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Fettsäuren vermitteln ebenso wie Gallensäuren über ihre G-Protein gekoppelten Rezeptoren (GPR40 bzw. TGR5) und nukleären Rezeptoren Peroxisomen Proliferator-aktivierten Rezeptoren (PPARs) bzw. Farnesoid-X-Rezeptor (FXR) Signale zur Regulation wichtiger Stoffwechselwege, wie dem Fettstoffwechsel, Cholesterolstoffwechsel und der Glukosehomöostase. Gerade die nukleären Rezeptoren stellen durch ihre Regulation einer Vielzahl an Targetgenen vielversprechende Wirkstofftargets dar. Die Aktivierung von PPARα und PPARγ wird seit Jahren therapeutisch genutzt zur Therapie der Dyslipidämie (Fibrate) und des Typ-2 Diabetes (Glitazone). Dennoch zeigte sich durch diese Vollaktivierung ein bedenkliches Profil unerwünschter Nebenwirkungen eng mit der therapeutischen Wirkung verknüpft. Im Falle des FXR befindet sich derzeit ein semisynthetisches Derivat, welches sich von den endogenen Liganden CDCA ableitet, in Phase III der klinischen Entwicklung zur Therapie von Lebererkrankungen, wie der nicht-alkoholischen Fettleber und der primären billiären Zirrhose. In vitro und in vivo-pharmakologische Untersuchungen weisen auf positive Effekte von FXR-Agonisten aber auch mit FXR-Antagonisten auf den Zucker- und Cholesterolstoffwechsel hin. Doch hier bleibt abzuwarten, ob agonistisch oder antagonistisch aktive Substanzen das größte therapeutische Potential besitzen, wobei die Erfahrung mit Liganden anderer nukleärer Rezeptoren, wie den PPARs und Estrogenrezeptoren (ER) zeigt, dass die partielle Aktivierung der Vollaktivierung zu bevorzugen ist. Diese Arbeit unterteilt sich in zwei Projekte, die sich von der an PPAR dual aktiven Pirinixinsäure (1) ableiten. Ausgangspunkt des ersten Projekts bildet die Substanz MD78 (2), die sich aus Struktur-Wirkungs-Beziehungen (SAR) vorangegangener Arbeiten entwickelt hat. Mit ihrem potenten dual PPARα/γ-agonistischen Profil hebt sie sich in ihrer Aktivität von den anderen Derivaten ab. Ziel war es die Ursache dieser Aktivität mit Hilfe einer konkretisierten SAR zu identifizieren. Die nähere Untersuchung der Verbrückung des lipophilen Substituenten zeigte einen deutlichen Einfluss des sekundären Amins auf die Aktivität, vor allem am PPARα-Subtyp. Eine Dockingstudie unterstützte die These, dass ein Wasserstoffbrückendonor an dieser Stelle für die Aktivität von Vorteil sei, da dadurch ein Wasserstoffbrückennetzwerk zu einem konserviert vorliegendem Wasserkluster ausgebildet werden konnte. Dieses Wasserkluster wird durch die Aminosäure Thr279 in der Ligandbindetasche fixiert, sodass eine Mutationsstudie durchgeführt wurde, die diese These belegen konnte. Ebenfalls aus vorangegangenen Arbeiten entwickelte sich ausgehend von der Pirinixinsäure Phenylthiohexansäuren, die in einem Screening als FXR-Liganden identifiziert wurden. Die Substanz HZ55 (3) bildete somit die Leitstruktur des zweiten Projekts dieser Arbeit, bei dem die Zielsetzung die Entwicklung selektiver FXR-Liganden war. Da die Leitstruktur 3 eine auf die Aktivität an PPAR und den Enzymen der Arachidonsäurekaskade mPGES-1 und 5-LO optimierte Substanz darstellte, wurde im ersten Schritt der SAR der substituierte Thioether deletiert, da dieser als potentes PPAR-Pharmakophor bekannt war. Anschließend erfolgte die weitere Optimierung durch Struktur-Wirkungs-Beziehung der sauren Kopfgruppe, des Linkers und des heteroaromatischen Substituenten. Erste agonistisch aktive Derivate wurden durch Austausch des Chinolin-Rings durch einen Pyridin-Ring erreicht, wobei die Position 2 des Stickstoffs bevorzugt war (4). Durch Variation der Substitutionsposition am Pyridin-Ring stellte sich die Position 3 als vorteilhaft heraus, um hier durch Vergrößerung des lipophilen Substituenten die Aktivität zu steigern. Bei dem Einsatz des Eduktes Pyridin-2-ol musste die Synthese optimiert werden, um das Tautomeren-Gleichgewicht zwischen Pyridin/Pyridon steuern zu können. Denn auch die Pyridon-Derivate zeigten vergleichbare partialagonistische Potenz zu ihren Isomeren. Hier führte jedoch die Vergrößerung des lipophilen Substituenten in 3-Position zu der Etablierung einer neuen FXR-antagonistischen Substanzklasse. Der hieraus potenteste Vertreter (5) wurde weitergehend charakterisiert und konnte seine antagonistische Wirkung auch auf die FXR-Targetgene SHP, BSEP, Ostα und IBABP nachweisen. Durch qRT-PCR quantifiziert zeigte sich, dass 5 die Aktivität des endogenen Liganden CDCA antagonisieren konnte. Weiterhin