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Heat stress transcription factors (Hsfs) play essential role in heat stress response and thermotolerance by controlling the transcriptional activation of heat stress response (HSR) genes including molecular chaperones. Plant Hsf families show a striking multiplicity, with more than 20 members in the many plant species. Among Hsfs, HsfA1s act as the master regulators of heat stress (HS) response and HsfA2 becomes one of the most abundant Hsfs during HS. Using transgenic plans with suppressed expression of HsfA2 we have shown that this Hsf is involved in acquired thermotolerance of S. lycopersicum cv Moneymaker as HsfA2 is required for high expression and maintenance of increased levels of Hsps during repeated cycles of HS treatment.
Interestingly, HsfA2 undergoes temperature-dependent alternative splicing (AS) which results in the generation of seven transcript variants. Three of these transcripts (HsfA2-Iα-γ), generated due to alternative splicing of a second, newly identified intron encode for the full length protein involved in acquired thermotolerance. Another 3 transcripts (HsfA2-IIIα-γ) are generated due to alternative splicing in intron 1, leading in all cases to a premature termination codon and targeting of these transcripts for degradation via the non-sense mRNA decay mechanism (NMD).
Interestingly, excision of intron 2, results into the generation of a second previously unreported protein isoform, annotated as HsfA2-II. HsfA2-II shows similar transcriptional activity to the full-length protein HsfA2-I in the presence of HsfA1a but lacks the nuclear export signal (NES) required for nucleocytoplasmic shuttling which allows efficient nuclear retention and stimulation of transcription of HS-induced genes. Furthermore, stability assays showed that HsfA2-II exhibits lower protein stability compared to HsfA2-I.
The presence of a second intron and the generation of a second protein isoform we identified in other Solanaceae species as well. Remarkably, we observed major differences in the splicing efficiency of HsfA2 intron 2 among different tomato species. Several wild tomato accessions exhibit higher splicing efficiency that favors the generation of HsfA2-II, while in these species the splice variant HsfA2-Iγ is absent. This natural variation in splicing efficiency specifically occurring at temperatures around 37.5oC is associated with the presence of 3 intronic polymorphisms. In the case of wild species these polymorphisms seemingly restrict the binding of RS2Z36, identified as a putative splicing silencer for HsfA2 intron 2.
Tomato accessions with the polymorphic “wild” HsfA2 show enhanced thermotolerance against a direct severe heat stress incident due to the stronger increase of Hsps and other stress induced genes. Introgression of the “wild” S. pennellii HsfA2 locus into the cultivar M82, resulted in enhanced seedling thermotolerance highlighting the potential use of the polymorphic HsfA2 for breeding.
We conclude that alterations in the splicing efficiency of HsfA2 have contributed to the adaption of tomato species to different environments and these differences might be directly related to natural variation in their thermotolerance.
Chiquitano gen. nov. Chiquitano volcanesensis sp. nov., Compsibidion achiraensis sp. nov. and Compsibidion amboroensis sp. nov. (Coleoptera: Cerambycidae: Cerambycinae: Neoibidionini) are described from Bolivia. Notes on Rhysium Pascoe, 1866 and Rhysium bimaculatum Pascoe, 1866 are provided, and Brechmoidion separatum Martins and Galileo, 2007 is transferred to Rhysium. Keys to species of Compsibidion Thomson, 1864, Brechmoidion Martins, 1969 and Rhysium Pascoe, 1866 are also provided.
