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Die G/F-Transition zytoskelettärer Elemente bildet die molekulare Basis zur Kontrolle der Zellform, Motilität, Migration und Invasivität von Zellen. Die Änderungen der Filamentlängen werden durch bindende Proteine kontrolliert, wodurch sich die viskoelastischen Eigenschaften des Zytoplasmas ändern. Die Kenntnis der mechanischen Eigenschaften der einzelnen Zytoskelettelemente in vitro (mit und ohne bindende Proteine) ist die Grundlage zum Verständnis der Zellmechanik. Daher wurde eine nicht destruktive Methode zur Bestimmung viskoelastischer Eigenschaften von Gelen und Flüssigkeiten entwickelt. Als Viskositätssensor dient ein kleines Glasstäbchen, welches in der zu untersuchenden Flüssigkeit in seiner Resonanzfrequenz schwingt. Aufgrund der Zähigkeit der Flüssigkeiten kommt es zur Mitbewegung angrenzender Flüssigkeitsschichten. Die Eindringtiefe der erzeugten Scherwellen ist eine Funktion der Viskosität und der Dichte der Flüssigkeit. Die extrem kleinen Auslenkungen (1100 nm) des Sensors werden von einem phasensensitiven akustischen Mikroskop detektiert, welches gleichzeitig die Detektion des Elastizitätsmoduls der Flüssigkeit ermöglicht. Nach Aufbau und Weiterentwicklung des Gerätes wurde die Viskoelastizität während der Polymerisation von Aktin, Tubulin und Neurofilamentprotein gemessen sowie während der Interaktion der Polymere mit einer Reihe spezifisch bindender Proteine, wie z.B. aAktinin, Profilin, Glykolyseenzyme, MAPs bzw. Zellgiften wie Cytochalasin D, Phalloidin, Colchizin und Taxol. Im Vergleich zu FAktinlösungen ist die dynamische Viskosität von Mikrotubulilösungen um eine Zehnerpotenz und die Schallgeschwindigkeit um etwa 100 m/s höher. Die Viskoelastizität von Nicht-Muskelaktin ist im Vergleich zu Muskelaktin etwa dreimal höher. Die steadystate-Viskositäten von F-Aktin und Mikrotubulilösungen nähern sich mit steigender Proteinkonzentration einem Maximalwert an, wohingegen die Elastizitäten sich einem Minimalwert annähern, was auf eine nematische Phasentransition zurückzuführen ist. Der Schallgeschwindigkeitsverlauf während der Polymerisation von Aktin und Tubulin ist biphasisch: er nimmt zunächst vor messbaren Viskositätsänderungen zu, was hinsichtlich des Aktins auf eine Zunahme steifer Aktinprimer und hinsichtlich des Tubulins auf die Bildung oligomerer Strukturen mit hoher intrinsischer Steifigkeit zurückzuführen ist. Für Proteinkonzentrationen >20 µM fällt dann die Schallgeschwindigkeit nach dem Erreichen des Viskositätsmaximums ab, was durch eine erhöhte Volumenkompressibilität infolge zunehmender Hydratation der Polymere begründet ist. Versuche mit polymerisationsfördernden bzw. depolymerisierenden Agenzien wie Taxol bzw. Colchizin und Kalzium zeigen, dass die hohe Elastizität von Mikrotubulilösungen durch die intrinsische Elastizität der Tubulinoligomere dominiert wird. Die Viskosität von Mikrotubuli mit assoziierten MAPs (MTP) ist im Vergleich zu FAktin ungefähr doppelt so hoch und im Vergleich zu PC-Tubulin ungefähr dreimal niedriger. Die Elastizität von MTP ist im Vergleich zu FAktin durchschnittlich 4 % höher und 3 % niedriger im Vergleich zu MAP-freien Mikrotubuli. Die Assoziationen von Neurofilamenten an Mikrotubuli induzierte einen Viskositätsanstieg, während die Elastizität fiel, was auf eine Destabilisation der Mikrotubuli während der Interaktion zurückzuführen ist. Die Destabilisation ist möglicherweise eine Folge einer GTP-Hydrolyse durch die an den Neurofilamenten assoziierte GTPase. Neben den zeitlich voneinander unabhängigen Verläufen der Schallgeschwindigkeit und der Viskosität konnte mit Hilfe der Detektion der Schalldämpfung während der Polymerisation von Aktin eine weitere zeitlich unabhängig verlaufende Kinetik bestimmt