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The lipid status in patients with ulcerative colitis : Sphingolipids are disease-dependent regulated
(2019)
The factors that contribute to the development of ulcerative colitis (UC), are still not fully identified. Disruption of the colon barrier is one of the first events leading to invasion of bacteria and activation of the immune system. The colon barrier is strongly influenced by sphingolipids. Sphingolipids impact cell–cell contacts and function as second messengers. We collected blood and colon tissue samples from UC patients and healthy controls and investigated the sphingolipids and other lipids by LC-MS/MS or LC-QTOFMS. The expression of enzymes of the sphingolipid pathway were determined by RT-PCR and immunohistochemistry. In inflamed colon tissue, the de novo-synthesis of sphingolipids is reduced, whereas lactosylceramides are increased. Reduction of dihydroceramides was due to posttranslational inhibition rather than altered serine palmitoyl transferase or ceramide synthase expression in inflamed colon tissue. Furthermore, in human plasma from UC-patients, several sphinglipids change significantly in comparison to healthy controls. Beside sphingolipids free fatty acids, lysophosphatidylcholines and triglycerides changed significantly in the blood of colitis patients dependent on the disease severity. Our data indicate that detraction of the sphingolipid de novo synthesis in colon tissue might be an important trigger for UC. Several lipids changed significantly in the blood, which might be used as biomarkers for disease control; however, diet-related variabilities need to be considered.
From a global viewpoint, a lot of time is spent within the indoor air compartment of vehicles. A German study on mobility has revealed that, on average, people spend 45 minutes per day inside vehicles. In recent years the number of cars has increased to around 43 million vehicles in private households. This means that more than one car can be used in every household. The ratio has been growing, especially in eastern Germany and rural areas. "Overall and especially outside the cities, the car remains by far number one mode of transport, especially in terms of mileage". Therefore, numerous international studies have addressed different aspects of indoor air hygiene, in the past years. In this paper, meaningful original studies on car indoor air pollution, related to VOCs, COx, PMs, microbials, BFRs, OPFRs, cigarettes, electronic smoking devices, high molecular weight plasticizer, and NOx are summarized in the form of a review. This present review aimed to summarize recently published studies in this important field of environmental medicine and points to the need for further studies with special recommendations for optimizing the interior air hygiene.
Environmental niche modelling is an acclaimed method for estimating species’ present or future distributions. However, in marine environments the assembly of representative data from reliable and unbiased occurrences is challenging. Here, we aimed to model the environmental niche and distribution of marine, parasitic nematodes from the Pseudoterranova decipiens complex using the software Maxent. The distribution of these potentially zoonotic species is of interest, because they infect the muscle tissue of host species targeted by fisheries. To achieve the best possible model, we used two different approaches. The land distance (LD) model was based on abiotic data, whereas the definitive host distance (DHD) model included species-specific biotic data. To assess whether DHD is a suitable descriptor for Pseudoterranova spp., the niches of the parasites and their respective definitive hosts were analysed using ecospat. The performance of LD and DHD was compared based on the variables’ contribution to the model. The DHD-model clearly outperformed the LD-model. While the LD-model gave an estimate of the parasites’ niches, it only showed the potential distribution. The DHD-model produced an estimate of the species’ realised distribution and indicated that biotic variables can help to improve the modelling of data-poor, marine species.
Abiotic formation of n-alkane hydrocarbons has been postulated to occur within Earth's crust. Apparent evidence was primarily based on uncommon carbon and hydrogen isotope distribution patterns that set methane and its higher chain homologues apart from biotic isotopic compositions associated with microbial production and closed system thermal degradation of organic matter. Here, we present the first global investigation of the carbon and hydrogen isotopic compositions of n-alkanes in volcanic-hydrothermal fluids hosted by basaltic, andesitic, trachytic and rhyolitic rocks. We show that the bulk isotopic compositions of these gases follow trends that are characteristic of high temperature, open system degradation of organic matter. In sediment-free systems, organic matter is supplied by surface waters (seawater, meteoric water) circulating through the reservoir rocks. Our data set strongly implies that thermal degradation of organic matter is able to satisfy isotopic criteria previously classified as being indicative of abiogenesis. Further considering the ubiquitous presence of surface waters in Earth’s crust, abiotic hydrocarbon occurrences might have been significantly overestimated.
Der betongraue Bunker ist von Zwangsarbeitern der Nationalsozialisten im Zweiten Weltkrieg errichtet worden. Geplant war er als Luftschutzbunker für die Mitarbeiter und Kunden der Reichsbahn, damit sie sich im Ernstfall vom nah gelegenen Bahnhof, dem heutigen Bahnhof Friedrichstrasse, vor dem Bombenhagel retten konnten; bis zu 2.500 Menschen finden darin Platz. Nach dem Ende des Zweiten Weltkrieges wurde der Bunker sehr unterschiedlich genutzt: Zuerst diente er als Kriegsgefängnis der Roten Armee, danach als Lager für Textilien und anschließend für Südfrüchte, was ihm den Namen „Bananenbunker“ einbrachte. Nach dem Mauerfall ging das Gebäude in den Besitz des Bundes über und die Kultur Berlins zog ein: Erst in Form eines Techno-Clubs, in welchem auch Theaterstücke aufgeführt wurden, bis der Bund das Gebäude vorerst schloss. Der Werbeagentur-Inhaber Christian Boros erwarb zusammen mit seiner Frau Karen Boros den Bunker schließlich und baute ihn fünf Jahre lang um: Seit 2008 werden die Kunstwerke aus Boros’ privater Kunstsammlung präsentiert. ...