zeigte die Substanz eine gute Selektivität über die PPARs. Optimierungsbedarf besteht jedoch in der metabolischen Stabilität und Löslichkeit und der Selektivität gegenüber mPGES-1. Doch die Substanz 5 stellt einen interessanten Ausgangspunkt für eine neue Substanzklasse dar, da sie eine agonistische Aktivität an dem G-Protein gekoppelten Rezeptor der Gallensäuren, TGR5, zeigt. Somit stellt 5 die erste synthetische Substanz dar, die dieses duale Profil der Gallensäurerezeptoren besitzt. Dies stellt ein vielversprechendes neues Therapieprinzip dar, nachdem sowohl der FXR-Antagonistmus positive Wirkung auf die Insulinsensitivität in Mausmodellen des Diabetes gezeigt hat, als auch der TGR5-Agonismus durch die Sekretion von GLP-1 Auswirkungen auf den Glukosehomöostase hat.
Marius zu Carthago
(1797)
Biophysical investigation of the ligand-induced assembling of the human type I interferon receptor
(2005)
Type I interferons (IFNs) elicit antiviral, antiproliferative and immunmodulatory responses through binding to a shared receptor consisting of the transmembrane proteins ifnar1 and ifnar2. Differential signaling by different interferons – in particular IFNalpha´s and IFNbeta – suggest different modes of receptor engagement. In this work either single ligand-receptor interactions or the formation of the extracellular part of a signaling complex were investigated referring to thermodynamics, kinetics, stoichiometry and structural organization. Initially an expression and purification strategy for the extracellular domain of ifnar1 (ifnar1-EC) using Sf9 insect cells yielding in mg amounts of glycosylated protein was established. Using reflectometric interference spectroscopy (RIfS) the interactions between IFNalpha2/beta and ifnar1-EC and ifnar2-EC was studied in order to understand the individual energetic contributions within the ternary complex. For IFNalpha2 a Kd of 5 µM for the interaction with ifnar1-EC was determined. Substantially tighter binding of IFNbeta with both ifnar2-EC and ifnar1-EC compared to IFNalpha2 was observed. For neither IFNalpha2 nor IFNbeta stabilization of the complex with ifnar1-EC in presence of soluble ifnar2-EC was detectable. In addition, no direct interaction between ifnar2 and ifnar1 was could be shown. Thus, stem-stem interactions between the extracellular domains of ifnar1 and ifnar2 do not seem to play a role for ternary complex formation. Furthermore, ligand-induced cross-talk between ifnar1-EC and ifnar2-EC being tethered onto solid-supported, fluid lipid bilayers was investigated by RIfS and total internal reflection fluorescence spectroscopy. A very stable binding of IFNalpha2 at high receptor surface concentrations was observed with an apparent kd approximately 200-times lower than for ifnar2-EC alone. This apparent kd was strongly dependent on the surface concentration of the receptor components, suggesting kinetic rather than static stabilization, which was corroborated by competition experiments. These results indicate that signaling is activated by transient cross-talk between ifnar1 and ifnar2, which is by several orders of magnitude more efficiently engaged by IFNbeta than by IFNalpha2. With respect to differential recognition of different IFNs ifnar1-EC was dissected into sub-fragments containing different of the four Ig-like domains. The appropriate folding and glycosylation of these proteins, also purified in mg amounts were confirmed by SDS-PAGE, size exclusion chromatography and CD-spectroscopy. Surprisingly, only one construct containing all three N-terminal Ig-like domains was active in terms of ligand binding, indicating that these domains were required. Competitive binding of IFNalpha2 and IFNbeta to both this fragment and ifnar1-EC was demonstrated. Cellular binding assays with different fragments, however, highlight the key role of the membrane-proximal Ig-like domain for the formation of an in situ IFN-receptor complex and the ensuing signal activation. Even substitution with Ig-like domains from homologous cytokine receptors did not restore high-affinity ligand binding. Receptor assembling analysis on supported lipid bilayer revealed that appropriate orientation of the receptor is required, which is controlled by the membrane-proximal Ig-domain. All results indicate that differential signalling is encoded by the efficiency of signalling complex formation, which is controlled by the binding affinity of IFNs to the extracellular domains of ifnar1 and 2.
