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    Cooling and slowing towards a lithium MOT for high precision laser spectroscopy
    (2025) Willig, Marcel; Pohl, Randolf
    Lithium ist das dritte Element im Periodensystem und das leichteste Alkalimetall und das einzige, das stabile fermionische und bosonische Isotope besitzt. Es ist simpel genug um ab initio beschrieben zu werden, aber so komplex, dass viele physikalische Effekte für eine korrekte Beschreibung berücksichtigt werden müssen. Die D-Linien, also die Übergänge vom Grundzustand 2S1/2 zu den ersten angeregten Zuständen 2P1/2 und 2P3/2 , werden beeinflusst von der Zusammensetzung und Größe des Kern und seiner Polarisierbarkeit, der Abschirmung des Kerns durch die Elektronen der 1S-Schale, Quanteninterferenz und weitere Effekte. Das macht Lithium zum perfek- ten Testobjekt um Theorien der Kern- und Atomphysik zu untersuchen. Hochpräzise Laserspektroskopie soll das Mittel der Wahl für diese Untersuchung sein. Um Lithium spektroskopieren zu können, muss es zuerst erhitzt und in die Gasphase gebracht werden. Aufgrund der dafür nötigen Temperaturen sind die gemessenen Spektren allerdings stark durch den relativistischen Dopplereffekt beeinflusst. Mes- sungen sind durchaus möglich, aber höhere Präzision benötigt niedrigere Tempera- turen. Diese Arbeit präsentiert die Ergebnisse des Aufbaus einer magneto-optischen Falle zum Fangen und Kühlen von ⁶Li -Atomen (N = 10(1) · 10⁹) sowie ihren zuge- hörigen Zeeman-Slower. Sowohl die dafür notwendigen Lasersysteme als auch die einzelnen Komponenten des Aufbaus werden ausführlich erläutert und analysiert.
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    Endocannabinoidmessungen im Rahmen von physischer Belastung
    (2025) Hagenah, Matthias Christoph
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    Cyclin K-CDK12/CDK13-Komplexe im Prostatakarzinom -Prognostische Bedeutung und Therapierelevanz-
    (2024) Frei, Katharina Maria
    Im Rahmen dieser Arbeit wurden die prognostische Bedeutung und Therapierelevanz der Cyclin K-CDK12/CDK13-Komplexe im Prostatakarzinom, einer der weltweit häufigsten malignen Neoplasien bei Männern, untersucht. Trotz eines anfänglichen therapeutischen Ansprechens kommt es häufig zu einem Therapieversagen und einer Rezidiventwicklung, was die Notwendigkeit effektiver und zielgerichteter Therapien unterstreicht. Obwohl die Cyclin K-CDK12/CDK13-Komplexe aufgrund ihrer essenziellen Rolle für die Genomstabilität, Proliferation und das Überleben maligner Zellen bereits Gegenstand zahlreicher Studien sind, ist über ihre funktionelle Rolle und ihr therapeutisches Potenzial beim Prostatakarzinom bisher noch wenig bekannt. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die Inhibition der Cyclin K-CDK12/CDK13-Komplexe durch den kovalenten CDK12/CDK13-Inhibitor THZ531 die Viabilität von Prostatakarzinomzellen vermindert, was entweder auf eine zelllinienabhängige Induktion eines Zellzyklusarrest in der G2/M-Phase oder auf den apoptotischen Zelltod zurückzuführen war. Diese antitumorigenen Effekte waren mit einer THZ531-vermittelten Reduktion der Expression essenzieller Genen der DNA Schadensantwort und DNA-Reparatur assoziiert, was die Akkumulation von DNA Schäden verursachte. Darüber hinaus führte die THZ531-Behandlung von Tumorxenografts im Chorioallantoismembran-Modell des Hühnereies zu einer Abnahme der Tumorviabilität, die mit einer erhöhten Apoptoserate einherging. Basierend auf diesen Ergebnissen wurde untersucht, ob die antineoplastische Wirkung von THZ531 die Prostatakarzinomzellen gegenüber einer PARP-Inhibition mit Olaparib oder den Antiandrogenen Enzalutamid und Abirateron sensibilisieren kann. In Kombination mit Olaparib löste THZ531 synergistisch Apoptose in einer der untersuchten Zelllinien aus. Die kombinierte Behandlung aus THZ531 und den Antiandrogenen führte speziell bei androgensensitiven Prostatakarzinomzelllinien zu einer Verstärkung der antitumoralen Auswirkungen. Zudem konnten die anti-proliferativen und pro-apoptotischen Effekte dieser Kombinationstherapie auch ex vivo im frischen humanen Prostatakarzinomgewebe verifiziert werden. Im Hinblick auf die prognostische Bedeutung konnte in einem Tissue Microarray mit Gewebeproben von Prostatakarzinompatienten gezeigt werden, dass die Cyclin K-, nicht aber die CDK12-Expression mit einem aggressiveren Prostatakarzinom-Typ korrelierte. Zusammenfassend verdeutlichen die gewonnenen Erkenntnisse dieser Arbeit die klinische Relevanz der Cyclin K-CDK12/CDK13-Komplexe als vielversprechende therapeutische Zielstrukturen, insbesondere in Kombination mit einer Antiandrogen-Therapie, sowie die Bedeutung von Cyclin K als prognostischer Biomarker bei Patienten mit einem Prostatakarzinom.