To prepare for an impending event of unknown temporal distribution, humans internally increase the perceived probability of event onset as time elapses. This effect is termed the hazard rate of events. We tested how the neural encoding of hazard rate changes by providing human participants with prior information on temporal event probability. We recorded behavioral and electroencephalographic (EEG) data while participants listened to continuously repeating five-tone sequences, composed of four standard tones followed by a non-target deviant tone, delivered at slow (1.6 Hz) or fast (4 Hz) rates. The task was to detect a rare target tone, which equiprobably appeared at either position two, three or four of the repeating sequence. In this design, potential target position acts as a proxy for elapsed time. For participants uninformed about the target’s distribution, elapsed time to uncertain target onset increased response speed, displaying a significant hazard rate effect at both slow and fast stimulus rates. However, only in fast sequences did prior information about the target’s temporal distribution interact with elapsed time, suppressing the hazard rate. Importantly, in the fast, uninformed condition pre-stimulus power synchronization in the beta band (Beta 1, 15–19 Hz) predicted the hazard rate of response times. Prior information suppressed pre-stimulus power synchronization in the same band, while still significantly predicting response times. We conclude that Beta 1 power does not simply encode the hazard rate, but—more generally—internal estimates of temporal event probability based upon contextual information.
Sulforaphane is a natural substance found in cruciferous vegetables such as broccoli or cabbage. There are promising results for a number of tumor entities regarding the potential anti-carcinogenic effects of sulforaphane. The experiments designed for this study were performed on prostate carcinoma cells. The aim was to investigate the influence of sulforaphane on the growth behaviour of prostate cancer cells.
Designed as an in-vitro-model, prostate carcinoma cell lines DU145 and PC3 were used in the study. The experiments can be roughly divided into two categories:
• Regulation of cell growth: After the growth inhibitory effect of sulforaphane has been confirmed (MTT test), the proliferation rate (BrdU assay) and apoptosis rate (apoptosis assay) of the cells were measured under the influence of sulforaphane. Studies on clonogenic growth completed this series of experiments.
• Regulation of the cell cycle: After determining the impact of sulforaphane on the phases of the cell cycle (cell cycle assay), the cell cycle-relevant proteins of the cyclin-CDK-axis, the CDK inhibitors p19 and p27 as well as the acetylated histones aH3 and aH4 were analysed (Western Blot).
An additional MTT test was performed to determine a possible induction of resistance by long-term sulforaphane exposure. In addition, the expression profile of CD44 subtypes v4, v5 and v7 under the influence of sulforaphane has been investigated by FACS analysis.
The growth and proliferation rate as well as the clonogenic growth of the prostate carcinoma cells were shown to be inhibited under the influence of sulforaphane in a concentration-dependent manner. Induction of apoptosis has not occurred. The treatment with sulforaphane resulted in a concentration-dependent G2/M arrest of the cell cycle. The level of expression of cyclins A and B and of CDKs 1 and 2 has increased due to sulforaphane exposure. The level of expression of pCDKs has decreased except for a slight increase in pCDK 2 in the DU145 cell line. The CDK inhibitors p19 and p27 were elevated, except for a reduction of p27 in the PC3 cell line. The level of expression of acetylated histones aH3 and aH4 has increased due to sulforaphane treatment. Indications for induction of resistance by long-term use of sulforaphane were not found. Treatment with sulforaphane resulted in an increased expression level of the CD44 subtypes v4, v5 and v7 in a concentration- and time-dependent manner.
The test results fit into the existing findings. The exact processes and relationships of the modes of action are not yet sufficiently understood. Nevertheless, it can be stated that sulforaphane can trigger anticarcinogenic mechanisms at the molecular level also in prostate cancer. Therefore, sulforaphane could eventually be used in clinical practice, whether prophylactically or therapeutically. Further studies, also in clinical settings on humans, are therefore necessary.
Nukleäre Rezeptoren sind ligandenaktivierte Transkriptionsfaktoren, die das pharmazeutische Interesse als Zielstrukturen für antientzündliche Wirkstoffe und andere Indikationen erwecken. Entzündungen werden durch Noxen physikalischer, chemischer oder mikrobiologischer Art hervorgerufen. Dabei reagiert das geschädigte Gewebe mit zahlreichen Vorgängen, die vaskuläre und zelluläre Reaktionen mit Immunantworten verknüpfen und nach der Wiederherstellung des ursprünglichen Zustands streben. Bei andauernder Wirkung können Entzündungen jedoch in einen schädlichen Prozess umschlagen, sodass in solchen Fällen eine therapeutische Intervention Notwendigkeit erlangt. Ziel dieser Arbeit war es deshalb, neue Liganden nukleärer Rezeptoren als Kandidaten für antientzündliche Wirkstoffe zu identifizieren.
