Willkommen bei JLUpub
JLUpub ist das institutionelle Repositorium der Justus-Liebig-Universität.
JLUpub bietet Mitgliedern und Angehörigen der Universität die Möglichkeit neben wissenschaftlichen Dokumenten auch Forschungsdaten elektronisch zu veröffentlichen und dauerhaft zugänglich zu machen. Alle Veröffentlichungen erhalten einen Digital Object Identifier (DOI) und werden über nationale und internationale Bibliothekskataloge sowie Suchmaschinen nachgewiesen und auffindbar.
Neue Veröffentlichungen:
Die Bedeutung humaner Papillomviren in der Kopf-Hals-Onkologie
(2024) Wagner, Steffen
Trotz des allgemeinen sinkenden Konsums von Tabak bleibt die Inzidenz von Kopf-Hals-Karzinomen (KHK) in Deutschland und anderen Ländern weitgehend konstant. Dies geht auf eine signifikante Zunahme HPV-assoziierter Karzinome zurück, was inzwischen als Risikofaktor bei Plattenepithelkarzinomen des Oropharynx (OPSCC) anerkannt ist. Unsere, sowie weitere Arbeiten der letzten Jahre zeigen, dass HPV-assoziierte OPSCC eine eigenständige Tumorentität sind und sich grundlegend von Noxen-assoziierten KHK unterscheiden. Virale Onkoproteine wie E6 und E7 sind neben der charakteristischen Überexpression des zellulären p16INK4a an einer Reihe molekularer Veränderungen beteiligt, die in HPV-negativen OPSCC durch genetische Veränderungen ausgelöst werden. Hierzu gehören insbesondere immun-escape Mechanismen, wie die Reduktion der HLA Klasse I Expression oder die Induktion hemmender Liganden (z.B. PD-L1) von Immun-Checkpoint Signalwegen. Dennoch sind HPV assoziierte OPSCC durch eine Präsenz von Immunzellen (wie NK-Zellen) charakterisiert. Viele dieser HPV-bedingten Veränderungen können diagnostisch und therapeutisch bedeutsam sein. So kann virale DNA im Blut von Tumorpatienten (liquid biopsy) nachgewiesen und mit dem Verlauf der Erkrankung korreliert werden. Angesichts der Bedeutung von HPV in der Kopf-Hals-Onkologie und des spezifischen Mechanismus der Karzinogenese, mit vergleichsweise homogenen Veränderungen und meist milderen klinischen Verläufen, erscheinen HPV assoziierte OPSCC besonders geeignet für neue immunologische Therapiekonzepte.
Analyse der DNA-Reparaturmechanismen nach therapeutischer Genomeditierung mittels induzierbarer Cas9 Endonuklease in vitro
(2025) Türk, Franziska Maria
Erblich bedingte Netzhauterkrankungen betreffen viele Menschen und sind häufig verantwortlich für den Verlust der Sehkraft. Begründet liegen sie meist in einer Mutation eines relevanten Gens. Es existieren unterschiedliche therapeutische Optionen, die abhängig von dem Wissen um die Ursache und dem Fortschritt der Erkrankung zum Einsatz kommen. Therapeutische Genomeditierung, das damit einhergehende Einbringen eines DSBs sowie die nachfolgenden zelleigenen Reparaturmechanismen stellen eine wichtige Rolle im Bereich der Gentherapie dar.
Ziel dieser Arbeit war es, das BRET-Reportersystem in Verbindung mit einer induzierbaren Cas-Variante zu testen und mehr Informationen über das neuronenspezifische Verhalten nach einem induzierten DSB zu generieren.
Nachdem die Funktionalität des bereits in der Arbeitsgruppe entwickelten BRET-Systems mit den entsprechenden gRNA/Cas9-Komplexen bestätigt wurde, folgte die Herstellung eines induzierbaren Cas9-Systems passend zu den Targetsequenzen der BRET-Reporter, welche in HEK293-T-Zellen transfiziert und auf ihre Funktionalität hin überprüft wurden. Im letzten Schritt der Arbeit wurde versucht, das Cas9-System mit gRNA und BRET-Reporten mittels Cotransfektion in die iNGNs zu integrieren.
