Andreas Peters

Defective granulation tissue formation in mice with specific ablation of integrin-linked kinase in fibroblasts – role of TGFβ1 levels and RhoA activity

Wound healing crucially relies on the mechanical activity of fibroblasts responding to TGFβ1 and to forces transmitted across focal adhesions. Integrin-linked kinase (ILK) is a central adapter recruited to integrin β1 tails in focal adhesions mediating the communication between cells and extracellular matrix. Here, we show that fibroblast-restricted inactivation of ILK in mice leads to impaired healing due to a severe reduction in the number of myofibroblasts, whereas inflammatory infiltrate and vascularization of the granulation tissue are unaffected. Primary ILK-deficient fibroblasts exhibit severely reduced levels of extracellular TGFβ1, α-smooth muscle actin (αSMA) production and myofibroblast conversion, which are rescued by exogenous TGFβ1. They are further characterized by elevated RhoA and low Rac1 activities, resulting in abnormal shape and reduced directional migration. Interference with RhoA–ROCK signaling largely restores morphology, migration and TGFβ1 levels. We conclude that, in fibroblasts, ILK is crucial for limiting RhoA activity, thus promoting TGFβ1 production, which is essential for dermal repair following injury.

Biochemical and immunological characterization of chalcone synthase from rye leaves

Summary As part of investigations on the role and the location of the key enzyme of flavonoid biosynthesis, chalcone synthase (CHS) in leaf tissues of Gramineae , CHS from rye ( Secale cereale L.) was purified and characterized biochemically and immunologically. Km-values for the substrates p-coumaroyl-CoA and caffeoyl-CoA were 0.6 and 1.45 μM, respectively, the corresponding Km-values for malonyl-CoA were 1.4 and 1.5 μM. The pH-optimum for the formation of 2′,4,4′,6′-tetrahydroxychalcone was 8 and for the formation of 2′,3,4,4′,6′-pentahydroxychalcone, 6.5. A 50% reduction in enzyme activity was caused by 9 μM apigenin, 13 μM luteolin, 36 μM CoA, 45 μM naringenin, 45 μM eriodictyol, and 62 μM isovitexin 2″-O-arabinoside. SDS-PAGE analysis of the purified enzyme revealed two peptides with apparent molecular weights of 43 and 44 kd, respectively. On western blots run with the purified enzyme as well as with crude enzyme extracts, both peptides were immunostained by polyclonal antibodies raised against rye or parsley CHS. The recognition of these peptides by single monoclonal antibodies demonstrated that both peptides were similar and derived from CHS. Applied to western blots run with CHS-containing extracts of parsley, spinach, pea, maize, and oat, the same antibodies labelled only a single peptide, or in some cases probably even more than two peptides.

Cyclic mechanical stress downregulates endothelin-1 and its responsive genes independently of TGFβ1 in dermal fibroblasts

Mechanical forces are highly variable ranging from the ubiquitous gravity force to compression, fluid shear, torsion, tension and other forms. Mechanical forces act on cells and modulate their biological responses by regulating gene transcription, enzyme and growth factor activity. In soft connective tissues, formation of myofibroblasts strictly requires a mechanically loaded environment in addition to local transforming growth factor (TGF)‐β activity, which itself can be modulated by the mechanical status of the environment. The aim of this study was to monitor the adaptive responses of primary dermal fibroblasts towards cyclic mechanical stress under conditions of high force to better understand the regulation of gene expression in normal skin and mechanisms of gene regulation in mechanically altered fibrotic skin. Primary murine dermal fibroblasts were exposed to equi‐biaxial tensile strain. Cyclic mechanical tension was applied at a frequency of 0.1 Hz (6× /min) for 24 h with a maximal increase in surface area of 15%. This treatment resulted in downregulation of alpha smooth muscle actin (αSMA) and connective tissue growth factor (CTGF) but not of TGFβ1 expression. Cyclic strain also strongly reduced endothelin‐1 (ET‐1) expression and supplementing strained cultures with exogenous ET‐1 rescued αSMA and CTGF levels. Of note, no biologically significant levels of TGFβ1 activity were detected in strained cultures. We provide evidence for a novel, TGFβ1‐independent mechanism regulating ET‐1 expression in dermal fibroblasts by biomechanical forces. Modulation of ET‐1‐dependent activities regulates downstream fibrotic marker genes; this pathway might therefore provide an approach to attenuate myofibroblast differentiation.

