Biowissenschaften
Refine
Year of publication
- 2019 (81) (remove)
Document Type
- Article (60)
- Doctoral Thesis (14)
- Book (5)
- Contribution to a Periodical (2)
Has Fulltext
- yes (81)
Is part of the Bibliography
- no (81)
Keywords
- phylogeny (3)
- Adhesion (2)
- Archaea (2)
- Cell differentiation (2)
- Haloferax volcanii (2)
- brain metastases (2)
- heat stress (2)
- species distribution model (2)
- species richness (2)
- 10 new taxa (1)
Institute
- Biowissenschaften (81)
- Senckenbergische Naturforschende Gesellschaft (16)
- Medizin (14)
- Biodiversität und Klima Forschungszentrum (BiK-F) (13)
- Institut für Ökologie, Evolution und Diversität (12)
- Präsidium (9)
- Exzellenzcluster Makromolekulare Komplexe (8)
- Frankfurt Institute for Advanced Studies (FIAS) (4)
- Georg-Speyer-Haus (4)
- Informatik (2)
Wie herzig!
(2019)
Doch Vorsicht – dies ist kein Einblick in die Hirnwindungen eines verliebten Teenagers. Vielmehr handelt es sich hier um einen wissenschaftlichen Blick in die Großhirnrinde einer Maus. Die Forscherinnen und Forscher um Prof. Amparo Acker-Palmer vom Buchmann Institut für Molekulare Lebenswissenschaften und dem Institut für Zellbiologie und Neurowissenschaften der Goethe-Universität haben 2018 in der Zeitschrift "Science" darüber berichtet, dass Blutgefäße bei der Entwicklung neuronaler Zellnetzwerke im Gehirn eine bislang unbekannte Rolle spielen ...
The trade in bear parts for medicine and for status is a conservation challenge throughout Asia. The Asiatic black bear (Ursus thibetanus) and the sun bear (Helarctos malayanus) are endemic to this region, and populations are estimated to have declined throughout their ranges due to widespread illegal killing of bears and trade in parts, combined with loss of habitat. Previous studies have indicated that legislation alone is insufficient to prevent illegal hunting and trade, indicating instead a need to address demand for bear parts and products. We conducted mixed-method surveys in Cambodia to understand the key motivators for individuals to consume bear parts, and to understand whether specialised questioning techniques are applicable in this context. Bear part use is illegal in Cambodia and may therefore be considered a sensitive behaviour, in that individuals may be reluctant to admit to it. To counteract possible biases, four specialised questioning techniques were used in this study: randomised response technique (RRT), unmatched count technique (UCT), nominative technique (NT), and false consensus bias (FCB). All four methods serve to shield a respondent’s admittance of a sensitive behaviour from the interviewer. The results presented here show that great variability exists in anonymous methods’ efficacy in certain contexts. However, the results overall indicate that individuals in Cambodia are under-reporting their consumption of bear parts when directly asked, and that the prevalence of bear part use in Cambodia may be as high as 15% of the population, representing a significant conservation challenge.
In three-dimensional light microscopy, the heterogeneity of the optical density in a specimen ultimately limits the achievable penetration depth and hence the three-dimensional resolution. The most direct approach to reduce aberrations, improve the contrast and achieve an optimal resolution is to minimise the impact of changes of the refractive index along an optical path. Many implementations of light sheet fluorescence microscopy operate with a large chamber filled with an aqueous immersion medium and a further inner container with the specimen embedded in a possibly entirely different non-aqueous medium. In order to minimise the impact of the latter on the optical quality of the images, we use multi-facetted cuvettes fabricated from vacuum-formed ultra-thin fluorocarbon (FEP) foils. The ultra-thin FEP-foil cuvettes have a wall thickness of about 10–12 µm. They are impermeable to liquids, but not to gases, inert, durable, mechanically stable and flexible. Importantly, the usually fragile specimen can remain in the same cuvette from seeding to fixation, clearing and observation, without the need to remove or remount it during any of these steps. We confirm the improved imaging performance of ultra-thin FEP-foil cuvettes with excellent quality images of whole organs such us mouse oocytes, of thick tissue sections from mouse brain and kidney as well as of dense pancreas and liver organoid clusters. Our ultra-thin FEP-foil cuvettes outperform many other sample-mounting techniques in terms of a full separation of the specimen from the immersion medium, compatibility with aqueous and organic clearing media, quick specimen mounting without hydrogel embedding and their applicability for multiple-view imaging and automated image segmentation. Additionally, we show that ultra-thin FEP foil cuvettes are suitable for seeding and growing organoids over a time period of at least ten days. The new cuvettes allow the fixation and staining of specimens inside the holder, preserving the delicate morphology of e.g. fragile, mono-layered three-dimensional organoids.