In Zukunft kann die Kombination der gRNA/iCas mit anderen Reportersystemen zu weiteren Informationen über das zellspezifische Reparaturverhalten nach einem DSB führen. Hier sollte jedoch zunächst die Erhöhung der Transfektionseffizienz der iNGNs im Fokus stehen und durch Änderung der Transfektionsmethode, der DNA-Bereitstellung und/oder des Promotors gesteigert werden.
Kurzfristiges Ziel ist es, die iNGNs als intermediäres System mit gRNA/iCas-Systemen zu etablieren, um neuronenspezifische Informationen im Bereich der DNA-Reparaturforschung in Bezug auf erblich bedingte Netzhauterkrankungen generieren zu können. Langfristig steht die Ermöglichung einer direkten Therapie von erblich bedingten Erkrankungen mittels Genome Editing im Zentrum des Bestrebens.
Zukünftig könnten CRISPR/(i)Cas und iPSCs somit einen wesentlichen Beitrag zu einer patientenspezifischen, regenerativen Medizin leisten.
Overexpression of Cx43: Is It an Effective Approach for the Treatment of Cardiovascular Diseases?
(2025) Boengler, Kerstin; Mantuano, Beatrice; Toledano, Shira; Binah, Ofer; Schulz, Rainer
In the heart, Connexin 43 (Cx43) is involved in intercellular communication through gap junctions and exosomes. In addition, Cx43-formed hemichannels at the plasma membrane are important for ion homeostasis and cellular volume regulation. Through its localization within nuclei and mitochondria, Cx43 influences the function of the respective organelles. Several cardiovascular diseases such as heart failure, ischemia/reperfusion injury, hypertrophic cardiomyopathy and arrhythmias are characterized by Cx43 downregulation and a dysregulated Cx43 function. Accordingly, a putative therapeutic approach of these diseases would include the induction of Cx43 expression in the damaged heart, albeit such induction may have both beneficial and detrimental effects. In this review we discuss the consequences of increasing cardiac Cx43 expression, and discuss this manipulation as a strategy for the treatment of cardiovascular diseases.
Mitigating Interfacial Degradation in Sulfide-Based Solid-State Batteries using Polymer Coatings and Surface-Modified Solid Electrolytes
(2025-04-11) Shi, Bing-Xuan
The growing market for electric vehicles is driving demand for high-energy-density batteries. Conven-tional liquid electrolyte batteries (LEBs) are nearing their energy-density limits, while solid electrolyte batteries (SEBs) using high-nickel cathode active materials (CAMs), solid electrolytes (SEs), and the lithium metal anode promise much higher energy densities. Sulfide-based SEs, such as Li6PS5Cl, exhibit particularly high ionic conductivity, making them promising candidates for industrial applications. How-ever, the interfacial degradation between sulfide-based SEs and electrodes limits their electrochemical performance. This dissertation explores innovative strategies to enhance the interfacial stability at both the cathode-electrolyte interphase (CEI) and the solid electrolyte interphase (SEI) in SEBs, focusing on polyelectrolyte coatings and modified sulfide-based SEs.
Polyelectrolytes are selected as electrode coating materials in this dissertation for their flexibility, ease of processing, and lower cost than inorganic coatings. Moreover, they provide intrinsic ionic conductivity compared to neutral polymers, which is essential in SEBs but less of a concern in LEBs. While polymers as coatings in LEBs are well-studied, there is limited insight into their use in SEBs. This gap motivates this dissertation, demonstrating how polyelectrolytes enhance interfacial stability and performance in SEBs. The journey begins with exploring a polycation coating on LiNi0.83Co0.11Mn0.06O2 using the spray-drying method, revealing their potential and limitations. The polycation coating uniformly covers CAM particles to enhance cycling stability, but improved lithium-ion conductivity is needed to prevent capacity loss. Building on these findings, a subsequent study introduces a polyanion/amide polymer blend as a coating on LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2, with the polyanion providing a lithium source to mitigate capacity loss and the amide polymer serving as a coating inducer. However, the polyanion/amide polymer coating demonstrates stiffness that needs more flexibility. As a result, a polyelectrolyte complex (PEC) coating is developed for LiNiO2 (LNO) cathode and a Si anode. This PEC employs a polycation to induce coating formation alongside a polyanion with a flowing nature that enhances both lithium-ion conductivity and flexibility.