A number of nomenclatural issues regarding Neotropical Scarabaeoidea are addressed. Athyreus soesilae Makhan, 2008 is synonymized with Neoathyreus (Neoathyreus) excavatus (Laporte, 1840) (Geotrupidae: Bolboceratinae: Athyreini). Scalmus Zang, 1905 is replaced with its senior synonym Neleuops Kuwert, 1891, nec Neleurops Kuwert, 1891, and the four species it presently contains are thus transferred to Neleuops (Passalidae: Passalinae: Passalini). The spelling of the name Oxysternon oberthueri Olsoufi eff, 1924, a junior synonym of Oxysternon (Oxysternon) conspicillatum (Weber, 1801), is fi xed (Scarabaeidae: Scarabaeinae: Phanaeini). The year of description of Oxysternon (Oxysternon) festivum (Linnaeus, 1758) is corrected, its existing lectotype invalidated, and a new lectotype designated (Scarabaeidae: Scarabaeinae: Phanaeini). The correct spelling of Phanaeus (Phanaeus) prasinus trinidadens Arnaud, 2001 and Phanaeus (Phanaeus) prasinus joliyi Arnaud, 2001 is discussed (Scarabaeidae: Scarabaeinae: Phanaeini). The seniority of Chlorota aulica Burmeister, 1844 over Chlorota metallica Burmeister, 1844 is restored (Scarabaeidae: Rutelinae: Rutelini). The year of description of Rutela lineola (Linnaeus, 1758) is corrected and a lectotype is designated (Scarabaeidae: Rutelinae: Rutelini). Cyclocephala aulustjaorum nomen novum is proposed as a replacement name for the preoccupied name Cyclocephala brevis Höhne, 1923 (Scarabaeidae: Dynastinae: Cyclocephalini). The spelling of the generic name Harposceles Burmeister, 1847 is fi xed (Scarabaeidae: Dynastinae: Cyclocephalini). The incorrect subsequent spelling Stenocrates haackae Ratcliffe, 1977 is preserved (Scarabaeidae: Dynastinae: Cyclocephalini). The name Scarabaeus simson Linnaeus, 1767 is invalidated as a synonym of Megasoma actaeon (Linnaeus, 1758) (Scarabaeidae: Dynastinae: Dynastini). The spelling of the generic name Coelosis Hope, 1837 is found to be correct (Scarabaeidae: Dynastinae: Oryctini). The validity of Steyskal’s emendation of the name Megaceropsis quadridentata Dechambre, 1976 is confi rmed (Scarabaeidae: Dynastinae: Oryctini). The lectotype of Podischnus agenor (Olivier, 1789) is invalidated and a new lectotype is designated (Scarabaeidae: Dynastinae: Oryctini).
Given rising life expectations around the world, it seems that old-age pension benefits will need to be cut and pension contributions boosted in many nations. Yet our research on old-age system reforms does not require raising mandatory retirement ages or contributions. Instead, we offer ways to enhance incentives for people to work longer and delay retirement. There are good reasons to incentivize older people to work longer and delay retirement. These include rising longevity, the shrinking workforce, and emerging evidence indicating that working longer can be associated with better mental and physical health for many people. Nevertheless, old age Social Security systems in many nations find that people tend to claim benefits early, usually leading to reduced benefits.In the United States, for instance, a majority of Americans claim their Social Security benefits at the earlier feasible age, namely 62, even though their monthly benefits would be 75% higher if they waited until age 70. To test whether this is the result of people underweighting the economic value of higher lifetime benefit streams, we examine whether people would claim later and work longer if they were rewarded with a lump sum instead of a higher lifetime benefit stream for deferring. Two arguments have been offered to explain early claiming. One is that workers claim early to avoid potentially “forfeiting” their deferred benefits should they die too soon (Brown et al., 2016). A second explanation is that many people underweight the economic value of lifetime benefit streams (Brown et al., 2017). This latter rationale motivates the present study.
