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According to the World Health Organization (WHO) bacterial resistance to antibiotic drug therapy is emerging as a major public health problem around the world. Infectious diseases seriously threaten the health and economy of all countries. Hence, the preservation of the effectiveness of antibiotics is a world wide priority. The key to preserving the power of antibiotics lies in maintaining their diversity. Many microorganisms are capable of producing these bioactive products, the so called antibiotics. Specifically in microorganisms, polyketide synthases (PKS) and non-ribosomal peptide synthases (NRPS) produce these natural bioactive compounds. Besides being used as antibiotics these non-ribosomal peptides and polyketides display an even broader spectrum of biological activities, e.g. as antivirals, immunosuppressants or in antitumor therapy. The wide functional spectrum of the peptides and ketides is due to their structural diversity. Mostly they are cyclic or branched cyclic compounds, containing non-proteinogenic amino acids, small heterocyclic rings and other unusual modifications such as epimerization, methylation, N‐formylation or heterocyclization. It is has been shown that these modifications are important for biological activity, but little is known about their biosynthetic origin.
PKS and NRPS are multidomain protein assembly lines which function by sequentially elongating a growing polyketide or peptide chain by incorporating acyl units or amino acids, respectively. The growing product is attached via a thioester linkage to the 4’-phosphopantetheine (4’-Ppant) arm of a holo acyl carrier protein (ACP) in PKSs or holo peptidyl carrier protein (PCP) in NRPSs and is passed from one module to another along the chain of reaction centers. The modular arrangement makes PKS and NRPS systems an interesting target for protein engineering. More than 200 novel polyketide compounds have already been created by module swapping, gene deletion or other specific manipulations. Unfortunately, however, engineered PKS often fail to produce significant amounts of the desired products. Structural studies may faciliate yield improvement from engineered systems by providing a more complete understanding of the interface between the different domains. While some information about domain-domain interactions, involving the most common enzymatic modules, ketosynthase and acyltransferase, is starting to emerge, little is known about the interaction of ACP domains with other modifying enzymes such as methyltransferases, epimerases or halogenases.
To further improve the understanding of domain-domain interactions this work focuses on the curacin A assembly line. Curacin A, which exhibits anti-mitotic activity, is from the marine cyanobacterium Lyngbya majuscula. This outstanding natural product contains a cyclopropane ring, a thiazoline ring, an internal cis double bond and a terminal alkene. The biosynthesis of curacin A is performed by a 2.2 Mega Dalton (MDa) hybrid PKS-NRPS cluster. A 10-enzyme assembly catalyzes the formation of the cyclopropane moiety as the first building block of the final product. Interestingly, for these enzymes the substrate is presented by an unusual cluster of three consecutive ACPs (ACPI,II,III). Little is known about the function of multiple ACPs which are supposed to increase the overall flux for enhanced production of secondary metabolites.
The first task in this work was to elucidate the structural effect of the triplet ACP repetition by nuclear magnetic resonance (NMR). The initial data show that the excised ACPI, ACPII or ACPIII proteins resulted in [15N, 1H]-TROSY spectra with strong chemical shift perturbations (CSPs), suggesting an effect on the structure. The triplet ACP domains display a high sequence identity (93- 100%) making structural investigation using usual NMR techniques due to high peak overlap impossible. To enable the investigation of the triplet ACP in its native composition we developed a powerful method, the three fragment ligation. Segmental labeling allows incorporating isotopes into one single domain in its multidomain context. As a result we could prepare the triplet ACP with only one domain isotopically labeled and therefore assign the full length protein. In this way our method paved the way to study the structural effects of the triplet ACP repetition. We could show unexpectedly, that, despite the fact that the triplet repeat of CurA ACPI,II,III has a synergistic effect in the biosynthesis of CurA, the domains are structurally independent.
In the second part of this work, we studied the structure of the isolated ACPI domain. Our results show that the CurA ACPI undergoes no major conformational changes upon activation via phosphopantetheinylation and therefore contradicts the conformational switching model which has been proposed for PCPs. Further we report the NMR solution structures of holo-ACPI and 3-hydroxyl-3-methylglutaryl (HMG)-ACPI. Data obtained from filtered nuclear overhauser effect (NOE) experiments indicate that the substrate HMG is not sequestered but presented on the ACP surface.