Microbial rhodopsins are omnipresent on Earth, however the vast majority of them remain uncharacterized. Here we describe a new rhodopsin group from cold-adapted organisms and cold environments, such as glaciers, denoted as CryoRhodopsins (CryoRs). Our data suggest that CryoRs have dual functionality switching between inward transmembrane proton translocation and photosensory activity, both of which can be modulated with UV light. CryoR1 exhibits two subpopulations in the ground state, which upon light activation lead to transient photocurrents of opposing polarities. A distinguishing feature of the group is the presence of a buried arginine residue close to the cytoplasmic face of its members. Combining single-particle cryo-electron microscopy and X-ray crystallography with the rhodopsin activation by lit, we demonstrate that the arginine stabilizes a UV-absorbing intermediate of an extremely slow CryoRhodopsin photocycle. Together with extensive spectroscopic characterization, our investigations on CryoR1 and CryoR2 proteins reveal mechanisms of photoswitching in the newly identified group and demonstrate principles of the adaptation of these rhodopsins to low temperatures.Microbial rhodopsins are omnipresent on Earth, however the vast majority of them remain uncharacterized. Here we describe a new rhodopsin group from cold-adapted organisms and cold environments, such as glaciers, denoted as CryoRhodopsins (CryoRs). Our data suggest that CryoRs have dual functionality switching between inward transmembrane proton translocation and photosensory activity, both of which can be modulated with UV light. CryoR1 exhibits two subpopulations in the ground state, which upon light activation lead to transient photocurrents of opposing polarities. A distinguishing feature of the group is the presence of a buried arginine residue close to the cytoplasmic face of its members. Combining single-particle cryo-electron microscopy and X-ray crystallography with the rhodopsin activation by light, we demonstrate that the arginine stabilizes a UV-absorbing intermediate of an extremely slow CryoRhodopsin photocycle. Together with extensive spectroscopic characterization, our investigations on CryoR1 and CryoR2 proteins reveal mechanisms of photoswitching in the newly identified group and demonstrate principles of the adaptation of these rhodopsins to low temperatures.
Microbial rhodopsins are omnipresent on Earth, however the vast majority of them remain uncharacterized. Here we describe a new rhodopsin clade from cold-adapted organisms and cold environments, such as glaciers, denoted as CryoRhodopsins (CryoRs). Our data suggest that CryoRs have photosensory activity. A distinguishing feature of the clade is the presence of a buried arginine residue close to the cytoplasmic face of its members. Combining single-particle cryo-electron microscopy and X-ray crystallography with the rhodopsin activation by light, we demonstrate that the arginine stabilizes a strongly blue-shifted intermediate of an extremely slow CryoRhodopsin photocycle. Together with extensive spectroscopic characterization, our investigations on CryoR1 and CryoR2 proteins reveal mechanisms of photoswitching in the newly identified clade and demonstrate principles of the adaptation of these rhodopsins to low temperatures.
