestimmter Zelltypen bei Einzelzellauflösung erforderlich ist. Historisch betrachtet war unser Interesse hauptsächlich darauf gerichtet, die Spezifizierung und Differenzierung von Muskelzellen als Modell sowohl für die embryonale als auch für die postembryonale Entwicklung zu verstehen. Unser Ziel ist es, die Transkriptionskaskade vollständig zu beschreiben, die die Bildung dieses Gewebes direkt nach der Befruchtung, während der Embryogenese und bis ins Erwachsenenalter orchestriert.

Abschnitt Genetische Mechanismen

Die Sektion Genetische Mechanismen untersucht die Mechanik zellulärer Prozesse, die sich auf die genomische Struktur und die Vererbung des Genommaterials auswirken. Wir untersuchen Reaktionsmechanismen, die die Stabilität der linearen Organisation des Genoms sowie die 3-dimensionale Dynamik der Vererbung bakterieller Chromosomen beeinflussen.

Sektion Molekulare Genetik

Die Sektion Molekulare Genetik untersucht die Neuordnung von Immunglobulin- und T-Zell-Rezeptorgenen (bekannt als V(D)J-Rekombination). Dieser Prozess ist für die Entwicklung lymphoider Zellen von wesentlicher Bedeutung und ist einzigartig, da er einige Eigenschaften mit der ortsspezifischen Rekombination und mit der Reparatur von Strahlenschäden an der DNA teilt. Unser Ziel ist es, die V(D)J-Rekombination im Detail zu verstehen und dieses Wissen auf das Immunsystem anzuwenden. Unsere Forschungen haben gezeigt, dass die Rekombination mit ortsspezifischen DNA-Brüchen beginnt, die von den isolierten RAG1- und RAG2-Proteinen hergestellt werden können, und dass auf einer Seite jedes Bruchs eine DNA-Haarnadel entsteht. Diese Reaktion teilt viele Eigenschaften mit mobilen genetischen Elementen (Transposons), und wir interessieren uns für die mögliche Rolle der Transposition bei der Verursachung chromosomaler Translokationen, wie sie bei Leukämien und Lymphomen vorkommen. Die Forscher in diesem Abschnitt untersuchen auch die separate Ubiquitin-Ligase-Aktivität von RAG1 und seine kovalente Modifikation durch Auto-Ubiquitylierung.

Sektion Molekulare Virologie

Die Sektion Molekulare Virologie konzentriert sich auf mechanistische Aspekte der retroviralen DNA-Integration. Nach dem Eintritt in die Wirtszelle wird durch reverse Transkription eine DNA-Kopie des viralen Genoms erstellt. Die Integration dieser viralen DNA in ein Chromosom der Wirtszelle ist ein wesentlicher Schritt im retroviralen Replikationszyklus. Der Hauptakteur im retroviralen DNA-Integrationsprozess ist das viral kodierte Integrase-Protein. Integrase verarbeitet die Enden der viralen DNA und fügt diese verarbeiteten Enden kovalent in die Wirts-DNA ein. Wir untersuchen den molekularen Mechanismus dieser Reaktionen mit biochemischen, biophysikalischen und strukturellen Techniken. Die Forscher in dieser Sektion arbeiten eng mit NIDDK-Kollegen zusammen, die Röntgenkristallographie und NMR verwenden. Unsere Arbeit untersucht auch zelluläre Proteine, die beim Integrationsprozess eine wichtige akzessorische Rolle spielen. Von besonderem Interesse ist der Mechanismus, der die Integrase unter Verwendung der viralen DNA als Ziel für die Integration verhindert. Eine solche Autointegration würde zur Zerstörung der viralen DNA führen. Wir haben ein zelluläres Protein identifiziert, das wir Barrier-to-Autointegration Factor (BAF) nennen, das die Integration der viralen DNA in sich selbst verhindert. Unsere Studien legen nahe, dass die Verdichtung der viralen DNA durch BAF sie als Ziel für die Integration unzugänglich macht.