Leber X Rezeptoren (LXRs) sind Zielstrukturen für entzündliche und neurodegenerative Erkrankungen mit antiphlogistischem Potenzial. Zur Identifikation neuer LXR-Liganden wurde eine Datenbank mit zugelassenen Wirkstoffen mithilfe einer selbstorganisierenden Karte (SOM) auf Interaktion mit LXR gescreent. Die Retinoid X Rezeptor (RXR)-Agonisten Alitretinoin (37) und Bexaroten (38) konnten in der anschließenden in vitro Charakterisierung als potente duale LXRalpha/LXRbeta-Partialagonisten mit moderater Aktivierungseffizienz bestätigt werden. Während 37 und 38 synthetische LXR-Vollagonisten partiell antagonisierten, führten sie mit dem endogenen Partialagonisten 22(R)-Hydroxycholesterol (4) zur additiven Aktivierung von LXR. Die Charakterisierung von Alitretinoin (37) und Bexaroten (38) als duale LXR/RXR-Agonisten liefert nicht nur eine weitere Erklärung für in klinischen Studien beobachtete Nebenwirkungen, sondern könnte auch den Startpunkt zur Entwicklung neuer antientzündlicher LXR- und dualer LXR/RXR-Liganden bieten.
Der Peroxisomen Proliferator-aktivierte Rezeptor (PPAR) gamma ist ein nukleärer Rezeptor, der neben der Steigerung der Insulinsensitivität auch antientzündliche Effekte aufweist. Auf Grundlage seiner Y-förmigen und fettsäuremimetischen Struktur konnte das Urikosurikum Lesinurad (47) als PPARgamma-Partialagonist in vitro charakterisiert werden. Im Gegensatz zu PPARgamma-Vollagonisten wie Pioglitazon (31) oder Rosiglitazon (32) induzierte 47 nicht die Differenzierung muriner 3T3-L1 Zellen in reife Adipozyten, aber erhöhte in der humanen Leberzellkarzinomzelllinie HepG2 die Expression von Genen, welche die Insulinsensitivität und den Fettsäureabbau steigern könnten. Folglich erwies sich Lesinurad (47), das bei der Pharmakotherapie von Gicht Anwendung findet, als selektiver PPARgamma-Modulator (sPPARgammaM) ohne adipogene Nebenwirkungen. Insbesondere Patienten mit Komorbiditäten wie Diabetes mellitus Typ 2 oder anderen Erkrankungen des metabolischen Syndroms könnten von einer Behandlung mit 47 profitieren. Inwiefern PPARgamma an der Auflösung von Entzündungen bei Gicht beteiligt ist, bleibt in zukünftigen Studien zu klären.
Synthetische RXR-Agonisten haben ein vielversprechendes Potenzial zur Behandlung entzündlicher neurodegenerativer Erkrankungen, das jedoch von nachteiligen Eigenschaften dieser Rexinoide beeinträchtigt wird. Durch ein pharmakophorbasiertes Screening einer fokussierten Substanzbibliothek aus Fettsäuremimetika konnte ein fortschrittliches RXR-Ligandgerüst identifiziert werden. Eine geeignete Synthesestrategie wurde etabliert und die Leitstrukturen durch systematisches Studium der Struktur-Wirkungsbeziehung (SAR) optimiert. In vitro Experimente wie Reportergenassays und die Quantifizierung der Zielgenexpression bestätigten die RXR-partialagonistische Aktivität der dabei entwickelten nanomolaren Verbindung 89. Mit seiner hohen Selektivität, gesteigerten wässrigen Löslichkeit sowie reduzierter Lipophilie und Toxizität könnte 89 die Probleme bisheriger synthetischer RXR-Agonisten überwinden. Seine Präferenz von RXRgamma hinsichtlich der Aktivierungseffizienz könnte richtungsweisend für die Entwicklung subtypselektiver Liganden sein.
Die nichtalkoholische Steatohepatitis (NASH) ist eine Leberentzündung, die aus einer Steatose hervorgehen kann und deren multifaktorielle Natur eine hohe therapeutische Effizienz erfordert. Diese könnte durch duale Modulation der nukleären Rezeptoren Farnesoid X Rezeptor (FXR) und PPARdelta mit antientzündlichen Eigenschaften und unterschiedlichem Wirkprinzip erreicht werden. Zur Validierung dieses Ansatzes mit synergistischem Potenzial sollten duale PPARdelta/FXR-Agonisten ausgehend von einer in früheren Studien des Arbeitskreises identifizierten Leitstruktur mit moderater Potenz entwickelt werden. Dazu wurde ein fünfstufiges Verfahren zur Synthese von Derivaten der Leitstruktur erarbeitet und die Derivate hinsichtlich ihrer Aktivität auf den Zielstrukturen in vitro evaluiert. In systematischen SAR-Studien wurden dabei Strukturmotive charakterisiert, welche die Wirksamkeit und Maximalaktivierung auf PPARdelta und FXR steigerten. Darüber hinaus konnten Modifikationen identifiziert werden, welche eine Selektivität über PPARalpha und PPARgamma gewährten. Die Kombination dieser vorteilhaften Gruppen und Substituenten könnte neue Wirkstoffkandidaten zur Behandlung von NASH hervorbringen.