Aufgrund des großen Potenzials der Nanotechnologie ist in Zukunft eine Zunahme der Produktion und Verwendung von Nanomaterialien zu erwarten, wodurch mit einer steigenden Freisetzung in der Umwelt zu rechnen ist. In der vorliegenden Dissertation werden daher Methoden zur Untersuchung von Nanomaterialien betrachtet und Effekte von NP auf Algen untersucht.
In Teil I wurden Silber-, Titandioxid- und Polystyrol-Nanopartikel sowie Kohlenstoffnano-röhrchen untersucht. Von jedem Nanomaterial standen eine unmodifizierte Form sowie zwei modifizierte Partikeltypen mit geladener Oberfläche und zusätzlich Polystyrol-Mikropartikel zur Verfügung. Zunächst erfolgte eine Charakterisierung der Materialien mittels Transmissions-elektronenmikroskopie, wobei die Größe der Objekte gemessen und das Verhalten beschrieben wurde. Zudem wurde im Fall der Polystyrol-Nanopartikel der Einfluss mehrerer Chemikalien getestet, welche im Zusammenhang mit der Probenvorbereitung für das Elektronen¬mikroskop zum Einsatz kamen. In einem nächsten Schritt erfolgte die Untersuchung von Nanomaterialien in umweltrelevanten Matrices. Hierbei wurden Boden- und Wasserproben sowie humane Körperflüssigkeiten und Fischgewebe elektronenmikroskopisch auf die Anwesenheit von synthetischen Nanomaterialien untersucht und Proben mit Nanomaterialien versetzte, um die Nachweisbarkeit mit dem Elektronenmikroskop bewerten zu können. Zusätzlich wurden verschiedene Zellkulturen und Gewebe auf morphologische Auffälligkeiten im Zusammenhang mit einer Exposition gegenüber Nanomaterialien untersucht.
Die durchgeführten Versuche zeigen, dass die Transmissionselektronenmikroskopie für viele Nanomaterialien ein sinnvolles Charakterisierungswerkzeug darstellt. Die Untersuchung besonders kleiner Partikel mit einem Durchmesser im einstelligen Nanobereich gestaltet sich jedoch schwierig bis unmöglich. Für den Nachweis von Nanomaterialien in Umweltmatrices und Zellen ist die Methode nur bedingt geeignet, wobei insbesondere niedrige Partikelkonzentrationen problematisch sind. Die Methode ist somit lediglich als Ergänzung zu anderen Nachweismethoden zu betrachten, kann jedoch hilfreiche Informationen zur Lokalisation von Nanoobjekten in Zellen und zu ihrem Verhalten in Umweltproben liefern.
In Teil II wurden die beiden Grünalgen Raphidocelis subcapitata und Chlamydomonas reinhardtii sowie die Diatomee Cyclotella meneghiniana gegenüber unterschiedlich modifizierten Silber-, Titandioxid- und Polystyrol-Nanopartikeln exponiert. Die Beurteilung der Toxizität wurde anhand der über die Absorption gemessenen Zellzahl, des Chlorophyll a Gehalts, der über die Chlorophyllfluoreszenz gemessenen Parameter Fv/Fm und NPQ sowie der transmissions¬elektronenmikroskopischen Untersuchung der Algenzellen vorgenommen. Zudem wurde der Einfluss der Beschattung von Algenzellen durch die Nanopartikel experimentell untersucht.