Sektion Physikalische Chemie

Die Sektion Physikalische Chemie untersucht die Struktur und Funktion verschiedener Proteinarten. Konkrete Projekte untersuchen den Zusammenhang zwischen Chromatinstruktur und Genexpression in Eukaryoten. Die Forscher konzentrieren sich auf die epigenetischen Mechanismen und die Struktur sowohl der einzelnen Nukleosomen (der grundlegenden Chromatin-Untereinheiten) als auch der gefalteten Polynukleosomenfaser. Neuere Untersuchungen zur Rolle von Histonvarianten bei der Regulation der Chromatinstruktur und der Genexpression legen nahe, dass instabile Nukleosomenkernpartikel (NCPs) eine Rolle dabei spielen, aktive Promotoren für die Bindung durch regulatorische Faktoren zugänglicher zu machen. Andere Arbeiten untersuchen die langreichweitige Chromatinorganisation und die Grenzen zwischen unabhängig regulierten Domänen, die bei der Regulation der Genexpression eine Rolle spielen. Wir haben uns auf die Eigenschaften von Isolatorelementen konzentriert, die helfen, solche Grenzen zu setzen. Unsere Forschung hat Proteine ​​identifiziert, die an die Isolatorstellen binden, sowie die Co-Faktoren, die diese Proteine ​​rekrutieren, und die Ergebnisse legen nahe, wie die Enhancer-Blockierung oder Barriereaktivität entsteht. Die vorliegende Arbeit untersucht diese Mechanismen im Detail und umfasst die biochemische und funktionelle Analyse der Komplexe. Andere Studien untersuchen die Auswirkungen des Protein-Knockdowns auf die lokale und weitreichende Chromatinstruktur und die Histonmodifikationsmuster. Insbesondere untersuchen wir weitreichende Wechselwirkungen innerhalb des Zellkerns in menschlichen Betazellen der Bauchspeicheldrüse und zwischen dem Insulingen und anderen Genen, die möglicherweise mitreguliert werden. Dies ist Teil einer größeren Anstrengung, die Chromatinstruktur des Insulinlocus und seine Beziehung zur Insulingenexpression und -sekretion zu untersuchen.

Abschnitt Proteinstabilität und Qualitätskontrolle

Die Abteilung Proteinstabilität und Qualitätskontrolle (1) forscht mit In-vitro-Rekonstitution und zellbasierten Assays, um die zellulären Mechanismen aufzuklären, die der Proteinqualitätskontrolle am endoplasmatischen Retikulum (ER) zugrunde liegen (2) entwickelt Reagenzien und Werkzeuge zur Störung der ER-Proteinhomöostase und bewertet ihre Aktivitäten in der Krebstherapie (3) untersucht die Katalysemechanismen für verschiedene Enzyme im Ubiquitin-Proteasom-System (4) erweitert unsere Studien um grundlegende Fragen in anderen Proteinqualitätskontrollsystemen und (5) unterstützt die Karriereentwicklung von wissenschaftlichen Auszubildenden im wissenschaftlichen oder biomedizinischen Bereich.

Sektion Strukturbiochemie

Die Sektion Strukturelle Biochemie untersucht die molekularen Mechanismen, die der Modulation der Proteinaktivität zugrunde liegen. Um richtig zu funktionieren, müssen Zellen eine große Anzahl gleichzeitiger Ereignisse und Prozesse koordinieren und choreografieren. Proteine ​​führen diese wesentlichen Prozesse durch. Mit Röntgenkristallographie untersuchen wir hauptsächlich, wie Zellen die Aktivität und Funktion von Protein-Protein- und Protein-DNA-Komplexen regulieren. Röntgenkristallographie erzeugt hochauflösende "Schnappschüsse", um subtile Veränderungen in der Proteinstruktur sichtbar zu machen, die oft mit der funktionellen Regulierung einhergehen. Mit diesen Momentaufnahmen in der Hand verwenden wir eine Vielzahl von biochemischen, biophysikalischen und Simulationsansätzen, um ihre Strukturen und biologischen Funktionen in Beziehung zu setzen. Konkrete Projekte untersuchen, wie Proteine ​​die Bewegung mobiler genetischer Elemente wie Transposons oder Viren steuern. Einer unserer aktuellen Schwerpunkte ist das Rep-Protein des adeno-assoziierten Virus (AAV). Dieses Protein katalysiert die Integration des AAV-Genoms in einen spezifischen Locus im menschlichen Chromosom 19, was es zu einem äußerst nützlichen Werkzeug für Gentherapiestudien macht. Darüber hinaus untersuchen wir, wie eine allgegenwärtige Gruppe von Chaperonproteinen, die als 14-3-3 bekannt sind, in der Lage ist, wann und wo in einer Zelle Proteine ​​​​zu liefern, die die Genexpression regulieren.