Insgesamt wurden in dieser Arbeit zahlreiche Wirkstoffe und Wirkstoffkandidaten erfolgreich als Liganden nukleärer Rezeptoren mit antientzündlichem Potenzial identifiziert. Alitretinoin (37) und Bexaroten (38) können als Leitstruktur zur Entwicklung neuer selektiver LXR- oder dualer LXR/RXR-Agonisten dienen. Die PPARgamma-partialagonistische Aktivität von Lesinurad (47) könnte einen Fortschritt in der Therapie von Gicht mit metabolischen Begleiterkrankungen bewirken. Zudem könnten im Zuge dieser Arbeit synthetisierte Serien von RXR- und dualen PPARdelta/FXR-Partialagonisten neue Therapieoptionen bei neurodegenerativen Erkrankungen oder NASH ermöglichen.
Human readers have the ability to infer knowledge from text, even if that particular information is not explicitly stated. In this thesis, we address the phenomena of text-level implicit information and outline novel automated methods for its recovery.
The main focus of this work is on two types of unexpressed content that arises between sentences (implicit discourse relations) and within sentences (implicit semantic roles).
Traditional approaches mostly rely on costly rich linguistic features, e.g., sentiment or frame-based lexicons, and require heuristics or manual feature engineering.
As an improvement, we propose a collection of generic resource-lean methods, implemented in the form of statistical background knowledge or by means of neural architectures.
Our models are largely language-independent and produce state-of-the-art performance, e.g., in the classification of Chinese implicit discourse relations, or the detection of locally covert predicative arguments in free texts.
In novel experiments, we quantitatively demonstrate that both types of implicit information are mutually dependent insofar as, for instance, some implicit roles directly correlate with implicit discourse relations of similar properties.
We show that implicit information processing further benefits downstream applications and demonstrate its applicability to the higher-level task of narrative story understanding.
In the conclusion of the dissertation, we argue for the need of implicit information processing in order to realize the goal of true natural language understanding.
Die wissenschaftliche Vernetzung, Betreuung und Unterstützung in der Promotionsphase steht im Zentrum dieser Forschungsarbeit, für die eine soziale Netzwerkanalyse (SNA) zur Karriereentwicklung in einem Bildungsforschungsprogramm in Deutschland durchgeführt wurde. Als Ausgangsproblem wird die schwierige Situation der unsicheren beruflichen Perspektiven Promovierter aufgegriffen.
Die Arbeit beschäftigt sich mit der Frage, wie Promovierende sowohl eine hohe fachliche Qualifikation erreichen, die für eine wissenschaftliche Karriere erforderlich ist, als auch eine gute Vernetzung in der wissenschaftlichen Gemeinschaft aufbauen können, um sich Chancen für die nächsten Karriereschritte zu eröffnen. Aus der Perspektive der Promovierten werden Chancen und Risiken der Vernetzung behandelt, um Überlegungen zu förderlichen und hinderlichen Aspekten der Betreuung und Unterstützung anzustellen.
Die Ergebnisse dieser Forschungsarbeit zeigen auf, welche Bedeutung soziale Netzwerke in der Berufsbiografie haben können und wie wissenschaftliches und soziales Kapital für die Karriere genutzt werden kann. Dazu richtet sich die erziehungswissenschaftliche Perspektive auf Prozesse des Wissenserwerbs und gemeinschaftlicher Lernprozesse, die zur Qualifizierung dienen und unterschiedliche Modelle von Betreuung umfassen. Im Verlauf der Promotionsphase und der weiteren wissenschaftlichen Karriere beginnen die Promovierenden auf der Wissensgrundlage ihres Studiums als Neulinge ihre erste umfangreiche empirische Forschungsarbeit. Sie werden durch die Mitarbeit im Projekt und ihre Beteiligung an Aktivitäten an die Arbeitsweisen in der Wissenschaft herangeführt. Von einer solchen eher randständigen Position aus erwerben sie Wissen, lernen hinzu, tauschen sich mit fortgeschrittenen WissenschaftlerInnen aus und sammeln eigene Erfahrungen. Nach einiger Zeit weiterer Qualifizierung und größerer Sichtbarkeit in der wissenschaftlichen Gemeinschaft können sie Positionen näher am Zentrum ihres Forschungsgebiets einnehmen, die auf ihren Kenntnissen und ihrer zunehmenden fachlichen und methodischen Expertise beruhen.
Neue Erkenntnisse über Betreuungsmodelle sind hilfreich, denn die Betreuung orientiert sich mal stark an dem klassischen Lehrer-Schüler-Modell (Individualbetreuung) oder an einer gemeinsamen Betreuung in einer Forschungsgruppe (Gruppenbetreuung). Die Untersuchung der Bedeutung von sozialem Kapital und situiertem Lernen in der Qualifikationsphase dient dazu, die Vernetzung von Promovierten in ihrer späteren akademischen Karriere zu analysieren.
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.