Die Untersuchungen zeigen, dass Nanomaterialien bei Absorptionsmessungen in Abhängigkeit von ihrem Grundmaterial, ihrer Oberflächenmodifikation und dem umgebenden Medium ein mehr oder weniger starkes Streuungsverhalten zeigen. Auch die Anwesenheit von Algen kann einen deutlichen Einfluss haben. Trotz der Beeinflussung der Lichtstreuung hat die Beschattung von Algen durch die Trübung des Mediums durch Nanomaterialien keinen Einfluss auf das Wachstum der Testorganismen. Die direkte Exposition der Algen gegenüber den Nanomaterialien zeigt, dass Silber-Nanopartikel die toxischste Wirkung haben. Die Abgabe von Silberionen durch die Partikel kann hierbei die auftretenden Effekte erklären. Auch Titandioxid-Nanopartikel führen zu negativen Effekten, wobei mögliche Gründe die Toxizität des Materials und die physikalische Isolierung der Zellen sind. Die Polystyrol-Nanopartikel haben eine stimulierende Wirkung auf die Algenzellen, welche auf einer Präferenz von adhäsivem Wachsen und dem Hormesis-Effekt beruhen kann. Die Oberflächenmodifikation der Nanomaterialien hat zwar einen Effekt auf die Toxizität, ihr Einfluss wird jedoch durch andere Faktoren überlagert. In Bezug auf die unterschiedlichen Methoden zum Nachweis der Toxizität, ist die Bestimmung des Chlorophyll a-Gehalts als besonders sensitiv zu bewerten und kann zudem auf alle Partikel angewandt werden. Hinsichtlich der Absorptionsmessung besteht teilweise ein Einfluss durch die Partikelstreuung. Die Messung der Chlorophyllfluoreszenz scheint einer starken Beeinflussung durch externe Faktoren und ggf. die Nanomaterialien selbst zu unterliegen. Die elektronenmikroskopische Untersuchung ist vergleichsweise wenig sensitiv, kann jedoch ergänzende Informationen bezüglich der Wirkweise von Nanomaterialien liefern. Der Vergleich der Testorganismen zeigt, dass Raphidocelis subcapitata empfindlicher reagiert als Chlamydomonas reinhardtii. Eine allgemeingültige Sensitivitätsabstufung zwischen den Grünalgen und der Diatomee ist nicht möglich, da die Reaktionen in Abhängigkeit von Medium bzw. Partikelgrundmaterial unterschiedlich ausfallen.
The genomes of many prokaryotes contain substantial fractions of gene pairs with overlapping stop and start codons (ATGA or TGATG). A potential benefit of overlapping gene pairs is translational coupling. In 720 genomes of archaea and bacteria representing all major phyla, we identify substantial, albeit highly variable, fractions of co-directed overlapping gene pairs. Various patterns are observed for the utilization of the SD motif for de novo initiation at upstream genes versus reinitiation at overlapping gene pairs. We experimentally test the predicted coupling in 9 gene pairs from the archaeon Haloferax volcanii and 5 gene pairs from the bacterium Escherichia coli. In 13 of 14 cases, translation of both genes is strictly coupled. Mutational analysis of SD motifs located upstream of the downstream genes indicate that the contribution of the SD to translational coupling widely varies from gene to gene. The nearly universal, abundant occurrence of overlapping gene pairs suggests that tight translational coupling is widespread in archaea and bacteria.