Abschnitt Strukturbiologie von Membranproteinen

Die Sektion Strukturbiologie der Membranbiologie beschäftigt sich mit der Strukturaufklärung integraler Membranproteine ​​durch Röntgenkristallographie und der funktionellen Analyse dieser Proteine ​​mit biophysikalischen, biochemischen und zellbiologischen Techniken. Wir untersuchen Transporter, die in die äußeren Membranen gramnegativer Bakterien eingebettet sind, die oberflächenzugänglich sind und daher das Potenzial haben, gute Impfstoff- und/oder Wirkstoffziele gegen Infektionskrankheiten zu sein. Wir untersuchen auch die membranassoziierten oder löslichen Proteinpartner, die mit äußeren Membrantransportern interagieren, um besser zu verstehen, wie diese Systeme in vivo funktionieren. Aktuelle Themen im Labor umfassen (1) den Import kleiner Moleküle und Proteine ​​durch die äußere Bakterienmembran, (2) die Proteinsekretion durch pathogene Bakterien und (3) den Proteinimport durch die mitochondrialen äußeren Membranen. Unser Labor untersucht derzeit mehrere verschiedene Proteine. Einige sind für viele verschiedene Arten von Bakterien verbreitet und für ihr Überleben erforderlich, während andere auf einzigartige Weise an der Entwicklung von Bakterien beteiligt sind E coli oder Yersinien pestis (die Bakterien, die die Pest verursachen) Infektionen. Kürzlich haben wir auch damit begonnen, Säugetierproteine ​​zu untersuchen, die eine Rolle beim Fortschreiten neurodegenerativer Zustände wie Alzheimer und Parkinson spielen könnten.

Abschnitt Strukturbiologie nichtkodierender RNAs und Ribonukleoproteine

Die Sektion Strukturelle Biochemie nichtkodierender RNAs und Ribonukleoproteine ​​führt Forschungen durch, um ein detailliertes strukturelles und mechanistisches Verständnis von zellulären und viralen nichtkodierenden RNAs und ihren assoziierten Ribonukleoproteinkomplexen zu erlangen, die an der Genregulation und menschlichen Krankheiten beteiligt sind. Wir arbeiten daran, allgemeine Motive und Prinzipien aufzudecken, die die Bildung von RNA-Tertiärstrukturen, die RNA-Erkennung durch eine andere RNA oder ein anderes Protein steuern und wie dynamische RNA-Strukturen zur Regulation der Genexpression und der menschlichen Pathophysiologie beitragen. Aktuelle Forschungsthemen sind: [1] Struktur, Mechanismus, Targeting und Engineering von Genregulations-Riboschaltern. [2] tRNA-vermittelte Stresssensorik und Reaktionswege in Eukaryoten. [3] HIV und andere virale RNA-Strukturen und ihre Proteinkomplexe.

Mechanismus der DNA-Reparatur, -Replikation und -Rekombination Abschnitt

Die Sektion Mechanismus der DNA-Reparatur, -Replikation und -Rekombination beschäftigt sich mit der Untersuchung der DNA-Rekombination, -Reparatur und -Replikation. Insbesondere interessieren wir uns für V(D)J-Rekombination, Mismatch-Reparatur, Nukleotidexzisionsreparatur und Transläsions-DNA-Synthese. Wir nutzen Röntgenkristallographie, Molekularbiologie und verschiedene biochemische und biophysikalische Ansätze, um die molekularen Mechanismen dieser biologischen Prozesse aufzuklären.


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