Nominal modification in language production: Extraposition of prepositional phrases in german
(2019)
In my dissertation, I investigate the phenomenon of extraposition of PP out of NP in German in language production. Four production experiments, using the method of production of memory, and three experiments testing the acceptability of extraposition were conducted. In extraposition, a constituent is realized in a position to the right of what would be considered the canonical position. A special case is extraposition out of a nominal phrase (NP), in which a constituent is moved out of NP to the end of the utterance. The example in (1a) illustrates the canonical version, in which a prepositional phrase (PP) is adjacent to its head noun. In (1b) the PP is extraposed out of NP to the right edge of the sentence.
(1) a. Gestern hat eine Frau mit einer lauten, schrillen Stimme angerufen.
b. Gestern hat eine Frau angerufen mit einer lauten, schrillen Stimme.
There are two main aspects to consider: the length of the extraposed constituent (the PP), and the length of the intervening material. Experiment 1 investigated the influence of constituent length on extraposition. The hypothesis is that longer and more complex constituents are harder to produce and are therefore produced towards the end of the utterance. In the experiment, PPs of three different lengths (2-3, 5-6, 9-11 words) had to be reproduced in either adjacent or extraposed position. As to the length of the intervening material, the hypothesis is that sentences with more intervening material between head noun and extraposed PP will tend to be reproduced with the PP in adjacent position to the head noun. In order to test this hypothesis, the length of the intervening material (1, 2 and 4 words) was manipulated in Experiment 2. The same material was used in an acceptability experiment, using the method of magnitude estimation (Experiment 5).
Previous studies found that extraposition is preferred over verbal material only, thus Experiment 3 investigated the influence of different lengths of purely verbal intervening material. Experiment 4 was concerned with the differences between PP and RC extraposition in production.
Experiment 6 and 7 used Likert scales to assess the acceptability of extraposition. Experiment 6 investigated whether the acceptability of extraposition is influenced by the definiteness status of the NP out of which is extraposed and if a soft constraint for definiteness can be found for PP extraposition in German. Experiment 7 asked if the inner structure of the extraposed constituent (PP only vs. PP+RC) influences its acceptability. An extraposed PP that includes an RC should be "heavier" than a PP without an RC, since the number of phrasal nodes is higher. If indeed heavier constituents are realized at the end of an utterance, the acceptability of an extraposed PP that includes an RC should be higher than that of an extraposed PP without one.
The results of the production experiments show that sentences are mostly reproduced in their original linear sequence, which suggests that extraposed position seems to be just as canonical as adjacent position, especially when extraposition takes place over verbal material only. With regard to constituent length, in extraposed position long PPs are shortened less often, supporting the hypothesis that longer and more complex constituents tend to be produced at the end of the utterance. Recency effects were found for intervening material as participants dropped intervening material rather than change syntactic position of constituents. The length and type of the intervening material is important with respect to how much intervening material is acceptable. Verb clusters were not shortened in sentences with extraposed PPs, however, 1⁄3 of adverbs and 1⁄2 of PP adverbials including a lexical NP were shortened to „verb only“. Extraposed PPs are more often reproduced in adjacent position than adjacent PPs are reproduced in extraposed position. However, the position of RCs is more often changed from adjacent to extraposed than from extraposed to adjacent.
While producing extraposed PPs seems not to be any more difficult than producing adjacent ones, adjacent constituents are consistently rated higher than extraposed constituents in grammaticality judgment tasks. This is in line with findings of Konieczny (2000) on German RC extraposition. The number of phrasal nodes, as suggested by Rickford et al. (1995), did not have an influence on the acceptability of extraposition, while the length of the constituent, measured in words, seems to play a role. Definiteness had no effect on adjacent PPs, but when the PP was extraposed, sentences with an indefinite antecedent were rated higher than sentences with a definite antecedent. This suggests that there is a "soft constraint" for definiteness with regard to PP extraposition out of NP in German.
Buchbesprechungen
(2019)
Es werden folgende Publikation rezensiert: Daniel Barthélémy (Hrsg.): Pl@ntNet; Bunzel-Drüke et al.: Naturnahe Beweidung und Natura 2000; Martina D'Ascola: 50 sagenhafte Naturdenkmale in Hessen; Hessisches Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie: Guter Heinrich, Pfingst-Nelke, Färber-Scharte & Co. Hessische Verantwortungsarten – Teil 1.
Die von Wolfgang Ludwig hinterlassene Pflanzensammlung im Marburger Herbar wurde aufbereitet und dokumentiert. Vorgestellt werden Belege aus der in über 70 Jahren (1938–2010) entstandenen Sammlung, die für die hessische Flora bislang nicht bekannt waren sowie Belege zu inzwischen ausgestorbenen, sehr seltenen oder sonstigen bemerkenswerten Arten.
Das Naturschutzgebiet Kühkopf-Knoblochsaue mit 2 400 ha überflutbarer Aue eignet sich in dem potenziellen Wildreben-Verbreitungsgebiet in Deutschland (Oberrheingebiet zwischen Freiburg und Wiesbaden) aktuell bei weitem am besten zum Wiederaufbau überlebensfähiger, ausreichend heterozygoter Wildrebenbestände. Nach einer ersten Wiederansiedlung 2013 mit 65 Genotypen und 121 ausgebrachten wurzelnackten Pflanzen mit Draht-Verbissschutz wurden 2016 in einer zweiten Wiederansiedlungsmaßnahme 551 Wilde Weinreben (78 Genotypen) an 12 Standorten gepflanzt. Es handelte sich hierbei um zweijährige Topfpflanzen, die ohne Verbissschutz gepflanzt wurden. Ein Jahr nach der Pflanzung war eine durchschnittliche Überlebensrate von 69 % zu konstatieren. Die Überlebensraten variieren an den Standorten zwischen 55 und 87 %. 75 von Wildschweinen herausgewühlte Wilde Weinreben wurden wieder eingepflanzt; die Überlebensrate kann somit noch über 69 % steigen.