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    Dynamic materials: exploring covalent adaptable networks in bioinspired composites
    (2025) Engels, Sjoerd; Walther, Andreas
    Covalent adaptable networks (CANs) are crosslinked polymer materials that possess advanced dynamic properties based on their ability to undergo covalent bond exchanges. These dynamic properties allow for various applications, including improvements in terms of recycling. While intriguing on their own, they can also be integrated into other polymer-based materials that rely on other phases as well. Such composites are widely used, benefiting from their reinforcing phases and hierarchical architectures to achieve properties beyond those of pure polymers. Bioinspired composites are particularly unique: They utilize design elements based on natural or biological materials to achieve advanced properties or features. However, most composites, and certainly bioinspired composites, suffer greatly from complex preparation methods and an inability to be recycled. We show that incorporating CANs as the polymeric phase in bioinspired composites can significantly enhance recyclability. This includes the ability to mill used composites and perform compression molding, enabling the formation of new samples, as well as the potential for healing, allowing for the reuse of materials that would otherwise be discarded. Moreover, we show that the benefits of dynamic properties can extend beyond recyclability alone. The dynamic chemistries of CANs can facilitate enhanced interphase interactions and synergies, leading to improvements in mechanical performance. Additionally, we demonstrate that unique functions of polymer phases, such as shape memory behavior, can be extended to the overall composite through stress transfer between the compatible phases. Lastly, we show that (re)shaping of bioinspired composites can be a remarkably impactful feature of dynamic properties. The ability to fabricate complex geometries significantly expands the functional range of composite materials and can enable them to replace metals or polymers in applications where they were previously not viable on account of limited options for sample shapes. In this thesis I demonstrate these concepts by showing three self-contained bioinspired (nano)composite designs: 1. Chapter 2 introduces waterborne CANs that feature internal catalysis, dissociative bond exchange and customizable properties through selection of different crosslinkers. Random copolymers based on aspartic acid can catalyze the exchange of dynamic covalent ester bonds when combined with nucleophilic crosslinkers. We also prepare advanced weldable and shapeable nacre-mimetic nanocomposites by combining the CAN with sodium fluorohectorite nanoplatelets. 2. Chapter 3 demonstrates the incorporation of epoxy-based CANs in wood-based composites. These components demonstrate their compatibility via impregnation of the CAN into the lumens and intercellular spaces of delignified wood, yielding a flexible reinforced composite material. The transparent composites can be shaped to high curvatures and in three dimensions based on partial cellulose dissolution induced by the transesterification catalyst utilized in the CAN phase. 3. Chapter 4 introduces a variety of dynamic polyurethanes that are first dispersed in aqueous media, which allows further combination with cellulose nanofibrils in aqueous conditions to prepare bioinspired nanocomposites. Using both siloxane and disulfide chemistries imbues crosslinked polyurethanes with dynamic properties that we use to allow for shaping and laminate formation in the context of the composites. Because of the nature of the aqueous polyurethane dispersions, they exhibit unique synergy with the cellulose nanofibrils, leading to mechanical properties that surpass those of pure cellulose nanofibrils. This thesis explores a range of approaches to incorporate dynamic polymer systems into bioinspired composite materials, based on different types of CAN polymers as well as variations of the reinforcing phase.