On the other hand, compared with the use of polyelectrolyte coatings, the modification of sulfide-based SEs via solvent treatment provides another approach to reducing the interfacial degradation of SEBs. This method improves the interfacial stability between the LNO cathode and the sulfide-based SE while preventing dendrite formation from the lithium metal anode. Additionally, modified sulfide-based SEs reveal a mechanism for enhancing cathodic performance different from the polyelectrolyte coating layer. This suggests that the combination of polyelectrolyte coatings with modifications to sulfide-based SEs could further bolster interfacial stability.
This dissertation comprises four studies, including polyelectrolyte-coated electrodes and modified sul-fide-based SEs in SEBs. Each study employs a distinct approach to mitigate interfacial degradation and shows promising potential for industrial application. Collectively, these investigations provide a compre-hensive understanding of the strategies to improve interfacial stability while providing future strategies that can be further developed and studied.
Illuminating the Regulatory Dynamics of Plant Growth: A Study on Cell Cycle Genes and Motif Enrichment in Arabidopsis thaliana
(2024) Wang, Xuesong
Plant growth and development rely on the proliferation and expansion of root tip cells, which involves a network of genes participating in the regulation of the cell cycle, namely the mitotic cell cycle and endocycle. Since plants have their sessile nature, they cannot actively avoid adverse factors imposed by the environment, compelling them to develop a suite of adaptive mechanisms to enhance their adaptability and ensure survival. Some of these adaptive mechanisms influence the regulation of the cell cycle, although the underlying mechanistic connections remain elusive. Including the role of transcription factors in regulating the expression of cell cycle genes and their influencing factors, as well as the regulation of the transition between the mitotic cycle and endocycle, remain current research challenges.
Research on plant cell cycle genes reached its peak in the early 21st century when combining cell cycle synchronization in cell cultures with DNA microarray and other technologies. At that time cycle-related genes have been assigned to different cell cycle phases. However, since then, the cell cycle gene networks have hardly been studied or annotated in more detail. Moreover, the ramifications of cell cycle synchronization on the cell cycle dynamics are not fully characterized and quantified. To this end, this work aimed to map and analyze cell cycle gene networks, leveraging more advanced technologies and methodologies, such as single-cell sequencing, to undertake a comprehensive exploration of the cell cycle networks. As for transcriptional regulation mechanisms of cell cycle genes, the focus has primarily been on the issue of transcription factor binding under single motif conditions. This work will focus on the binding characteristics of motif pairs and their role in transcriptional regulation.
This work integrated root single-cell and bulk sequencing data of *Arabidopsis thaliana* to calculate correlations, delineating developmental zones at the single-cell level. Cycling cells in these zones were identified using known cell cycle genes and clustering methods. Differential expression analyses on cells in different cycle phases expanded the cell cycle-related gene set.
The Paired Motif Enrichment Tool (PMET) identifies promoter motif pairs. Building on the existing PMET foundation, this work extends its application to uncover genetic mechanisms regulating the mitotic cycle and endocycle. Using PMET, diverse promoter motif pairs linked to cell cycle-related and stress-induced genes were identified, elucidating gene regulatory patterns involving synergistic transcription factors. Many motif pairs are specific to genes in certain cycle phases and stress conditions, offering new insights into the regulatory mechanisms of cell cycle and stress-induced gene networks.