Bei einer Prüfung von 153 Gewässern in Frankfurt am Main wurden neben den heimischen Typha-Arten Typha angustifolia und T. latifolia Verwilderungen von Typha shuttleworthii und Pflanzungen von Typha laxmannii gefunden. Auch Typha ×glauca die Hybride zwischen Typha angustifolia und T. latifolia wurde mehrfach gefunden.
Im Rahmen der Kartierung der Gefäßpflanzenflora des Vor-, Hochund kammnahen Hintertaunus wurde im Jahre 2004 ein großer Bestand des für Deutschland bislang selten erwähnten Doronicum ×willdenowii entdeckt. Da sich die Art bis heute nicht nur gehalten, sondern vermehrt hat, besteht offensichtlich ein Trend zur lokalen Einbürgerung.
Im Jahr 2008 wurden im Hochtaunus zwei Vorkommen der für diesen Bereich in der Literatur bisher nicht erwähnten Süßdolde (Myrrhis odorata) entdeckt. Beide haben sich bis heute (2017) in dicht geschlossenen, einmal im Jahr gemähten Pflanzenbeständen gehalten. Die Art besitzt also offensichtlich das Potential zur Einbürgerung, wobei man angesichts der relativ geringen Bestandesgröße noch nicht von einem gesicherten Trend zur Einbürgerung sprechen darf. Beide Pflanzenbestände sind saumartig ausgebildet, wobei der Aspekt auch von typischen Saumarten bestimmt wird. Der für Saumgesellschaften auffallend hohe Anteil an Wiesenarten dürfte darauf zurückzuführen sein, dass beide Säume einmal im Jahr gemäht werden.
Um dem neuen Forschungsstand zu Luthers geistlichem Mentor im Augustinerorden endlich zum Durchbruch zu verhelfen, edieren Dohna und Wetzel u. a. Akten aus dem Häresie-Verfahren des Erzbischofs von Salzburg gegen den Augustiner Agricola. Staupitz, der ein Gutachten lieferte, hat sich keineswegs von der lutherischen Bewegung distanziert. Er blieb seiner frühreformatorischen Theologie treu und vermied eine Verurteilung. Agricola musste keineswegs fliehen, er wurde freigelassen. Während andernorts schon Scheiterhaufen brannten, hatten Reformkatholiken hier noch Platz in der abendländischen Kirche.
SAFE Newsletter : 2019, Q3
(2019)
Die Lebensfunktion der Zelle beruht unter anderem auf der Funktion und Wechselwirkung der Nukleinsäuren DNA (2’-Desoxyribonukleinsäure) und RNA (Ribonukleinsäure). Mit Hilfe von PDS (engl. ’pulsed dipolare spectroscopy’)-Techniken, basierend auf der EPR (engl. ’electron paramagnetic resonance’)-Spektroskopie, können Abstände in einem Bereich von 2-10 nm zwischen zwei markierten Positionen einer Nukleinsäure bestimmt werden. Daneben kann mit der Abstandsverteilung auf die Flexibilität des Moleküls geschlossen werden. Durch PDS-Messungen eröffnet sich die Möglichkeit, Bewegungen und Zustandsänderungen zu untersuchen. Die Messungen beruhen auf der dipolaren Kopplung von Radikalen (Spinlabel). Da die gemessenen dipolaren Kopplungen eine anisotrope Wechselwirkung sind, können an starren Systemen neben den Abstandsinformationen auch die Orientierungen der beiden Spinlabel zueinander bestimmt werden. Diese zusätzliche Information ermöglicht es, mittels orientierungsselektiver PDS-Messungen noch genauer die Geometrie und Flexibilität des Systems zu untersuchen. Klassischerweise werden alle Messungen mit der Doppelfrequenztechnik PELDOR (engl. ’pulsed electron-electron double resonance’) durchgeführt. Einzelfrequenzmethoden basieren dagegen auf Breitbandanregung, die mit den technischen Gegebenheiten l nge nicht möglich war. Eine solche Sequenz ist 2D-SIFTER.ImmRahmen dieser Arbeit von PELDOR ausgehende, weiterentwickelte Simulationsprozedur etabliert. Eine große Herausforderung ist die eindeutige Interpretation der sensitiven orientierungsselektiven PELDOR-Messungen. Sie mittels MD (Moleküldynamik)-Simulationen zu beschreiben war bisher nur qualitativ möglich. Allerdings wurden mehrere neue Kraftfelder publiziert. Mit einem quantitativen Vergleich mit orientierungsselektiven PELDOR-Daten kann sichergestellt werden, dass die Flexibilität des Systems durch Kraftfelder richtig beschrieben ist. PELDOR-Zeitspuren, gemessen bei Raumtemperatur und 50 K, unterscheiden sich besonders in ihrer Dämpfung. Der physikalische Unterschied beider Messungen konnte durch MD-Simulationen qualitativ nachvollzogen worden. Eine Schwierigkeit für speziell orientierungsselektive PELDOR-Messungen ist die aufwendige Synthese von mit dem starren Ç-Label markierten Nukleinsäuren. Als Alternative wurde in der Sigurdsson-Gruppe das halbstarre IMU-Label entwickelt. Die Analyse der orientierungsselektiven Daten ergab ein klares Bild der Dynamik dieses Labels. Ein weiterer interessanter Spinlabel ist der `G. Dieser Label ist nicht kovalent gebunden, sondern interkaliert in eine Stelle der Nukleinsäure, in der eine Guanin- Base fehlt. MD-Simulationen im quantitativen Vergleich mit orientierungsselektiven