Der Mythos des Sklavenführers Toussaint Louverture aus der ehemals reichsten französischen Kolonie Saint-Domingue, der durch sein Wirken während der Haitianischen Revolution (1791-1804) den Weg zur Unabhängigkeit Haitis ebnete, erfuhr in der Zeit der französischen Romantik eine Transformation. Wurde er von aus Frankreich stammenden Zeit- und Augenzeugen noch überwiegend als grausamer und ungebildeter Afrikaner dargestellt, der die Franzosen um ihre schönste Kolonie gebracht hatte, wird Toussaint Louverture von Honoré de Balzac, François-René de Chateaubriand und Germaine de Staël als Widerpart Napoleons in Szene gesetzt. Diese neue Funktionalisierung des haitianischen Revolutionsführers wird im Beitrag herausgearbeitet und es wird mithilfe des historischen Kontexts der Frage nachgegangen, welche Gründe die Schriftsteller zu einer solchen Transformation Toussaints motivierten.
Als Lehrbeauftragte des Instituts für Deutsche Sprache und Literatur I habe ich eine Blockveranstaltung zu dem Thema "Was nun? – Literatur der Zwischenkriegszeit 1918–1933" an der Universität zu Köln abgehalten. In diesem Beitrag stelle ich drei Arbeitsaufgaben für dieses Proseminar vor, die Studierende niedriger Semester "abholen" und auf die Voraussetzung eines erfolgreichen (Lehramts-)Studiums vorbereiten sollen. Ziel der vorgestellten Arbeitsaufgaben ist es, den Studierenden eine selbstreflexive Haltung als akademische Schlüsselkompetenz zu vermitteln und ihnen zusätzlich zu verdeutlichen, wie ihre Sprachkompetenz auf akademische Leistungen einwirkt: der Erwerb von Bildungssprache wird neben literaturwissenschaftlichen Grundlagen als ein Lernziel der Veranstaltung präsentiert. Der Erfahrungsbericht ist repräsentativ für Lehrende, die vor den pandemiebedingten Einschränkungen digitale Methoden minimal genutzt haben und begrenzte technische Mittel zur Verfügung haben. Ich präsentiere Arbeitsaufgaben für eine digitale Lehrumgebung, die sich lediglich auf die Software Zoom und andere gängige, leicht zugängliche Software und Programme beschränkt. Es stehen daher nicht die digitalen Mittel im Vordergrund, sondern der Erwerb von Schlüsselkompetenzen während einer online-Veranstaltung.
Cryptocurrencies have received growing attention from individuals, the media, and regulators. However, little is known about the investors whom these financial instruments attract. Using administrative data, we describe the investment behavior of individuals who invest in cryptocurrencies with structured retail products. We find that cryptocurrency investors are active traders, prone to investment biases, and hold risky portfolios. In line with attention effects and anticipatory utility, we find that the average cryptocurrency investor substantially increases log-in and trading activity after his or her first cryptocurrency purchase. Our results document which investors are more likely to adopt new financial products and help inform regulators about investors' vulnerability to cryptocurrency investments.
Maßgeblich unter dem wachsenden externen Druck hat die didaktische Qualifizierung in den medizinischen Fakultäten an Bedeutung gewonnen. Im Rahmen der Professionalisierung der medizinischen Aus-, Fort- und Weiterbildung ist eine pädagogisch-didaktische Ausbildung der Lehrenden unumgänglich. Um Orientierung und Argumentationshilfe zu geben, werden in einer dreiteiligen Artikelfolge Stellenwert der Medizindidaktik, Anforderungsprofil der Angebote und Konzepte zur Implementierung und zur Erfolgsmessung für den deutschsprachigen Raum beleuchtet. In Teil II beleuchten wir den Ausbildungsbedarf und erstellen ein Anforderungsprofil für ein strukturiertes systematisches Qualifizierungsangebot. Der Hauptbedarf besteht in der Qualifizierung der Lehrenden, die den täglichen Unterricht durchführen. Insbesondere sie brauchen das Handwerkszeug, das ihnen erlaubt, ihre verschiedenen Lehraufgaben effizienter zu bewältigen. Seitens der Fakultät und der Studierenden bestehen Ansprüche an qualifizierte Lehrende; ebenso bestehen Forderungen seitens der Lehrenden an adäquat qualifizierende Kurse. Zur Umsetzung dieser berechtigten Ansprüche sind modular aufgebaute Programme nötig, die eine zumindest national qualitativ und quantitativ vergleichbare Ausbildung gewährleisten. Anforderungen an derartige Kurse sind bereits definiert und lokal zum Beispiel in Baden-Württemberg und zum Teil auch in Nordrhein-Westfalen umgesetzt. Es gilt nun, diese auf breiter Basis in die Praxis umzusetzen.