In the third part of this work we focussed on the protein-protein interactions of the isolated ACPI with its cognate interaction partners. We were especially interested in the interaction with the halogenase (Cur Hal), the first enzyme within the curacin A sub-cluster, acting on the initial hydroxyl-methyl-glutaryl (HMG) attached to ACPI. Primarily we studied the interaction using NMR titration and fluorescence anisotropy measurements. Surprisingly no complex between ACPI and Cur Hal could be detected. The combination of an activity assay using matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI) mass spectroscopy and mutational analysis revealed several amino acids of ACPI that strongly decrease the activity of CurA Hal. Mapping these mutations according to their effect on the Cur Hal activity onto the structure of HMG-ACPI displays that these amino acids surround the substrate and form a consecutive surface. These results suggest that this surface is important for Cur Hal recognition and selectivity. Our research presented herein is an excellent example for protein-protein interactions in PKS systems underlying a specific recognition process.
Globally, tropical forest soils represent the second largest source of N2O and NO. However, there is still considerable uncertainty on the spatial variability and soil properties controlling N trace gas emission. To investigate how soil properties affect N2O and NO emission, we carried out an incubation experiment with soils from 31 locations in the Nyungwe tropical mountain forest in southwestern Rwanda. All soils were incubated at three different moisture levels (50, 70 and 90% water filled pore space (WFPS)) at 17 °C. Nitrous oxide emission varied between 4.5 and 400 μg N m−2 h−1, while NO emission varied from 6.6 to 265 μg N m−2 h−1. Mean N2O emission at different moisture levels was 46.5 ± 11.1 (50% WFPS), 71.7 ± 11.5 (70% WFPS) and 98.8 ± 16.4 (90% WFPS) μg N m−2 h−1, while mean NO emission was 69.3 ± 9.3 (50% WFPS), 47.1 ± 5.8 (70% WFPS) and 36.1 ± 4.2 (90% WFPS) μg N m−2 h−1. The latter suggests that climate (i.e. dry vs. wet season) controls N2O and NO emissions. Positive correlations with soil carbon and nitrogen indicate a biological control over N2O and NO production. But interestingly N2O and NO emissions also showed a negative correlation (only N2O) with soil pH and a positive correlation with free iron. The latter suggest that chemo-denitrification might, at least for N2O, be an important production pathway. In conclusion improved understanding and process based modeling of N trace gas emission from tropical forests will not only benefit from better spatial explicit trace gas emission and basic soil property monitoring, but also by differentiating between biological and chemical pathways for N trace gas formation.
The population of industrialized countries such as the United States or of countries from the European Union spends approximately more than one hour each day in vehicles. In this respect, numerous studies have so far addressed outdoor air pollution that arises from traffic. By contrast, only little is known about indoor air quality in vehicles and influences by non-vehicle sources. Therefore the present article aims to summarize recent studies that address i.e. particulate matter exposure. It can be stated that although there is a large amount of data present for outdoor air pollution, research in the area of indoor air quality in vehicles is still limited. Especially, knowledge on non-vehicular sources is missing. In this respect, an understanding of the effects and interactions of i.e. tobacco smoke under realistic automobile conditions should be achieved in future.
Environmental tobacco smoke (ETS) is a major contributor to indoor air pollution. Since decades it is well documented that ETS can be harmful to human health and cause premature death and disease. In comparison to the huge research on toxicological substances of ETS, less attention was paid on the concentration of indoor ETS-dependent particulate matter (PM). Especially, investigation that focuses on different tobacco products and their concentration of deeply into the airways depositing PM-fractions (PM10, PM2.5 and PM1) must be stated. The tobacco smoke particles and indoor air quality study (ToPIQS) will approach this issue by device supported generation of indoor ETS and simultaneously measurements of PM concentration by laser aerosol spectrometry. Primarily, the ToPIQ study will conduct a field research with focus on PM concentration of different tobacco products and within various microenvironments. It is planned to extend the analysis to basic research on influencing factors of ETS-dependent PM concentration.