werden, welche mit der Quervernetzung und der Filamentlänge zusammenhängt. Die Schalldämpfung von Neurofilamenten ist im Vergleich zu F-Aktin etwa 10mal höher. Während der Polymerisation von Tubulin, mit und ohne MAPs, konnte aufgrund hoher Schallreflektionen, bedingt durch die festkörperähnlichen Strukturen, keine klar definierte Schalldämpfungskinetik bestimmt werden. Die Elastizität von Aktingelen (1 mg/ml) hängt nicht mit der Deformationsfrequenz (0,0533 kHz) zusammen. Nach der Zugabe von a-Aktinin steigt jedoch die Elastizität mit der Frequenz gemäß dem Verhalten eines elastischen Körpers an. Auch durch die Zugabe hoher ATP-Konzentrationen (2 mM) kann die Elastizität von Aktin erhöht werden. Impulsartige Modulationen der Schwingungsamplitude von ± 30 nm senkten die Viskosität von Aktingelen (< 25 µM) um 50 %, was auf ein Zerschlagen und Umorientieren von Filamenten zurückzuführen ist. Durch die Zugabe von aAktinin waren diese Viskositätsänderungen siebenmal niedriger. Die Viskosität von Aktingelen > 50 µM konnte durch impulsartige Erhöhungen der Schwingungsamplitude (> 40 nm) nicht verringert werden. Ebenso wurden die Viskositäten von Tubulingelen (15100 µM) und Neurofilamentlösungen (> 0,5 µM) durch impulsartige Deformationen im Nanometerbereich (10100 nm) nicht beeinflusst. Niedrige Profilinkonzentrationen (Aktin:Profilin 1) fördern die Polymerisation von Mg 2 bgGAktin. Ebenso führt die Zugabe von Profilin (Aktin:Profilin = 1:1) zu bereits polymerisiertem Aktin zu einer Viskositätszunahme. Profilin im Überschuss (Aktin:Profilin = 1:5) hemmt die Polymerisation von Mg 2 bgG Aktin. Im Gegensatz zu Muskelaktin verliert NichtMuskelaktin nach einiger Zeit (> 40 Minuten) seine Elastizität. Dieser Elastizitätsverlust kann durch die Zugabe von Profilin verzögert werden. Nach der Zugabe geringer Profilinkonzentrationen zu bgAktin wurde anhand von EM-Aufnahmen vermehrt nicht filamentöse Aktin-Aggregate gezeigt, welches besonders hohe Elastizitätswerte aufwies. Zusammen mit den rheologischen Befunden für Aktin und Mikrotubulilösungen kann geschlossen werden, dass nicht filamentöse Formen zytoskelettärer Elemente (Tubulinoligomere, Aktintrimere, GAktincluster) in hohem Maße zur Elastizität von Zellen beitragen. Hexokinase fördert die Polymerisation von Aktin. In Gegenwart hoher ATP-Konzentrationen wirkt sie durch Fragmentierung von Aktinfilamenten elastizitätsmindernd. In Gegenwart von Glukose wird dieser Effekt aufgehoben. LDHH 4 fördert in Gegenwart ihres Coenzyms NADH die Polymerisation von Aktin. Gibt man zusätzlich Pyruvat hinzu, so wird dieser Effekt nahezu umgekehrt. Unter diesen Bedingungen ist ferner die Enzymaktivität der LDHH 4 eingeschränkt. Umgekehrt fördert die LDHH 4 in Gegenwart von Laktat und NAD die Polymerisation von Aktin, wobei gleichzeitig die Enzymaktivität der LDHH 4 erhöht ist. Diese Befunde sprechen für eine deutliche Reziprozität zwischen LDHH 4 und Aktin. Aldolase reduziert deutlich die Viskoelastizität von F-Aktin, was in der Bildung von F-Aktin-Aldolase Parakristallen begründet ist. Die Zugabe des Substrates FBP erhöht hingegen die Viskoelastizität von F Aktin. Der Effekt hängt jedoch davon ab, ob Magnesium-Ionen an den Aldolase-G-Aktin-Komplex binden. Wird Aldolase zu polymerisierendem Aktin zugegeben, so bleibt die Viskosität der Lösung unverändert, während die Elastizität zunimmt. In diesem Falle wird die Steifigkeit der Filamente durch die Anla gerung der Aldolase erhöht. Zytosolische, nichtmembrangebundene Enzyme, wie die Aldolase, Hexokinase und LDH binden demnach an F-Aktin und modulieren seine Mechanik. Das Ausmaß der Modulation hängt von der Konzentration der Enzyme sowie der Gegenwart der jeweiligen Substrate ab. Ferner moduliert Aktin reziprok die Aktivität der Enzyme.