Maßgeblich unter dem wachsenden externen Druck hat die didaktische Qualifizierung in den medizinischen Fakultäten an Bedeutung gewonnen. Im Rahmen der Professionalisierung der medizinischen Aus-, Fort- und Weiterbildung ist eine pädagogisch-didaktische Ausbildung der Lehrenden unumgänglich. Um Orientierung und Argumentationshilfe zu geben, werden in einer dreiteiligen Artikelfolge Stellenwert der Medizindidaktik, Anforderungsprofil der Angebote und Konzepte zur Implementierung und zur Erfolgsmessung für den deutschsprachigen Raum beleuchtet. In Teil I geben wir eine Bestandsaufnahme zur Medizindidaktik. Aktuell gibt es bundesweit ein breit gefächertes Qualifizierungsangebot. Es reicht von einfachen unstrukturierten Kurzfortbildungen wie zum Beispiel Vorträgen und Seminaren, die inhaltlich, formal und qualitativ eine große Beliebigkeit zeigen, bis hin zu umfassenden mehrjährigen (Aufbau-)Studiengängen mit "Master-Degree". Im internationalen Vergleich fehlt in Deutschland ein allgemein verbindliches "Basis-Programm", das die täglich Lehrenden systematisch auf ihre Ausbildungsaufgaben vorbereitet. Dies ist bisher nur lokal umgesetzt wie zum Beispiel in Baden-Württemberg mit dem ministeriell zertifizierten Programm der Medizindidaktischen Qualifikation I und II. Vergleichbares ist in Nordrhein-Westfalen und Bayern im Aufbau.
Transposable elements (TEs) are replicating genetic elementst hat comprise up to 50% of mammalian genomes. A specific class of TEs are retrotransposons that proliferate by transcription into a RNA intermediate, followed by genomic reintegration into another locus (so called “copy & paste” mechanism). Due to the lack of removal mechanisms and very rare parallel insertions, the presence of TE insertions at ortholgous genomic loci in multiple taxa provides a virtually homoplasy free phylogenetic marker. So far, developing phylogenetically informative markers from TE insertions has been a tedious work of testing hundreds of putative candidate loci in a trial-and error approach with low success rate. Hence, phylogenetic studies using TE insertions were often limited to a few dozen markers.
Recently, genome sequencing of multiple species using reference-mapping allowed the identification of genome-scale datasets of TE insertions. and made the ad-hoc development of phylogenetic informative markers possible. However, genome scale TE detection methods have rarely been applied to non model organisms in which data availability and quality is comparably limited. In this thesis, I developed the TeddyPi pipeline (TE detection and discovery for phylogenetic inference), a software tool that made it possible to obtain reliable genome-scale TE insertion data from low-coverage genomes. This was achieved by integrating the data from multiple TE and structural variation callers as well as applying a stringent filtering pipeline to exclude low-quality insertion calls. Whole-genome sequencing datasets of bears (Ursidae) and baleen whales (Mysticeti) were used to apply TE based phylogenetic inference and evaluate the method in comparison to sequence-based phylogenomic analyses.
In the bear genomes, TeddyPi identified 150,513 high-quality transposable element (TE) insertions, which allowed me to reconstruct the evolutionary history of bears despite extensive phylogenetic conflict (Lammers et al., 2017). The large number of detected TE insertions made also detailed network analyses possible that visualize the phylogenetic conflict. Experimental polymerase chain reaction (PCR) assays validated up to 93 % of the computationally identified TE loci and demonstrated the high accuracy of the dataset underlying the phylogenetic analyses.