On behalf of myself and my colleagues Professor Dr. Klaus Günther and Professor Dr. Lorenz Schulz, it is my great pleasure to welcome you to the 25th World Congress of the International Association for Philosophy of Law and Social Philosophy (IVR) in Frankfurt am Main. ...
Am Ende dieser Arbeit ist zum Leitthema Die Frau im Dritten Reich eigentlich, betrachtet man die Vergleiche und Zusammenfassungen in den Kapiteln 4 und 6, nicht mehr allzu viel hinzuzufügen.
In dem hier gesteckten Zeitrahmen, von dem Kriegsende 1918 über den Beginn und Verlauf der Weimarer Republik bis hin zum Übergang der Republik in das Dritte Reich und dem Ende des Letztgenannten, haben sich die Lebensbedingungen, sowie die Berufs- und Aufstiegschancen der Frauen auf deutschem Boden prinzipiell nicht oder nur minimal verändert.
Einen Bruch oder gar Diskontinuitäten lassen sich dabei nicht ausmachen. Vielmehr gab es eine Kontinuität der Unterdrückung und Bevormundung der weiblichen deutschen Bevölkerungsmitglieder, und zwar durchgehend von der Republik bis in den Nationalsozialismus. Aufbauend auf der, in der Weimarer Phase geschaffenen, Gesetzeslage war es für die nationalsozialistisch-anti-semitisch-rassistische und anti-feministische Gefolgschaft Hitlers ein Leichtes, sich das Potential der weiblichen Arbeitskraft, gemäß Bedarfslage, nutzbar zu machen. Das geschlechterspezifische Denken (männliche Dominanz im Vergleich zu weiblicher Unterordnung) änderte sich unter diesen Rahmenbedingungen, wenn überhaupt, nur marginal (beziehungsweise kann hier eher von einer Fortschreibung und Verfestigung der daraus resultierenden Hierarchie zwischen den Geschlechtern bis in die frühen 60er Jahre gesprochen werden). Der Weg des Karrieristen, der die berufliche Leiter kontinuierlich und zielgerichtet empor klettert, war nach wie vor exklusiv den männlichen Arbeitnehmern vorbehalten. Die Frauen, meist Angestellte, konnten höchstens im Wohlfahrtswesen eine bescheidene Karriere machen oder ihren gesellschaftlichen Status durch die Ehe-schließung mit einem gesellschaftlich und sozial höher gestellten Partner „upgraden“ (sozialer Aufstieg in die nächsthöhere „Klasse“).
Unter Bezugnahme dessen auf die Arbeiterinnen und Hausgehilfinnen kam dies überhaupt nicht in Frage, dass heißt, dass deren Situation in einer Stasis hängen geblieben war und daher praktisch keinerlei Veränderungen aufwies. Ein kleiner Ausbruchs- oder Wiederbelebungsversuch wurde hierbei durch die beginnende Gewerkschaftsbewegung in der Weimarer Republik ermöglicht, was jedoch nach der Machtübernahme Hitlers, speziell aber nach dem Erlass des Ermächtigungsgesetzes, wiederrum zum Erliegen kam. Die Frauenbewegungen (Bund Deutscher Mädel, Winterhilfswerk etc.) wurden danach staatlich „organisiert“ (zwangsverstaatlicht) und dem System nahtlos unter- beziehungsweise beigeordnet. Dies ging natürlich mit dem Verlust eines jedweden Selbstbestimmungsrechts einher. Das Bild der Frau oder die Sicht auf dieselben ver-engte sich unter den Nationalsozialisten insofern, dass sie versuchten, die Existenz-berechtigung der Frauen auf Familie, Mutterschaft und Fortpflanzung (selbstver-ständlich orientiert an dem rassischen Merkmalskatalog) zu reduzieren. Im Grunde also, so bewerte ich es, nicht mehr als ein pervertiertes Zentrierungsunterfangen des Regimes.