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    Evaluation neuroprotektiver Effekte von Hyperforin nach experimentellem Schädel-Hirn-Trauma in der Maus
    (2024) Kleinschmidt, Tobias; Schäfer, Michael
    Das SHT ist trotz medizintechnischer Fortschritte und der Unfallprävention mit einer hohen Mortalität verbunden. Die Regeneration bei Überlebenden gestaltet sich häufig langwierig und ist mitunter nicht mit einer vollständigen Wiederherstellung der ursprünglichen Funktionalität verbunden. Es besteht nach wie vor ein hoher Bedarf an innovativen klinischen Therapieansätzen. Der Fokus liegt hierbei bisher nur auf der Wiederherstellung eines möglichst physiologischen Allgemeinzustandes, ohne dass aktiv zelluläre Regenerationsprozesse moduliert werden können. Diese limitierten therapeutischen Möglichkeiten sind auf ein bislang unvollständiges Wissen grundlegender molekularbiologischer Prozesse zurückzuführen. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Grundlagenforschung zum SHT und untersucht die pharmakologische Innervation und Modulation des sekundären Hirnschadens durch das Hyperforin-Derivat Hyp1, hinsichtlich potentieller anti-inflammatorischer sowie neuroprotektiver Effekte nach einem Schadensereignis am tierexperimentellen Modell der Maus. Der Versuchsaufbau basiert auf dem SHT-Tierversuchsmodell Controlled- Cortical-Impact. Insgesamt wurden 40 männliche murine Versuchstiere vom genetischen Wildtyp C57BL/6N in vier Versuchsgruppen eingeteilt und randomisiert (Sham Veh, Sham Hyp, CCI Veh, CCI Hyp). Den beiden CCI-Gruppen wurde mittels Operation eine rechtshemisphärische Läsion induziert, während die Sham-Gruppen einen Scheineingriff erhielten. Den beiden Interventionsgruppen, Sham Hyp und CCI Hyp, wurde intraperitoneal zwei Tage vor Intervention und fünf Tage nach Intervention das Hyperforin-Präparat verabreicht. Die Kontrollgruppe, Sham Veh und CCI Hyp, erhielt demgegenüber ein Placebo. Die Versuchstiere wurden über einen Zeitraum von fünf Tagen einer Reihe von neurologisch- koordinativen und verhaltensbiologischen Tests unterzogen. Im Anschluss erfolgte die Euthanasie der Tiere und die Entnahme der Gehirne für weitere Analysen. Anschließend wurden eine histologische Aufarbeitung des Läsionsvolumen, sowie eine immunhistochemische Markierung zur Quantifizierung von Astrozyten und Mikroglia durchgeführt. Darüber hinaus umfasst die Studie eine molekularbiologische und proteinanalytische Untersuchung von Neuroprotektiven- und Plastizitätsmarkern sowie pro- und anti-inflammatorischen Mediatoren. Die Resultate dieser Untersuchung stützen größtenteils die patho- physiologischen Konsequenzen eines Schädel-Hirn-Traumas auf den murinen Organismus sowie die schädigende Auswirkung einer Neuroinflammation auf den sekundären Hirnschaden. Es konnte eine erwartungsgemäße, hochregulierte Astrozyten Aktivität nachgewiesen werden, die durch die Marker GFAP gekennzeichnet ist. Die durchgeführte Hyperforin-Therapie zeigte jedoch keine Wirkung auf die GFAP Expression. Gleiches gilt für die Entzündungs-, Inflammations- und Apoptose-assiozierten Marker IL-1β, IL-6, Spektrin, cFos und COX2. Die potenzielle Förderung der neuronalen Regeneration, Plastizität und des neuronalen Überlebens als Folge einer erhöhten BDNF-Expression konnte nicht nachgewiesen werden. Die Behandlung mit Hyp1 zeigt eine signifikante Auswirkung auf die