Die 5-LO ist ein Schlüsselenzym der LT-Biosynthese. Sie katalysiert in einem ersten Schritt zunächst die Umsetzung freigesetzter AA zu 5-HPETE und wandelt diese anschließend in LTA4 um. LT sind starke Entzündungsmediatoren, die an entzündlichen und allergischen Reaktionen des Körpers beteiligt sind. Sie lösen eine Immunantwort aus und können zur Entstehung von Asthma bronchiale, allergischer Rhinitis, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und verschiedenen Krebserkrankungen beitragen [28]. NFS gehören zur Klasse der michaelreaktiven Verbindungen und inhibieren die 5-LO durch Interaktion mit katalytisch aktiven Cysteinresten in der Nähe der Substrateintrittspforte. Diese Tatsache macht michaelreaktive Verbindungen innerhalb der Entzündungsforschung zu einer interessanten Substanzklasse. Michaelreaktive Verbindungen besitzen eine durch Elektronenzug aktivierte Doppelbindung. Hierdurch verfügen diese Wirkstoffe über elekrophile Eigenschaften, wodurch sie leicht mit Nukleophilen reagieren können. Cysteine bestehen aus nukleophilen Thiolgruppen, die mit einer positiv polarisierten Doppelbindung, wie sie in michaelreaktiven Verbindungen vorliegt, reagieren können. Diese Tatsache kann sie zu effektiven und nachhaltigen Enzymaktivitätsmodulatoren machen. In dieser Arbeit wurde eine große Bandbreite verschiedenster michaelreaktiver Verbindungen auf ihre Fähigkeit untersucht, die 5-LO über Michael-Addition an ihren Cysteinen zu inhibieren. Zum einen wurden Pflanzeninhaltsstoffe mit antiinflammatorischen Eigenschaften, zugelassenene Wirkstoffe mit Michael-Akzeptorfunktion und zum anderen Verbindungen, die durch gezielte Struktursuche ausgewählt wurden, untersucht. Die Testung verschiedenster Strukturen sollte Aufschluss über strukturelle Voraussetzungen für die 5-LO-Inhibition durch Interaktion mit Cysteinen liefern. Hierfür wurden die Substanzen zunächst im intakten Zellsystem und schließlich am aufgereinigten Enzym (r5LO-wt) auf ihre 5-LO-inhibierenden Eigenschaften untersucht. Nachfolgende Messungen an r5LO-4C, deren vier prominente Cysteine durch Serin mutiert wurden, zeigten an, ob die Inhibition der 5-LO-Produktbildung cysteinabhängig war. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse deuten darauf hin, dass ganz bestimmte strukturelle Eigenschaften des Michael-Akzeptors, Voraussetzung für eine Interaktion mit den Cysteinen der 5-LO sind. Vor allem Verbindungen mit chinoidem Grundgerüst stellten sich als thiolreaktive Verbindungen heraus, die die 5-LO hauptsächlich über Interaktion mit ihren Cysteinen inhibierten. Weiterhin zeigten die erhaltenen Ergebnisse, dass die strukturelle Umgebung um die aktivierte Doppelbindung des Michael-Akzeptors enorme Auswirkungen auf die Thiolreaktivität hatte. TQ hemmte die 5-LO hauptsächlich über Interaktion mit Cysteinen, wohingegen die 5-LO-Inhibition durch Embelin unabhängig von Cysteinen zu sein schien. Eine daraufhin durchgeführte MALDI-MS-Analyse bestätigte die Bindung von NAPQI und TQ an die Cysteine 416 und 418. Durch diese Arbeit konnte erstmals gezeigt werden, dass eine Reihe antiinflammatorisch wirksamer, natürlich vorkommender Verbindungen wie TQ, Plumbagin, Primin und auch synthetisch generierte Verbindungen wie AA861, CDDO, Methyl-BQ, Methoxy-BQ, Methoxy-Nitrostyren, NAPQI und OH-BQ die 5-LO über Interaktion mit ihren Cysteinen inhibieren.
We describe a new butterfl y species, Anaeomorpha mirifi ca Simon and Willmott, n. sp. (Lepidoptera, Nymphalidae, Charaxinae), from premontane rain forest of the Chocó region of northwestern Ecuador. This represents the second known species and the fi rst record outside of the Amazon basin for this taxonomically and biologically enigmatic genus. Although the two species are not known to be sympatric, we identifi ed 21 characters in the external color pattern, wing shape and male genitalia that together support distinct species status. Most notably, the new species possesses an ocellus in the ventral hind wing tornus, a character which occurs in the Neotropical Charaxinae only in the genus Prepona Boisduval, 1836. A mean divergence of 6.8% in the COI ‘barcodes’ between the two species underlines their taxonomic distinctness.