Ein Ausnahmekapitel stellte vor diesem Hintergrund eine verschwindend geringe Minderheit von Frauen dar, als deren Exponat ich die Person Leni Riefenstahl ausgewählt habe. Der Vergleich mit den oben erwähnten Angestellten, Fabrik-arbeiterinnen und Hausgehilfinnen muss daher zwangsläufig (da Ausnahme) scheitern, was bedeutet, dass er – angesichts der Tatsache, dass weder bei den finanziellen noch bei den bildungsmäßigen Hintergründen der gleiche Maßstab zugrundelegbar ist, noch nicht mal im Entferntesten – nicht vollzogen werden kann. Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei dem Personenkreis um Riefenstahl um einen winzigen Bruchteil der Gesamtmasse der weiblichen Bevölkerungsmitglieder, die sich praktisch in einem Zwischenstadium (oder Limbo) befanden. Veranschaulicht dargestellt, lässt sich dies so zusammenfassen: Männliche Rolle – Riefenstahl’scher Typus – Weibliche Rolle.
Das Statement zur Lage der Frauen im frühen 20. Jahrhundert muss deshalb, wie folgt, lauten:
Zur Weimarer Republik und dem nationalsozialistische Regiment, über die Jahre hinweg zusammen betrachtet, kann man, so meine ich, sagen, dass die Situation des weiblichen Geschlechts, sowohl im familiären Bereich als auch im Arbeitsleben, sich nicht gravierend geändert hat. Sie blieben, wie bereits weiter oben angeführt, was sie schon seit langer Zeit (Beginn der Industrialisierung) waren: biologische „Brutmaschinen“, die mikrokosmisch gesehen benötigt wurden für den Erhalt der Keimzelle Familie und makrokosmisch für das Fortbestehen des Volkskörpers, und darüber hinaus, in bestimmten wirtschaftlichen Extremsituationen (Krieg etc.) benutzte und missbrauchte, Lückenbüßer und Bedarfseinheiten für die Magnaten in der harten Arbeitswelt. Alles Handeln, war es nun politisch, wirtschaftlich, oder sozial motiviert, folgte dem Zwang des, über der gesamten Szenerie schwebenden, Bedürfnisses der Widerherstellung, beziehungsweise der Rückkehr zur alten, männlichen Ordnung der Welt und der auf ihr existierenden Gesellschaften. Weder Weimar noch das Reich konnten oder wollten sich dem entziehen.
Bei der chronisch venösen Insuffizienz (CVI) handelt es sich um einen im Bereich der unteren Extremität lokalisierten varikösen Symptomenkomplex bestehend aus Beschwerden wie Schmerzen, Schwere-, Spannungsgefühl, Juckreiz uvm. Dazu kommen stadienabhängig trophische Hautveränderungen, bedingt durch veränderte Kapillarmorphologie und -dichte. Diese Veränderungen können, je nach Ausprägungsgrad, von Hyperpigmentation über Dermatitis, Corona phlebectatica paraplantaris, Atrophie blanche bis hin zum floriden Ulcus cruris venosum reichen.
In der Bundesrepublik Deutschla nd leiden ca. 10-15 Millionen Menschen an einer manifesten CVI. Der CVI kommt aufgrund ihrer hohen Prävalenz eine hohe sozialmedizinische und sozialökonomische Bedeutung zu. Der pathophysiologische Mechanismus, der der CVI zugrunde liegt, ist bei Hinzukommen von begünstigenden Faktoren, z.B. Orthostasebelastung, in der Entwicklung von insuffizienten Venenabschnitten oder Insuffizienzpunkten im Bereich der Venenklappen oder anderen am Rücktransport des Blutes zum Herzen beteiligten Mechanismen zu suchen.
Eine Vielzahl von Therapieverfahren, wie etwa operative Eingriffe und Sklerosierungen, sind auf die Ausschaltung dieser Insuffizienzpunkte ausgerichtet. Diese Verfahren sind gründlich erforscht und durch klinische Studien wohldokumentiert. Ihre Grenzen liegen zum einen in möglichen Nebenwirkungen, zum anderen in der grundlegend chronisch degenerativen Natur der Erkrankung, deren Ursachen durch solche Therapieformen nicht erfasst werden.