Active chlorine species play a dominant role in the catalytic destruction of stratospheric ozone in the polar vortices during the late winter and early spring seasons. Recently, the correct understanding of the ClO dimer cycle was challenged by the release of new laboratory absorption cross sections (Pope et al., 2007) yielding significant model underestimates of observed ClO and ozone loss (von Hobe et al., 2007). Under this aspect, Arctic stratospheric limb emission measurements carried out by the balloon version of the Michelson Interferometer for Passive Atmospheric Sounding (MIPAS-B) from Kiruna (Sweden) on 11 January 2001 and 20/21 March 2003 have been reanalyzed with regard to the chlorine reservoir species ClONO2 and the active species, ClO and ClOOCl (Cl2O2). New laboratory measurements of IR absorption cross sections of ClOOCl for various temperatures and pressures allowed for the first time the retrieval of ClOOCl mixing ratios from remote sensing measurements. High values of active chlorine (ClOx) of roughly 2.3 ppbv at 20 km were observed by MIPAS-B in the cold mid-winter Arctic vortex on 11 January 2001. While nighttime ClOOCl shows enhanced values of nearly 1.1 ppbv at 20 km, ClONO2 mixing ratios are less than 0.1 ppbv at this altitude. In contrast, high ClONO2 mixing ratios of nearly 2.4 ppbv at 20 km have been observed in the late winter Arctic vortex on 20 March 2003. No significant ClOx amounts are detectable on this date since most of the active chlorine has already recovered to its main reservoir species ClONO2. The observed values of ClOx and ClONO2 are in line with the established chlorine chemistry. The thermal equilibrium constants between the dimer formation and its dissociation, as derived from the balloon measurements, are on the lower side of reported data and in good agreement with values recommended by von Hobe et al. (2007). Calculations with the ECHAM/MESSy Atmospheric Chemistry model (EMAC) using established kinetics show similar chlorine activation and deactivation, compared to the measurements in January 2001 and March 2003, respectively.
Bacterial porin disrupts mitochondrial membrane potential and sensitizes host cells to apoptosis
(2009)
The bacterial PorB porin, an ATP-binding beta-barrel protein of pathogenic Neisseria gonorrhoeae, triggers host cell apoptosis by an unknown mechanism. PorB is targeted to and imported by host cell mitochondria, causing the breakdown of the mitochondrial membrane potential (delta psi m). Here, we show that PorB induces the condensation of the mitochondrial matrix and the loss of cristae structures, sensitizing cells to the induction of apoptosis via signaling pathways activated by BH3-only proteins. PorB is imported into mitochondria through the general translocase TOM but, unexpectedly, is not recognized by the SAM sorting machinery, usually required for the assembly of beta-barrel proteins in the mitochondrial outer membrane. PorB integrates into the mitochondrial inner membrane, leading to the breakdown of delta psi m. The PorB channel is regulated by nucleotides and an isogenic PorB mutant defective in ATP-binding failed to induce delta psi m loss and apoptosis, demonstrating that dissipation of delta psi m is a requirement for cell death caused by neisserial infection.