Konzentration von IgG im Hirnparenchym. Inwiefern eine verstärkte Störung der BHS-Integrität, eine vermehrte neuronale oder humorale Expression oder ein anderer Mechanismus hierfür verantwortlich ist, kann anhand der vorliegenden Datenlage nicht eindeutig bewiesen werden. Inwieweit die Modulation von Signalkaskaden, die veränderte Integrität der BHS sowie die Eindämmung der Neuroinflammation durch Hyp1 tatsächlich die Entstehung und den Verlauf der Pathogenese sowie das neurologische Outcome nach SHT beeinflussen, muss jedoch zunächst offen gelassen werden. Zukünftige Forschungsarbeiten sollten durch eine weitere Optimierung des Versuchsaufbaus, zusätzliche molekularbiologische und proteinanalytische Untersuchungen, eine effektive Dosisfindung und eine Evaluierung der Applikationswege dazu beitragen, das Wissen über die Wirksamkeit von Hyp1 zu erweitern, um die Entwicklung eines Arzneimittels voranzutreiben. Die Grundlagenforschung kann dazu beitragen, weitere grundlegende Erkenntnisse zu gewinnen.
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    The influence of correlations on random energy models
    (2025) Alban, Alexander; Hartung, Lisa
    This thesis explores how correlations influence the extremes of variable-speed branching Brownian motion (VSBBM) and the limiting free energy of the continuous random energy model (CREM). These models are closely related and serve as toy models for mean field spin glass models such as the Sherrington-Kirkpatrick (SK) model. In Chapter 1, we give a detailed introduction to VSBBM and the CREM. Also, we summarise the results of Chapter 2 and 3 and place them in the broader research context. In Chapter 2, we study the extremes of a VSBBM where the time-dependent speed functions, which describe the time-inhomogeneous variance, converge to the identity function from below. We show that the log-correction for the order of the maximum depends only on the rate of convergence of the speed function near 0 and 1 and exhibits a smooth interpolation between the correction in the i.i.d. case, 1/(2 √2) ln t, and that of standard branching Brownian motion (BBM), 3/(2 √2) ln t. We prove that the limiting law of the maximum and the extremal process essentially coincide with those of standard BBM, using a first and second moment method which relies on the localisation of extremal particles. In Chapter 3, we study the free energy of the CREM with the so-called Hamilton-Jacobi approach. This approach compares the limiting free energy of mean field spin glass models to the so-called viscosity solution of a Hamilton-Jacobi equation (HJE). For some of these models, this viscosity solution exactly matches the limiting free energy. In other cases such as the bipartite SK model, particularly when the so-called nonlinearity of the HJE is nonconvex, it is only proven that the viscosity solution provides a bound to the limiting free energy. In the case of the CREM with a convex speed function, we establish a HJE on an infinite- dimensional space and prove that a unique viscosity solution exists, which is characterised by a variational formula. Also, we give an explicit description of the so-called initial condition of that HJE, which allows to simplify the variational formula of the viscosity solution. The limiting free energy of the CREM with a convex speed function is equal to the aforementioned viscosity solution.