Andere, nicht invasive und meist physikalische Therapieformen zielen auf eine Verbesserung der subjektiv empfundenen Lebensqualität ab. So ist etwa die Wirksamkeit von kalten hydrotherapeutischen Anwendungen wie Knie- oder Beingüssen, Wassertreten, Lehm-Wadenwickeln oder wechselwarmen Anwendungen nach Kneipp auf die subjektiven Beschwerden mehrfach beschrieben und in evidenten Studien belegt worden.
Wie es sich in diesem Zusammenhang mit der Wirksamkeit kalter Lehmpackungen, so wie sie als ortsgebundenes Heilmittel in Kurbädern Anwendung finden, verhält, ist hingegen bis dato nicht systematisch ergründet worden. Um diesen Mangel zu beheben, wurde die vorliegende randomisierte, kontrollierte Studie zur Wirksamkeit von kalten Lehmpackungen auf die Beine von CVI-Patienten entworfen. In dieser Studie wurden zum einen die Wirkungen dieser Behandlungsform auf die subjektiv erfassten Größen Lebensqualität, Schmerzen und Stauungsbeschwerden ermittelt, unter Anwendung des SF (short form) 36-Fragebogens und der visuellen Analogskala (VAS). Als Hauptzielgröße wurde die subjektiv empfundene Lebensqualität gewählt. Zum anderen wurden die objektiven Messparameter Knöchel-, Wadenumfang, transkutan gemessener Sauerstoffpartialdruck und die venöse Wiederauffüllzeit als Nebenzielgrößen erfasst.
Im direkten Anschluss an die Therapie lassen sich signifikante Verbesserungen der subjektiven Messparameter verzeichnen. Diese fallen bei den krankheitsspezifischen Faktoren und im körperlichen Lebensqualitätsprofil deutlicher aus als im psychischen Lebensqualitätsprofil. Innerhalb des körperlichen Lebensqualitätsprofils wiederum zeigen sich die deutlichsten Verbesserungen bei der körperlichen Rollenfunktion, gefolgt von den körperlichen Schmerzen. Das psychische Lebensqualitätsprofil weist die deutlichste Verbesserung bei der emotionalen Rollenfunktion auf. Diese Ergebnisse lassen sich in der vorliegenden Kombination vor dem Hintergrund der Beobachtungen erklären, dass zum einen die CVI eine chronisch degenerative körperliche Erkrankung ist, deren Effekte sich vornehmlich in körperlichen und psychischen Funktionalitätseinbußen manifestieren, und dass sich zum anderen das Patientenkollektiv der Studie durch fortgeschrittenes Alter und einen insgesamt unterdurchschnittlichen gesundheitlichen Allgemeinzustand auszeichnet. Alter und gesundheitlicher Allgemeinzustand wiederum gehen in erster Linie mit dauerhaft empfundenen Beeinträchtigungen der körperlichen und psychischen Rollenfunktionen einher. Durch die Lehmpackungen gelingt nun eine Reduktion der Schmerzen und anderer Beeinträchtigungen der körperlichen Befindlichkeit (Schweregefühl, Juckreiz). Diese Verbesserungen machen es dem Patienten möglich, seine an ihn gestellten Rollenerwartungen besser zu erfüllen.
Die erreichten positiven Effekte auf die subjektiven Parameter tendieren nach drei Monaten wieder in Richtung Ausgangswert, ohne diesen jedoch zu erreichen, so dass sich eine gewisse Nachhaltigkeit des Therapieeffektes zeigt. Die objektiven Messparameter tendieren in Richtung einer Verbesserung (Ausnahme: venöse Wiederauffüllzeit rechts), erreichen jedoch kein hinreichendes Signifikanzniveau. Um diesbezüglich ein aussagekräftiges Ergebnis zu erhalten, wären ggf. eine Vergrößerung der Stichprobe und andere bzw. verfeinerte Messmethoden angebracht.