PELDOR-Messungen an verschiedenen Magnetfeldern haben eine hohe Übereinstimmung. Dabei konnte gezeigt werden, dass der Label, interkaliert in eine dsDNA, flippen kann, was zu einer Ausmittelung der Anisotropie führt, allerdings zu keiner Verbreiterung der Abstandsverteilung. Dagegen wird in der dsRNA dieses Flippen um die Einfachbindung sterisch gehindert, so dass neben dem Abstand auch die Orientierung des Labels bestimmt werden kann. Kurze dsRNA-Bausteine tendieren dazu, Oligomere zu bilden, was zu Multispineffekten führte. Zusätzlich beeinflusst diese Aggregation die Dynamik der einzelnen RNAs. Daher musste dieses ’end-to-end’-Stacking verhindert werden. Eine Nukleobasean einem Ende der dsRNA führt zu einer Dimerisierung, während eine Nukleobase an beiden Seiten dieses Stacking vollständig verhindert. Messungen mit unterschiedlichen Salzkonzentrationen konnten zusätzlich zeigen, dass die Interaktion zweier dsRNAs bei höheren Salzkonzentrationen zunimmt.
The main contribution of the thesis is in helping to understand which software system parameters mostly affect the performance of Big Data Platforms under realistic workloads. In detail, the main research contributions of the thesis are:
1. Definition of the new concept of heterogeneity for Big Data Architectures (Chapter 2);
2. Investigation of the performance of Big Data systems (e.g. Hadoop) in virtualized environments (Section 3.1);
3. Investigation of the performance of NoSQL databases versus Hadoop distributions (Section 3.2);
4. Execution and evaluation of the TPCx-HS benchmark (Section 3.3);
5. Evaluation and comparison of Hive and Spark SQL engines using benchmark queries (Section 3.4);
6. Evaluation of the impact of compression techniques on SQL-on-Hadoop engine performance (Section 3.5);
7. Extensions of the standardized Big Data benchmark BigBench (TPCx-BB)(Section 4.1 and 4.3);
8. Definition of a new benchmark, called ABench (Big Data Architecture Stack Benchmark), that takes into account the heterogeneity of Big Data architectures (Section 4.5).
The thesis is an attempt to re-define system benchmarking taking into account the new requirements posed by the Big Data applications. With the explosion of Artificial Intelligence (AI) and new hardware computing power, this is a first step towards a more holistic approach to benchmarking.
The stimulation of the AMP-activated kinase (AMPK) by 5-amino-1-β-D-ribofuranosyl-imidazole-4-carboxamide (AICAR) has been associated with antihyperalgesia and the inhibition of nociceptive signaling in the spinal cord in models of paw inflammation. The attenuated nociception comes along with a strongly reduced paw edema, indicating that peripheral antiinflammatory mechanisms contribute to antinociception. In this study, we investigated the impact of AICAR on the immune cell composition in inflamed paws, as well as the regulation of inflammatory and resolving markers in macrophages. By using fluorescence-activated cell sorting (FACS) analysis and immunofluorescence, we found a significantly increased fraction of proresolving M2 macrophages and anti-inflammatory interleukin (IL)-10 in inflamed tissue, while M1 macrophages and proinflammatory cytokines such as IL-1 were decreased by AICAR in wild type mice. In AMPKα2 knock-out mice, the M2 polarization of macrophages in the paw was missing. The results were supported by experiments in primary macrophage cultures which also showed a shift to a proresolving phenotype with decreased levels of proinflammatory mediators and increased levels of antiinflammatory mediators. However, in the cell cultures, we did not observe differences between the AMPKα2+/+ and −/− cells, thus indicating that the AICAR-induced effects are at least partially AMPK-independent. In summary, our results indicate that AICAR has potent antiinflammatory and proresolving properties in inflammation which are contributing to a reduction of inflammatory edema and antinociception.
In global hydrological models, groundwater (GW) is typically represented by a bucket-like linear groundwater reservoir. Reservoir models, however, (1) can only simulate GW discharge to surface water (SW) bodies but not recharge from SW to GW, (2) provide no information on the location of the GW table, and (3) assume that there is no GW flow among grid cells. This may lead, for example, to an underestimation of groundwater resources in semiarid areas where GW is often replenished by SW or to an underestimation of evapotranspiration where the GW table is close to the land surface. To overcome these limitations, it is necessary to replace the reservoir model in global hydrological models with a hydraulic head gradient-based GW flow model.