Due to an increasing awareness of the potential hazardousness of air pollutants, new laws, rules and guidelines have recently been implemented globally. In this respect, numerous studies have addressed traffic-related exposure to particulate matter using stationary technology so far. By contrast, only few studies used the advanced technology of mobile exposure analysis. The Mobile Air Quality Study (MAQS) addresses the issue of air pollutant exposure by combining advanced high-granularity spatial-temporal analysis with vehicle-mounted, person-mounted and roadside sensors. The MAQS-platform will be used by international collaborators in order 1) to assess air pollutant exposure in relation to road structure, 2) to assess air pollutant exposure in relation to traffic density, 3) to assess air pollutant exposure in relation to weather conditions, 4) to compare exposure within vehicles between front and back seat (children) positions, and 5) to evaluate "traffic zone"- exposure in relation to non-"traffic zone"-exposure. Primarily, the MAQS-platform will focus on particulate matter. With the establishment of advanced mobile analysis tools, it is planed to extend the analysis to other pollutants including including NO2, SO2, nanoparticles, and ozone.
Background: Thymostimulin is a thymic peptide fraction with immune-mediated cytotoxicity against hepatocellular carcinoma (HCC) in vitro and palliative efficacy in advanced HCC in two independent phase II trials. The aim of this study was to assess the efficacy of thymostimulin in a phase III trial. Methods: The study was designed as a prospective randomised, placebo-controlled, double-blind, multicenter clinical phase III trial. Between 10/2002 and 03/2005, 135 patients with locally advanced or metastasised HCC (Karnofsky [greater than or equal to]60% / Child-Pugh [less than or equal to]12) were randomised to receive thymostimulin 75 mg s.c. 5x/week or placebo stratified according to liver function. Primary endpoint was twelve-month survival, secondary endpoints overall survival (OS), time to progression (TTP), tumor response, safety and quality of life. A subgroup analysis according to liver function, KPS and tumor stage (Okuda, CLIP and BCLC) formed part of the protocol. Current Controlled Trials ISRCTN64487365. Results: Twelve-month survival was 28% [95%CI 17-41; treatment] and 32% [95%CI 19-44; control] with no significant differences in median OS (5.0 [95% CI 3.7-6.3] vs. 5.2 [95% CI 3.5-6.9] months; p=0.87, HR=1.04 [95% CI 0.7-1.6]) or TTP (5.3 [95%CI 2.0-8.6] vs. 2.9 [95%CI 2.6-3.1] months; p=0.60, HR=1.13 [95% CI 0.7-1.8]). Adjustment for liver function, Karnofsky status or tumor stage did not affect results. While quality of life was similar in both groups, fewer patients on thymostimulin suffered from accumulating ascites and renal failure. Conclusions: In our phase III trial, we found no evidence of any benefit to thymostimulin in the treatment of advanced HCC and there is therefore no justification for its use as single-agent treatment. The effect of thymostimulin on hepato-renal function requires further confirmation. trial registration: Current Controlled Trials ISRCTN64487365
Active chlorine species play a dominant role in the catalytic destruction of stratospheric ozone in the polar vortices during the late winter and early spring seasons. Recently, the correct understanding of the ClO dimer cycle was challenged by the release of new laboratory absorption cross sections (Pope et al., 2007) yielding significant model underestimates of observed ClO and ozone loss (von Hobe et al., 2007). Under this aspect, nocturnal Arctic stratospheric limb emission measurements carried out by the balloon version of the Michelson Interferometer for Passive Atmospheric Sounding (MIPAS-B) from Kiruna (Sweden) on 11 January 2001 and 20/21 March 2003 have been reanalyzed with regard to the chlorine reservoir species ClONO2 and the active species, ClO and ClOOCl (Cl2O2). New laboratory measurements of IR absorption cross sections of ClOOCl for various temperatures and pressures allowed for the first time the retrieval of ClOOCl mixing ratios from remote sensing measurements. High values of active chlorine (ClOx) of roughly 2.3 ppbv at 20 km were observed by MIPAS-B in the cold mid-winter Arctic vortex on 11 January 2001. While nighttime ClOOCl shows enhanced values of nearly 1.1 ppbv at 20 km, ClONO2 mixing ratios are less than 0.1 ppbv at this altitude. In contrast, high ClONO2 mixing ratios of nearly 2.4 ppbv at 20 km have been observed in the late winter Arctic vortex on 20 March 2003. No significant ClOx amounts are detectable on this date since most of the active chlorine has already recovered to its main reservoir species ClONO2. The observed values of ClOx and ClONO2 are in line with the established polar chlorine chemistry. The thermal equilibrium constants between the dimer formation and its dissociation, as derived from the balloon measurements, are on the lower side of reported data and in good agreement with values recommended by von Hobe et al. (2007). Calculations with the ECHAM/MESSy Atmospheric Chemistry model (EMAC) using established kinetics show similar chlorine activation and deactivation, compared to the measurements in January 2001 and March 2003, respectively.