Calibration of TCCON column-averaged CO2: the first aircraft campaign over European TCCON sites
(2011)
The Total Carbon Column Observing Network (TCCON) is a ground-based network of Fourier Transform Spectrometer (FTS) sites around the globe, where the column abundances of CO2, CH4, N2O, CO and O2 are measured. CO2 is constrained with a precision better than 0.25% (1-σ). To achieve a similarly high accuracy, calibration to World Meteorological Organization (WMO) standards is required. This paper introduces the first aircraft calibration campaign of five European TCCON sites and a mobile FTS instrument. A series of WMO standards in-situ profiles were obtained over European TCCON sites via aircraft and compared with retrievals of CO2 column amounts from the TCCON instruments. The results of the campaign show that the FTS measurements are consistently biased 1.1% ± 0.2% low with respect to WMO standards, in agreement with previous TCCON calibration campaigns. The standard a priori profile for the TCCON FTS retrievals is shown to not add a bias. The same calibration factor is generated using aircraft profiles as a priori and with the TCCON standard a priori. With a calibration to WMO standards, the highly precise TCCON CO2 measurements of total column concentrations provide a suitable database for the calibration and validation of nadir-viewing satellites
Background: Current prognostic gene signatures for breast cancer mainly reflect proliferation status and have limited value in triple-negative (TNBC) cancers. The identification of prognostic signatures from TNBC cohorts was limited in the past due to small sample sizes.
Methodology/Principal Findings: We assembled all currently publically available TNBC gene expression datasets generated on Affymetrix gene chips. Inter-laboratory variation was minimized by filtering methods for both samples and genes. Supervised analysis was performed to identify prognostic signatures from 394 cases which were subsequently tested on an independent validation cohort (n = 261 cases).
Conclusions/Significance: Using two distinct false discovery rate thresholds, 25% and <3.5%, a larger (n = 264 probesets) and a smaller (n = 26 probesets) prognostic gene sets were identified and used as prognostic predictors. Most of these genes were positively associated with poor prognosis and correlated to metagenes for inflammation and angiogenesis. No correlation to other previously published prognostic signatures (recurrence score, genomic grade index, 70-gene signature, wound response signature, 7-gene immune response module, stroma derived prognostic predictor, and a medullary like signature) was observed. In multivariate analyses in the validation cohort the two signatures showed hazard ratios of 4.03 (95% confidence interval [CI] 1.71–9.48; P = 0.001) and 4.08 (95% CI 1.79–9.28; P = 0.001), respectively. The 10-year event-free survival was 70% for the good risk and 20% for the high risk group. The 26-gene signatures had modest predictive value (AUC = 0.588) to predict response to neoadjuvant chemotherapy, however, the combination of a B-cell metagene with the prognostic signatures increased its response predictive value. We identified a 264-gene prognostic signature for TNBC which is unrelated to previously known prognostic signatures.
Calibration of TCCON column-averaged CO2: the first aircraft campaign over European TCCON sites
(2011)
The Total Carbon Column Observing Network (TCCON) is a ground-based network of Fourier Transform Spectrometer (FTS) sites around the globe, where the column abundances of CO2, CH4, N2O, CO and O2 are measured. CO2 is constrained with a precision better than 0.25 %. To achieve a similarly high accuracy, calibration to World Meteorological Organization (WMO) standards is required. This paper introduces the first aircraft calibration campaign of five European TCCON sites and a mobile FTS instrument. A series of WMO standards in-situ profiles were obtained over European TCCON sites via aircraft and compared with retrievals of CO2 column amounts from the TCCON instruments. The results of the campaign show that the FTS measurements are consistently biased 1.0 % ± 0.2 % low with respect to WMO standards, in agreement with previous TCCON calibration campaigns. The standard a priori profile for the TCCON FTS retrievals is shown to not add a bias. The same calibration factor is generated using aircraft profiles as a priori and with the TCCON standard a priori. With a calibration to WMO standards, the highly precise TCCON CO2 measurements of total column concentrations provide a suitable database for the calibration and validation of nadir-viewing satellites.