Die Entwicklung von neuartigen, funktionellen Materialien ist eine komplexe Aufgabe, da die Gesamteffizienz der zu entwickelnden Materialien von einer Vielzahl von Faktoren abhängt. Während die auf einer molekularen Ebene durchgeführte Funktionalisierung via chemischer Reaktionsführung genauso wichtig ist wie die makromolekulare Anordnung, kann die Frage nach einer geeigneten Verbesserung von gegenwärtigen Materialien nicht nur auf einer dieser beiden Ebenen beantwortet werden. Die in dieser Arbeit präsentierten Ergebnisse basieren auf der mirkoskopischen aber auch markoskopischen Betrachtung von neuartigen, funktionellen Nanomaterialien und den daraus gewonnenen Erkenntnissen. Das übergeordnete Ziel ist dabei das Verständnis und die Charakterisierung von Ladungsseparationsprozessen und die daraus resultierende Erzeugung von elektrischen Strömen in organischen photovoltaischen Materialien.
Die relevanten Ladungsseparationsprozesse werden oft im Kontext der Dissoziation von Exzitonen, gebundenen Elektron-Loch Paaren, beschrieben, welche innerhalb der Donordomäne eines beliebigen Donor-Akzeptor-Materials erzeugt werden. Dabei ist der Prozess der Exzitonengenerierung abhängig von der Nanomorphologie des entsprechenden Materials, typischerweise so genannten Bulk-Heterojunctions. Dahingehend ist es notwendig, die Effekte von intermolekularen Wechselwirkungen sowohl mittels quantenmechanischer als auch dynamischer Methoden zu betrachten. Um alle relevanten Zeitskalen und Prozesse zu betrachten ist es weiterhin notwendig, auf sowohl eine deterministische Darstellung im Rahmen von quantendynamischen Methoden als auch statistischen Methoden zurückzugreifen.
Um die oft ultraschnellen und kohärenten Exzitonendissoziationsprozesse zu untersuchen wurde eine Kombination aus high-level ab initio Methoden und zeitabhängiger Dichtefunktionaltheorie (TDDFT) angewandt, um geeignete Modellhamiltonians zu parametrisieren, welche schließlich mittels der Multi-Configurational Time-Dependent Hartree (MCTDH) und der Multilayer (ML-MCTDH) variante propagiert wurden. Die MCTDH Methode hat sich als geeignete Methode erwiesen um eine voll quantendynamische Beschreibung von bis zu 100 Freiheitsgraden durchzuführen; die ML-MCTDH Methode erlaubt gar bis zu 1000 Freiheitsgrade quantendynamisch zu behandeln. Die Parametrisierung der Modellhamiltonians, auf welchen die quantendynamische Behandlung basiert, wurde dabei für kleine, jedoch repräsentative Fragmente durchgeführt. Die geeignete Wahl dieser Fragmente sollte sicherstellen, dass zum einen alle relevanten intermolekularen als auch intramolekularen Wechselwirkungen enthalten sind, jedoch gleichzeitig eine möglichst akkurate Beschreibung mittels high-level elektronenstrukturtheoretischer Methoden in gegebener Zeit möglich ist.