Second, I present the initial genome sequencing of six baleen whales and a detailed investigation of their evolutionary history using TE insertions and established sequence-based phylogenomic methods. The taxon sampling of baleen whales included iconic species like the blue whale (Balaneoptera musculus) or the humpback whale (Megaptera novaengliae) (Árnason et al., 2018). A sequence-based reconstruction of the baleen whale species tree solved the long-debated phylogenetic position of the gray whale (Echrichtius robustus) within rorquals (Balaneopteridae) for the first time with high statistical support. Furthermore, the genome data made it possible to identify large extent of phylogenetic conflict for divergences during the radiation of rorquals that occurred 7-10 million years ago (Ma).
The phylogenomic analyses of 91,589 TE insertions in the whale genomes confirmed the sequence-based topology (Lammers et al., 2019). The quantification of phylogenetic signals obtained from the TE insertions revealed a high degree of discordance for the divergence of the gray whale and rorquals. Despite the large genome-scale dataset, statistical tests showed only marginal support for a bifurcating divergence of gray whales and the rorqual species. The limited statistical support for a strictly bifurcating tree obtained from genome-scale datasets of thousands of markers demonstrates the importance for including phylogenetic networks for displaying evolutionary divergences.
In conclusion, this thesis shows that identification of TE insertions from whole-genome resequencing provides plentiful and accurate phylogenomic markers. For the application in non model organisms, I provide a easy-to-use software to integrate multiple datasets from TE and structural variation callers in order to obtain reliable and ascertainment-bias free datasets. Detecting genome-scale datasets of TE insertions in two case studies demonstrates the applicability of this marker system for phylogenetic reconstruction and inferring phylogenetic conflict.
Retrophylogenomics in rorquals indicate large ancestral population sizes and a rapid radiation
(2019)
Background: Baleen whales (Mysticeti) are the largest animals on earth and their evolutionary history has been studied in detail, but some relationships still remain contentious. In particular, reconstructing the phylogenetic position of the gray whales (Eschrichtiidae) has been complicated by evolutionary processes such as gene flow and incomplete lineage sorting (ILS). Here, whole-genome sequencing data of the extant baleen whale radiation allowed us to identify transposable element (TE) insertions in order to perform phylogenomic analyses and measure germline insertion rates of TEs. Baleen whales exhibit the slowest nucleotide substitution rate among mammals, hence we additionally examined the evolutionary insertion rates of TE insertions across the genomes.
Results: In eleven whole-genome sequences representing the extant radiation of baleen whales, we identified 91,859 CHR-SINE insertions that were used to reconstruct the phylogeny with different approaches as well as perform evolutionary network analyses and a quantification of conflicting phylogenetic signals. Our results indicate that the radiation of rorquals and gray whales might not be bifurcating. The morphologically derived gray whales are placed inside the rorqual group, as the sister-species to humpback and fin whales. Detailed investigation of TE insertion rates confirm that a mutational slow down in the whale lineage is present but less pronounced for TEs than for nucleotide substitutions.
Conclusions: Whole genome sequencing based detection of TE insertions showed that the speciation processes in baleen whales represent a rapid radiation. Large genome-scale TE data sets in addition allow to understand retrotransposition rates in non-model organisms and show the potential for TE calling methods to study the evolutionary history of species.
Compared to sequence analyses, phylogenetic reconstruction from transposable elements (TEs) offers an additional perspective to study evolutionary processes. However, detecting phylogenetically informative TE insertions requires tedious experimental work, limiting the power of phylogenetic inference. Here, we analyzed the genomes of seven bear species using high throughput sequencing data to detect thousands of TE insertions. The newly developed pipeline for TE detection called TeddyPi (TE detection and discovery for Phylogenetic Inference) obtained 150,513 high-quality TE insertions in the genomes of ursine and tremarctine bears. By integrating different TE insertion callers and using a stringent filtering approach, the TeddyPi pipeline produced highly reliable TE insertion calls, which were confirmed by extensive in vitro validation experiments. Screening for single nucleotide substitutions in the flanking regions of the TEs show that these substitutions correlate with the phylogenetic signal from the TE insertions. Our phylogenomic analyses show that TEs are a major driver of genomic variation in bears and enabled phylogenetic reconstruction of a well-resolved species tree, even with strong signals for incomplete lineage sorting and introgression. The analyses show that the Asiatic black, sun and sloth bear form a monophyletic clade. TeddyPi is open source and can be adapted to various TE and structural variation callers. The pipeline makes it easy to confidently extract thousands of TE insertions even from low coverage genomes of non-model organisms, opening new possibilities for biologists to study phylogenies, evolutionary processes as well as rates and patterns of (retro-)transposition and structural variation.
