Die Funktion des Protocadherins Mucdhi in kolorektalen Tumoren

Protocadherine repräsentieren die größte Untergruppe der Cadherin Protein Superfamilie und sind vor allem im Nervensystem exprimiert. Sie werden mit Erkrankungen wie Alzheimer, Autismus oder Schizophrenie in Zusammenhang gebracht. Allerdings hat man auch Gen Deletionen oder Promoter Hypermethylierung, und damit Stilllegung der Protocadherin Expression, in verschiedenen Tumorarten gefunden. Deshalb wird vermutet daß Protocadherine auch bei der Krebsentstehung eine Rolle spielen. Wir untersuchen die Funktion des Protocadherins Mucdhl. Dieses Protocadherin zeigt ein unübliches Expressionsmuster im Gastrointestinaltract und ist an der Oberfläche von Darmepithelzellen lokalisiert. Wir haben festgestellt daß die Mucdhl Expression in primären kolorektalen Tumoren (CRCs), CRC Lebermetastasen und verschiedenen CRC Zelllinien im Vergleich mit Kontrollgewebereduziert ist. Lentivirale Knock-downund invivo Transplantationsexperimente mit Caco2 Zellen haben gezeigt daß Mucdhl eine tumor- suppressive Funktion bei der Darmkrebsentstehung haben könnte. Deshalb haben wir Mäuse mit gefloxten Mucdhl Allelen generiert. Interessanterweise zeigen Mäuse mit konditionaler Deletion von Mucdhl im Darmepithel oder Mäuse mit einer Keimbahndeletion (Knock-out) keinen auffälligen Phänotyp. Das bedeutet daß Mucdhl weder für die Mausentwicklung noch für die Entwicklung des Darmepithels essentiell ist. Wir wollen die Mucdhl-defizienten Mäuse für die Untersuchung von Mucdhl Funktionen bei der Entwicklung von entzündungsassoziiertem Darmkrebs verwenden.

Ziel dieses Projektes ist, die Eigenschaften von sogenannten stark korrelierten Materialien in Nichtgleichgewicht zu untersuchen. Was bedeutet "stark korreliert"? In den meisten Metallen ist die Coulomb Abstoßung zwischen Elektronen stark abgeschirmt, so dass bei numerischen Simulationen von deren Eigenschaften diese Abstoßung vernachlässigt oder in einem sog. "Mean Field" berücksichtigt werden kann. Andererseits existieren einige Materialien, bei denen dieser Zugang nicht funktioniert. In diesen Systemen sind die starken elektronischen Korrelationen mit besonderer Sorgfalt theoretisch zu behandeln. Vor allem sind sie für einige besondere, anwendungsinteressante Eigenschaften verantwortlich, wie zum Beispiel die Hochtemperatursupraleitung, ungewöhnlichen magnetische Eigenschaften, oder das sogenannte nicht-Fermi-Flüssigkeits-Verhalten. Ein besonders starker Einfluss der elektronischen Korrelationen wird in manchen Übergangsmetalloxiden beobachtet, wo diese zu einem isolierenden Verhalten führen. Letzteres ist geprägt durch die Präsenz einer sogenannten Mott-Bandlücke, welche mit herkömmlichen Methoden nicht vorhergesagt werden könnte. Das Verhalten dieser Systeme wird noch spannender, wenn sie durch eine angelegte Spannung, eine Temperaturdifferenz oder elektromagnetische Strahlung "aktiviert" werden. Im Fachjargon nennt man das "Nichtgleichgewicht"-Zustand. Die Motivation, solche Systeme zu studieren ist zweigeteilt. Erstens, die praktische Anwendung dieser Materialien findet naturgemäß im Nichtgleichgewicht statt und, zweitens, erlaubt das Nichtgleichgewicht, besondere Materialzustände zu realisieren, die ansonsten nicht erreichbar wären. In diesem Projekt haben wir eine neue theoretische Methode entwickelt, getestet, und angewandt, welchebesondersdafürgeeignetist, starkkorrelierteSysteme im Nichtgleichgewichtszustand zu behandeln. Diese Technik haben wir verwendet, um "Sandwichmaterialien", sogenannte Heterostrukturen zu untersuchen. Unsere Rechnungen sagen in manchen solcher Systemen das Auftreten eines negativen differenziellen Leitwertes vorher - d.h. der elektrische Strom nimmt, ungewöhnlicherweise, mit zunehmender Spannung ab. Dieses verhalten wird durch Resonanzeffekte in der Heterostruktur hervorgerufen. Unter anderem haben wir die Ladungsverteilung in solchen Systemen studiert, insbesondere an den Übergängen zwischen den Schichten. Das ist wichtig, um mögliche Anwendungen für elektronische Geräte auszuforschen.Neben der Studie solcher Mott-Heterostrukuren haben wir auch Eigenschaften von elektronischen Nanostrukturen, sog. Quantenpunkten, außerhalb des Gleichgewichts untersucht. In diesem Fall erlaubte es unsere neu entwickelte Methode, verlässliche Resultate zu generieren bei gleichzeitig angelegter elektrischer Spannung und magnetischem Feld. Schließlich haben wir uns mit der möglichen Anwendung solcher Materialien als photovoltaische Geräte auseinandergesetzt. Es gibt Untersuchen, die nahelegen, dass die Effizienz solcher "Mott Solarzellen" durch sogenannte "Impact Ionisation" Prozesse gesteigert werden könnte. In solchen Prozessen kann ein Photon, dank der starken Elektron-Elektron Wechselwirkung, ein weiteres Elektron (oder mehr) über die Mott Lücke anregen, was einen stärkeren Photostrom erzeugt.