Atelopus is a species-rich group of Neotropical bufonids. Present knowledge on bioacoustics in this genus is relatively poor, as vocalisations have been described in only about one fifth of the ca. 100 species known. All studied members of the genus produce vocalisations although, with a few exceptions, most species lack a middle ear. Nonetheless, hearing has been demonstrated even in earless Atelopus making bioacoustics in these toads an inspiring research field. So far, three structural call types have been identified in the genus. As sympatry is uncommon in Atelopus, calls of the same type often vary little between species. Based on recordings from the 1980s, we describe vocalisations of three Venezuelan species (A. carbonerensis, A. mucubajiensis, A. tamaense) from the Cordillera de Mérida, commonly known as the Andes of Venezuela and the Tamá Massif, a Venezuelan spur of the Colombian Cordillera Oriental. Vocalisations correspond, in part, to the previously identified call types in Atelopus. Evaluation of the vocalisations of the three species presented in this study leads us to recognise a fourth structural call type for the genus. With this new addition, the Atelopus acoustic repertoire now includes (1) pulsed calls, (2) pure tone calls, (3) pulsed short calls and (4) pure tone short calls. The call descriptions provided here are valuable contributions to the bioacoustics of these Venezuelan Atelopus species, since all of them have experienced dramatic population declines that limit possibilities of further studies.
The balance between peripheral T-cell reactivity and self-tolerance is achieved during T-cell development in the thymus. During thymic development T-cell sensitivity to self-antigens drives their selection and is dynamically regulated via multiple mechanisms. The microRNA miR-181 has been implicated as a post-transcriptional modulator of T-cell sensitivity due to its suppression of several negative regulators of T-cell receptor (TCR) signalling. By tuning developing thymocytes to be exquisitely sensitive to signals transduced through their TCR, miR-181 has previously been shown to be essential for the agonist selection of invariant natural killer T (iNKT) cells. In this thesis, we extend the knowledge on the developmental control elicited by miR-181 in the thymus to cover mucosal-associated invariant T (MAIT), regulatory T (Treg) and conventional T cells. Using a germline knock-out of mature miR-181a/b-1, we could show that all agonist-selected T cell populations are critically dependant on miR-181a/b-1, noting an absence of MAIT and a reduction of thymic-derived Tregs in miR-181a/b-1-deficient mice. Furthermore, we provided evidence that miR-181 is also required for the negative selection of conventional T cells, with miR-181a/b-1-deficient mice presenting with a near absence of apoptotic markers. Therefore, by heightening the TCR sensitivity to self-antigens, miR-181a/b-1 aids in the detection and subsequent elimination of autoreactive thymocytes. In addition, we characterised the murine primary miR-181a/b-1 transcript, which surprisingly has a transcription start site (TSS) more than 70kB upstream of the mature miRNA sequences. This shall hopefully lead to future research aimed at deciphering the upstream regulatory networks that promote dynamic miR-181a/b-1 expression in developing thymocytes. In summary, we present here a single miRNA subset with broad implications in T-cell development. In disagreement with central dogma that individual miRNAs generally provide weak to moderate modulation over cellular pathways, we showcase the miR-181 family subset, miR-181a/b-1, as an efficient regulator of TCR signalling pathways. Due to the sensitive nature of TCR signalling during thymocyte selection, miR-181a/b-1 elicits gross effects, which are essential for agonist selection, central tolerance and generating a functional self-tolerant peripheral T cell repertoire. We therefore conclude that miR-181a/b-1 is fundamental in T-cell development as a whole.
The nuclear exosome and its essential co-factor, the RNA helicase MTR4, play crucial roles in several RNA degradation pathways. Besides unwinding RNA substrates for exosome-mediated degradation, MTR4 associates with RNA-binding proteins that function as adaptors in different RNA processing and decay pathways. Here, we identify and characterize the interactions of human MTR4 with a ribosome processing adaptor, NVL, and with ZCCHC8, an adaptor involved in the decay of small nuclear RNAs. We show that the unstructured regions of NVL and ZCCHC8 contain short linear motifs that bind the MTR4 arch domain in a mutually exclusive manner. These short sequences diverged from the arch-interacting motif (AIM) of yeast rRNA processing factors. Our results suggest that nuclear exosome adaptors have evolved canonical and non-canonical AIM sequences to target human MTR4 and demonstrate the versatility and specificity with which the MTR4 arch domain can recruit a repertoire of different RNA-binding proteins.