Phylogenetic reconstruction from transposable elements (TEs) offers an additional perspective to study evolutionary processes. However, detecting phylogenetically informative TE insertions requires tedious experimental work, limiting the power of phylogenetic inference. Here, we analyzed the genomes of seven bear species using high-throughput sequencing data to detect thousands of TE insertions. The newly developed pipeline for TE detection called TeddyPi (TE detection and discovery for Phylogenetic Inference) identified 150,513 high-quality TE insertions in the genomes of ursine and tremarctine bears. By integrating different TE insertion callers and using a stringent filtering approach, the TeddyPi pipeline produced highly reliable TE insertion calls, which were confirmed by extensive in vitro validation experiments. Analysis of single nucleotide substitutions in the flanking regions of the TEs shows that these substitutions correlate with the phylogenetic signal from the TE insertions. Our phylogenomic analyses show that TEs are a major driver of genomic variation in bears and enabled phylogenetic reconstruction of a well-resolved species tree, despite strong signals for incomplete lineage sorting and introgression. The analyses show that the Asiatic black, sun, and sloth bear form a monophyletic clade, in which phylogenetic incongruence originates from incomplete lineage sorting. TeddyPi is open source and can be adapted to various TE and structural variation callers. The pipeline makes it possible to confidently extract thousands of TE insertions even from low-coverage genomes (∼10×) of nonmodel organisms. This opens new possibilities for biologists to study phylogenies and evolutionary processes as well as rates and patterns of (retro-)transposition and structural variation.
Phylogenetic analyses of nuclear and mitochondrial genomes indicate that polar bears captured the brown bear mitochondrial genome 160,000 years ago, leading to an extinction of the original polar bear mitochondrial genome. However, mitochondrial DNA occasionally integrates into the nuclear genome, forming pseudogenes called numts (nuclear mitochondrial integrations). Screening the polar bear genome identified only 13 numts. Genomic analyses of two additional ursine bears and giant panda indicate that all except one of the discovered numts entered the bear lineage at least 14 million years ago. However, short read genome assemblies might lead to an under-representation of numts or other repetitive sequences. Our findings suggest low integration rates of numts in bears and a loss of the original polar bear mitochondrial genome.
Phylogenetic analyses of nuclear and mitochondrial genomes have shown that polar bears captured the mitochondrial genome of brown bears some 160,00 years ago. This hybridization event likely led to an extinction of the original polar bear mitochondrial genome. However, parts of the mitochondrial DNA occasionally integrates into the nuclear genome, forming pseudogenes called numts (nuclear mitochondrial integrations). Screening the polar bear genome for numts, we identified only 13 such integrations. Analyses of whole-genome sequences from additional polar bears, brown and American black bears as well as the giant panda indicates that the discovered numts entered the bear lineage before the initial ursid radiation some 14 million years ago. Our findings suggests a low integration rate of numts in the bear lineage and a complete loss of the original polar bear mitochondrial genome.
THE FINANCIAL SERVICES INDUSTRY IS OPERATING IN HIGHLY VOLATILE MARKETS.
TO CONSIDER THE IMPACT OF UNCERTAIN MARKET ENVIRONMENTS ON INAND OUTSOURCING DECISIONS, WE INTRODUCE A REAL OPTIONS BASED DECISION SUPPORT MODEL. WE APPLY THE MODEL TO AN IT INFRASTRUCTURE OUTSOURCING DECISION AND DETERMINE - BASED ON COST SAVINGS RESULTING FROM OUTSOURCING AND OPTION VALUES ACCOUNTING FOR UNCERTAINTY - DIFFERENT “TRIGGER” OUTPUT VOLUMES WHICH INDICATE IF IN- OR OUTSOURCING IS PREFERABLE. FINALLY WE SHOW THAT THE MODEL CAN ALSO BE TRANSFERRED TO SOURCING DECISIONS OF TRANSACTION BASED BUSINESS PROCESSES LIKE CLEARING AND SETTLEMENT OF SECURITIES.