Mit Hilfe dieser Methodenkombination wurden zwei Arten von funktionellen organischen Materialien untersucht. Das erste untersuchte System ist ein neuartiges Donor-Akzeptor System, bestehend aus selbstorganisierenden Oligothiophen-Perylenediimid Dimeren, welche in der Gruppe von S. Haacke und S. Mery der Universität Straßburg synthetisiert und spektroskopisch untersucht wurden. Die quantendynamischen Simulationen an diesem System sollten die Ergebnisse der experimentellen, zeitaufgelösten pump-probe Spektroskopie validieren und die dürftige Effizienz im Hinblick auf eine effektive Ladungstrennung erklären. Dabei konnte gezeigt werden, dass nach der Exzitonendissoziation Elektron und Loch auf räumlich benachbarten Donor- und Akzeptorfragmenten lokalisiert werden, was schließlich zu einem Rekombinationsprozess führen wird. Das zweite untersuchte System ist eine Kombination von Poly(3-Hexylthiophen-2,5-diyl) (P3HT) als Elektronendonor und [6,6]-Phenyl-C61 Butansäure Methyl-Ester (PCBM) als Elektronenakzeptor, welches schon hinreichend stark in diversen theoretischen und experimentellen Studien untersucht wurde. Aufbauend auf einem Gittermodell, welches in unserer Gruppe entwickelt wurde, wurde das Modellsystem um Charge Transfer Exzitonen in der Donordomäne erweitert. Die Bedeutung von solchen Charge Transfer Exzitonen in regioregulären Oligothiophenaggregaten ist ein aktuelles Thema in der Wissenschaft, sowohl in experimentellen aber auch theoretischen Abhandlungen. Neben der theoretischen Beschreibung zur Entstehung solcher Charge Transfer Exzitonen liegt ein besonderes Augenmerk auf dem Einfluss dieser predissoziierten Elektron-Loch Paaren auf die Ladungsseparationsdynamik zwischen Donor und Akzeptor sowie die Generierung von freinen Ladungsträgern. Dieser Aspekt der Ladungsseparation in einem P3HT-PCBM System wurde in dieser Art und Weise in dieser Arbeit zum ersten mal untersucht.
Neben dem zuvor erwähnten Donor-Akzeptor System erster Generation der Universität Straßburg wurde eine zweite Variante dieses Systems entwickelt, welches sich bei bisherigen experimentellen Untersuchungen als wesentlich effizienter erwies. Der interessante Prozess der Ladungsseparation ist dabei allerdings auf einer Zeitskala von mehreren hundert Pikosekunden angesiedelt, sodass kinetische Monte Carlo Methoden verwendet werden mussten um diese Prozesse zu modellieren. Dazu wurde ein Fortran90 Code entwickelt, welcher den First Reaction Method Algorithmus verwendet und explizite Delokalisationsprozesse behandelt, welche in dieser Form in kommerziellen Programmpaketen nicht enthalten ist. In vorangehenden Arbeiten konnte gezeigt werden, dass die Delokalisation von Exzitonen zu einer effektiven Herabsetzung der energetischen Barriere der Ladungsseparation führt und somit die Effizienz zur Stromumwandlung gesteigert werden konnte. Erste Simulationen mit diesem Code an idealisierten und zufällig generierten Donor-Akzeptor Morphologien lieferten realistische Werte für makroskopische Observablen wie Ladungsträgermobilitäten. Weiterhin wurden Simulationen einer coarse-grained Struktur zur zweiten Generation des Donor-Akzeptor Systems durchgeführt, ebenfalls mit Hinblick zur Untersuchung der Ladungsträgermobilität.
Six new species of false click beetle (Coleoptera: Eucnemidae) are described. These new species are: Fornax dixiensis sp. nov. (Florida, USA), Dromaeolus comayaguiensis sp. nov. (Honduras), Asiocnemis bicolor sp. nov. (Ecuador), Miruantennus chinensis sp. nov. (Yunnan prov., China), Miruantennus cuneiformis sp. nov. (Malaysia) and Nematodes africanus sp. nov. (Côte d’Ivoire). Identifi cation keys are provided for species of Fornax in the Nearctic ecozone and Miruantennus in the Palearctic and Indo-Malayan ecozones. A new key to include all the genera within the tribe Nematodini Leiler is also provided.