The first measurement of two-pion Bose–Einstein correlations in central Pb–Pb collisions at √sNN=2.76 TeV at the Large Hadron Collider is presented. We observe a growing trend with energy now not only for the longitudinal and the outward but also for the sideward pion source radius. The pion homogeneity volume and the decoupling time are significantly larger than those measured at RHIC.
Inclusive transverse momentum spectra of primary charged particles in Pb–Pb collisions at √sNN=2.76 TeV have been measured by the ALICE Collaboration at the LHC. The data are presented for central and peripheral collisions, corresponding to 0–5% and 70–80% of the hadronic Pb–Pb cross section. The measured charged particle spectra in |η|<0.8 and 0.3<pT<20 GeV/c are compared to the expectation in pp collisions at the same sNN, scaled by the number of underlying nucleon–nucleon collisions. The comparison is expressed in terms of the nuclear modification factor RAA. The result indicates only weak medium effects (RAA≈0.7) in peripheral collisions. In central collisions, RAA reaches a minimum of about 0.14 at pT=6–7 GeV/c and increases significantly at larger pT. The measured suppression of high-pT particles is stronger than that observed at lower collision energies, indicating that a very dense medium is formed in central Pb–Pb collisions at the LHC.
The inclusive charged particle transverse momentum distribution is measured in proton–proton collisions at s=900 GeV at the LHC using the ALICE detector. The measurement is performed in the central pseudorapidity region (|η|<0.8) over the transverse momentum range 0.15<pT<10 GeV/c. The correlation between transverse momentum and particle multiplicity is also studied. Results are presented for inelastic (INEL) and non-single-diffractive (NSD) events. The average transverse momentum for |η|<0.8 is 〈pT〉INEL=0.483±0.001 (stat.)±0.007 (syst.) GeV/c and 〈pT〉NSD=0.489±0.001 (stat.)±0.007 (syst.) GeV/c, respectively. The data exhibit a slightly larger 〈pT〉 than measurements in wider pseudorapidity intervals. The results are compared to simulations with the Monte Carlo event generators PYTHIA and PHOJET.
A test stand for optical beam tomography was developed. As a new non-destructive beam-diagnostic system for high current ion beams, the test stand will be installed in the low energy beam transport section (LEBT) of the Frankfurt Neutron Source (FRANZ) behind the chopper system. The test stand consists of a rotatable vacuum chamber with a mounted CCD camera. The maximum rotation angle amounts to 270°. In a first phase the optical beam profile measurement and 3D density reconstruction is tested with a time independent 10 keV He beam. The measurements and performance of data processing algorithms are compared with the beam transport simulations. In a later phase the performance with time dependent beams (120 keV, 200 mA) at a repetition rate of 250 kHz and a duty cycle of 2.5% has to be evaluated. An overview of the first phase results is shown.