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    Synthesen mehrfach ungesättigter Nitrofettsäuren
    (2024) Limberg, Anne Katrin; Nubbemeyer, Udo
    9-Nitroölsäure und andere ungesättigte Nitrofettsäuren sind bekannte Signal-Mediatoren in mensch-lichen Körpern mit vielfältigen Wirkungen, welche unter Anderem Vasodilatation und Angiogenese-Stimulation verursachen. Bis jetzt sind nur Synthesen einfach ungesättigter Nitrofettsäuren mit variabler Kettenlänge und Position des Nitroolefin-Strukturmotivs literaturbekannt. Sie alle teilen eine eindeutige und einheitliche Konfiguration der Nitroolefinischen Doppelbindung. Folglich sind Synthesen mehrfach ungesättigter Nitrofettsäuren, deren Nitroolefin-Einheit an der vordersten Doppelbindung lokalisiert ist, von hohem Interesse, um ihre Eigenschaften auf pharmazeutische Wirkungen zu testen. Literaturbekannte Synthesen einfach ungesättigter Nitrofettsäuren nutzen zu deren Aufbau eine konvergente Sequenz aus Henry-Reaktion/Aktivierung/Eliminierung, um aus einer Aldehyd-Komponente und einer Nitro-Komponente die gewünschte Nitrofettsäure aufzubauen. Diese Strategie wird nun auf die Synthese der mehrfach ungesättigten 9- und 10- Nitrolinol- und Nitrolinolensäure übertragen. Die An-wendung der bekannten Herangehensweise auf mehrfach ungesättigte Nitrofettsäure erfordert die Beachtung der Reaktivität der zusätzlichen funktionellen Gruppe in allen folgenden Syntheseschritten und die sorgfältige Auswahl zu nutzender Reaktionsbedingungen, damit die stereochemische Integrität vorhandener und aufgebauter Doppelbindungen erhalten bleibt. Zum Aufbau sollen die benötigten Bausteine in mehrstufigen Synthesen ausgehend von einfachsten kommerziell erhältlichen Edukten hergestellt und gekuppelt werden. Die Herstellung der nötigen Henry-Bausteine sowie deren Kupplung zu den Fettsäuregerüsten ist die zentrale Problemstellung dieser Arbeit. Abschließende Transformationen sollen ebenfalls Auskunft über die Zugänglichkeit nitrierter Phospholipide geben, die als Veresterungs-produkt der fertigen Nitrofettsäuren mit passenden Phosphoglyceriden hervorgehen sollen.
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    Die verfassungskonforme Auslegung als Mittel der Kompromissfindung
    (2025) Brück, Nora; Wapler, Friederike
    In der Arbeit befasse ich mich mit der Argumentationsfigur der verfassungskonformen Auslegung. Unter Auswertung einschlägiger Literatur und Rechtsprechung arbeite ich heraus, wie die verfassungskonforme Auslegung in der Literatur als ein Mittel dargestellt wird, das sich rechtstheoretisch herleiten lässt, während die Anwendung in der Rechtsprechung davon geprägt ist, eine binäre Entscheidung zur Frage der nach der Verfassungsgemäßheit einer Norm zu vermeiden. Methodisch steht insbesondere in der zweiten Hälfte der Arbeit die Frage im Vordergrund, welche tatsächlichen Funktionen die verfassungskonforme Auslegung erfüllt. Auf einer weiteren Ebene geht es mir darum, anschaulich zu machen, welcher Methoden sich die rechtswissenschaftliche Forschung ihrerseits bedienen kann, um über rechtswissenschaftliche Methoden zu sprechen und diese zu hinterfragen.
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    Was sind relevante soziodemografische und gesundheitliche Prädiktoren für Zahnbehandlungsangst und Mundhygieneverhalten bei Patienten einer Zahnarztpraxis?