Bedingungen der Zellatmung

Zunachst wird in diesem Kapitel eine kurze Zusammenfassung uber die Zellatmung wiedergegeben. Nachfolgend soll durch Abanderung des vorgestellten Versuchsaufbaus ermittelt werden, welche Bedingungen respiratorische Prozesse bei Pflanzensamen (z. B. Erbsen) beeinflussen.

Lichtabhängigkeit der Photosyntheserate

In diesem Kapitel wird eine kurze Zusammenfassung uber die Teilprozesse der Photosynthese gegeben, wodurch Vermutungen aufgestellt werden sollen, welche Faktoren die Photosyntheserate beeinflussen konnen. Durch Veranderungen des hier vorgestellten Versuchsaufbaus kann dieser Einfluss quantitativ uberpruft werden.

Gehemmte Enzyme am Beispiel der Amylase

In diesem Kapitel wird die allo- und isosterische Hemmung von Enzymen erlautert. Fur die isosterische Hemmung wird hier der Hemmstoff Acarbose, welcher mit anderen Polysacchariden (z. B. Starke) um das aktive Zentrum der Amylasen konkurriert, beispielhaft vorgestellt. Zudem sollen Vermutungen uber den Zusammenhang zwischen Inhibitorkonzentration und Enzymaktivitat aufgestellt werden. Diese Vermutungen konnen anschliesend anhand eines Experimentaufbaus uberpruft werden.

Substrate für die ethanolische Gärung

In diesem Kapitel wird der Prozess der ethanolischen Garung am Beispiel des Substrats Glucose beschrieben. Mithilfe dieser Information konnen Vermutungen geausert werden, welche Kohlenhydrate fur Saccharomyces cerevisiae (Backer- oder Bierhefe) ethanolisch vergarbar sind und welche nicht. Die Vermutungen werden anschliesend mithilfe unterschiedlicher Kohlenhydrate experimentell uberpruft.

Der Einfluss des Plasmolytikums auf die Osmose

Im Folgenden wird der Vorgang der Osmose – als Spezialfall der Diffusion durch eine selektiv permeable Membran – erklart. Dieser Prozess wird am Beispiel einer Salzlosung erlautert, wobei die positiv und negativ geladenen Ionen des Salzes in dissoziierter Form, d. h. voneinander gelost, im Wasser vorliegen. Daraufhin sollen Vermutungen aufgestellt werden, ob auch geloste Teilchen (wie z. B. in Saccharoselosungen), bei denen es sich um Molekule und nicht um Ionen handelt, osmotisch wirksam sind. Die Wirksamkeit der Zuckerlosung soll anhand eines lebenden Systems gepruft werden, namlich durch die mikroskopische Beobachtung von Zellen des Zwiebelhautchens einer roten Kuchenzwiebel. Beim Zwiebelhautchen handelt es sich um die nur eine Zellschicht dicke obere Epidermis der Speicherblatter von Allium cepa.

Temperaturabhängigkeit der Enzymaktivität

Dieses Kapitel zeigt auf, dass die Stoffwechselaktivitat der Enzyme von verschiedenen Faktoren beeinflusst werden kann. Zudem sollen Vermutungen uber den Zusammenhang zwischen Temperatur und der Enzymaktivitat aufgestellt werden. Diese Vermutungen konnen anschliesend am Beispiel der hydrolytischen Spaltung von Fetten mittels Lipasen uberpruft werden.

Temperatureinfluss auf die Diffusionsgeschwindigkeit

Dieses Kapitel behandelt den physikalischen Prozess der Diffusion. Es wird erlautert, dass die ungerichtete und zufallige Bewegung von Teilchen Ursache dieses Phanomens ist. Daraufhin sollen mogliche Faktoren ermittelt werden, die einen Einfluss auf die Diffusionsgeschwindigkeit haben. Diese konnen anschliesend durch eine Veranderung des hier vorgestellten Experimentaufbaus uberpruft werden.