    (2024) Jakob, Julia; Dietz, Pavel
    Im Rahmen der Studie wurden Prädiktoren für 1) Zahnbehandlungsangst und 2) Mund-hygieneverhalten bei Patienten einer ländlichen Zahnarztpraxis untersucht, um Strategien zur Reduktion von Angst zu entwickeln und die Bedeutung eines adäquaten Mundhygieneverhaltens hervorzuheben. Zahnbehandlungsangst kann zu einer Vermeidung zahnärztlicher Besuche und damit zu schlechterer Mundgesundheit führen, was die Relevanz dieser Forschung unterstreicht. Die analysierte Stichprobe besteht aus 391 Patienten (59,6 % weiblich, 40,4 % männlich). Mithilfe eines Fragebogens wurden soziodemografische Daten, Mundhygieneverhalten, Zahnbehandlungsangst (DFS), Angstsymptome (GAD-2), depressive Symptome (PHQ-2), Schlafprobleme (Schlaf-Item aus PHQ-15), soziale Ängste (Mini-SPIN) und wahrgenommener Stress (PSS-10) erfasst. Die Daten wurden in SPSS Version 27 ausgewertet, wobei multiple lineare Regressionsanalysen zur Prüfung von Prädiktoren für Zahnbehandlungsangst und Mundhygieneverhalten durchgeführt wurden. Geschlecht (β = 6,378, p < 0,001), Familienstand (β = 4,266, p = 0,003) und soziale Ängste (β = 1,064, p = 0,033) erwiesen sich als signifikante Prädiktoren für Zahnbehandlungsangst. Für das Mundhygieneverhalten waren Alter (β = 0,010, p = 0,019), Geschlecht (β = -0,315, p = 0,006), Familienstand (β = -0,010, p = 0,004), Bildungsabschluss (β = -0,115, p = 0,006), Schlafprobleme (β = -0,133, p = 0,037) und Stresswahrnehmung (β = 0,028, p = 0,017) signifikant. Diese Ergebnisse liefern eine empirische Grundlage für die Entwicklung von Interventionsstrategien zur Reduktion von Zahnbehandlungsangst und zur Optimierung präventiver Maßnahmen in der zahnmedizinischen Versorgung.
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    Transcriptional similarities of non-lymphoid tissue regulatory T cells in health, acute inflammation and cancer
    (2025) Helbich, Sara Salome Clara; Delacher, Michael
    Regulatory T cells (Treg) are an anti-inflammatory, immune-regulatory T cell type. Besides their classical function in immune regulation, a highly activated subset of Treg cells can also migrate into tissues and promote homeostasis as well as regeneration. This non lymphoid tissue subset is characterized by the expression of tissue-specific marker genes and their highly regenerative and suppressive function. Previous research had highlighted the importance of tissue-specific Treg cells in regeneration upon organ damage and inflammation, but less is known in the context of tumor progression. In this study we therefore aimed to characterize murine Treg cells from three different tumor types (colorectal carcinoma, B16-F10 melanoma, MC38 adenocarcinoma) by their gene expression pattern and asses their clonal expansion via single cell RNA/TCR-sequencing. Under steady-state conditions, Treg cells across different tissues exhibit a shared molecular program with only a few tissue-specific genes. Our studies did not identify a uniform tumor-specific phenotype across all investigated tumor models. Instead, our findings emphasize the dynamic and adaptable nature of Treg cells, revealing tissue- and tumor-type-specific variations in their clonal sharing, expansion, cell interaction and recruitment patterns. Notably, these results suggest a potential role for the SLE as a priming environment for tumor-associated Tregs, with temporal dependencies in their migration and induction patterns differing between melanoma and colorectal tumor models. These insights provide a foundation for further research into antigen specificity, migration signals, and potential therapeutic targets. Finally, we identified genes that are specifically upregulated in the tumor context and thus indicate specific programs active in tumor-associated Treg cells, but absent in healthy non-lymphoid tissue Treg cells. These findings suggest potential targets or prognostic markers for Treg cell-specific immunotherapies and give valuable insights in the migration capacity of Treg cells in the context of cancer.
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    Orchestrating transposon regulation in the male germline – the role of DNA methylation, histone marks and transcription factors
    (2025) Leismann, Jessica; Barau, Joan
    Transposable elements (TEs) are mobile DNA sequences, which can proliferate and change their position in the genome. They are part of all eukaryotic genomes and make up a significant portion of mammalian genomes. While they drive evolutionary innovation, their ability to replicate poses a major threat to genome stability. In somatic tissues, transposons are effectively silenced by DNA methylation. However, during mammalian development, DNA methylation is dynamic and undergoes reprogramming. The germline reprogramming wave erases somatic methylation patterns, allowing the activation of germline genes that are essential for development. However, this also creates a window of opportunity for TEs to become active. In male germ cells, this is counteracted by the piRNA pathway, which processes TE-derived mRNA into piRNAs that guide de novo DNA methylation to the promoters of young, active TEs. This process is mediated by the male rodent-specific methyltransferase DNMT3C and its cofactor DNMT3L. The piRNA pathway and TEs are engaged in a continuous evolutionary arms race: while the silencing machinery evolves to suppress newly active TEs, TEs must evade this suppression to proliferate. Failure of the silencing machinery leads to TE upregulation, resulting in defective chromosome pairing, meiotic arrest, and ultimately male sterility. Notably, these spermatogenic defects arise several days after the failure of de novo methylation in fetal germ cells, suggesting that additional regulatory mechanisms govern TEs in the absence of DNA methylation. To investigate TE regulation in the absence of DNA methylation, we first analyzed TE expression in Dnmt3CKO/KO mutants across sorted germ cell stages. Contrary to previous reports, we found that the young, active TEs, LINE1s and IAPs, become already active before meiosis in the absence of DNA methylation, while LINE1 expression further increases at meiosis. Next, we examined histone modifications associated with TE regulation in the absence of DNA methylation, revealing dynamic chromatin signatures during spermatogenesis. Specifically, we identified bivalent chromatin marks at unmethylated TE promoters: H3K4me3-H3K9me3 at LINE1 elements in fetal germ cells before DNMT3C-mediated methylation, and H3K4me3-H3K27me3 at TEs before meiosis in Dnmt3CKO/KO mutants. The bivalent H3K4me3-H3K27me3 mark may poise TE expression before meiosis while protecting them from DNA methylation. At the onset of meiosis, this mark transitioned to a more open chromatin state, correlating with high TE expression when DNA methylation is not in place. To further explore TE regulation, we conducted an unbiased proteomic pulldown screen to identify factors binding TE promoters in a DNA methylation-dependent manner. Among other interesting candidates, we found NRF1, a DNA methylation-sensitive transcription factor, known to regulate germline genes, to specifically bind unmethylated TE promoters in male germ cells. To characterize NRF1 and other factors binding at TEs, we explored and optimized low-input chromatin profiling methods. This expertise enabled collaborations with other laboratories, where we demonstrated that the chromatin reader SPIN1 binds the bivalent H3K4me3-H3K9me3 signature at LINE1 elements in fetal germ cells, facilitating SPOCD1 recruitment and DNMT3C-mediated silencing. Furthermore, we showed that NRF1 binds LINE1s and IAPs in postnatal germ cells when DNA methylation is absent at their promoters, with increased binding at meiosis. Finally, we tested a causative correlation, using a conditional NRF1 knockout in Dnmt3CKO/KO mice, and demonstrated that NRF1 activates unmethylated IAP elements before meiosis, while our data suggest a potential additional role in LINE1 regulation at meiosis. Overall, we show that a bivalent chromatin signature and NRF1 as a DNA methylation-sensitive transcription factor orchestrate TE regulation in male germ cells when DNA methylation is absent at TE promoters. Our findings shed light on how TEs expand in genomes threatening germline genomic integrity and provide broader insights into how epigenetic mechanisms and transcription factors interact to regulate gene expression.
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