We present G3M, a new global gradient-based GW model with a spatial resolution of 5′ (arcminutes), which is to be integrated into the 0.5∘ WaterGAP Global Hydrology Model (WGHM). The newly developed model framework enables in-memory coupling to WGHM while keeping overall runtime relatively low, which allows sensitivity analyses, calibration, and data assimilation. This paper presents the G3M concept and model design decisions that are specific to the large grid size required for a global-scale model. Model results under steady-state naturalized conditions, i.e., neglecting GW abstractions, are shown. Simulated hydraulic heads show better agreement to observations around the world compared to the model output of de Graaf et al. (2015). Locations of simulated SW recharge to GW are found, as is expected, in dry and mountainous regions but areal extent of SW recharge may be underestimated. Globally, GW discharge to rivers is by far the dominant flow component such that lateral GW flows only become a large fraction of total diffuse and focused recharge in the case of losing rivers, some mountainous areas, and some areas with very low GW recharge. A strong sensitivity of simulated hydraulic heads to the spatial resolution of the model and the related choice of the water table elevation of surface water bodies was found. We suggest to investigate how global-scale groundwater modeling at 5′ spatial resolution can benefit from more highly resolved land surface elevation data.
The haloarchaeon Haloferax volcanii contains nearly 2800 small non-coding RNAs (sRNAs). One intergenic sRNA, sRNA132, was chosen for a detailed characterization. A deletion mutant had a growth defect and thus underscored the importance of sRNA132. A microarray analysis identified the transcript of an operon for a phosphate-specific ABC transporter as a putative target of sRNA132. Both the sRNA132 and the operon transcript accumulated under low phosphate concentrations, indicating a positive regulatory role of sRNA132. A kinetic analysis revealed that sRNA132 is essential shortly after the onset of phosphate starvation, while other regulatory processes take over after several hours. Comparison of the transcriptomes of wild-type and the sRNA132 gene deletion mutant 30 min after the onset of phosphate starvation revealed that sRNA132 controls a regulon of about 40 genes. Remarkably, the regulon included a second operon for a phosphate-specific ABC transporter, which also depended on sRNA132 for rapid induction in the absence of phosphate. Competitive growth experiments of the wild-type and ABC transporter operon deletion mutants underscored the importance of both transporters for growth at low phosphate concentrations. Northern blot analyses of four additional members of the sRNA132 regulon verified that all four transcripts depended on sRNA132 for rapid regulation after the onset of phosphate starvation. Importantly, this is the first example for the transient importance of a sRNA for any archaeal and bacterial species. In addition, this study unraveled the first sRNA regulon for haloarchaea.
"We have always been living in bubbles" The opportunities and risks in the digitalisation of media
(2019)
The digitalisation of communication started as early as the 1980s. With the rise of the internet in the mid-90s the digitalisation process intensified; then it took on another dimension with the spread of social media and smartphones in the mid noughties. These new technologies are providing new possibilities that are unveiling, or rather, strengthening societal trends. What’s more, traditional forms of organisation are also being transformed at breakneck speed. This publication provides an overview of both developments: On the one hand we have societal developments such as the blurring of boundaries between real and digital worlds, constant connectivity, fake news, and social media outrage. On the other, we have the effects on traditional media, the workplace, schools, non-governmental organisations and sports. ...
Der menschliche Knochen besitzt, als Folge einer Verletzung oder eines chirurgischen Eingriffs, eine große Fähigkeit zur Reparatur und Regeneration. Die Knochenheilung beinhaltet ein komplexes Zusammenspiel von Zellen, Wachstumsfaktoren, Zytokinen sowie der extrazellulären Matrix (Hoerth et al. 2014). Nichtsdestotrotz führt ein Knochenbruch zu einer dramatischen Veränderung der mechanischen Belastbarkeit an der Verletzungsstelle. Der Abstand zwischen den beiden Frakturenden bildet einen entscheidenden Faktor in der Knochenheilung. Hier wird zwischen der primären, der osteonalen Knochenheilung und der sekundären, der kallusformierenden Knochenheilung unterschieden. Umso größer der Frakturspalt ist, desto größer wird die Instabilität, die Heilungsverzögerung und damit auch die Gefahr einer Pseudoarthrose (Hoerth et al., 2014; Marsell et Einhorn, 2011).
Große diaphysale Defekte werden meistens durch Traumata, Infektionen oder Tumore bedingt. Sie werden als critical size defects (CSD) bezeichnet, wenn eine chirurgische Intervention zur Heilung notwendig ist (Rosset et al., 2014). Langstreckige Knochendefekte stellen immer noch eine sehr große Herausforderung in der rekonstruktiven Chirurgie dar. Deswegen ist die Untersuchung und Weiterentwicklung von implantierbaren biomedizinischen Materialien bei der Behandlung von CSD eine wichtige Aufgabe.
Im Augenblick ist die häufigste Behandlungsmethode großer diaphysaler Defekte die Autologe Spongiosaplastik (ASP) und wird als Goldstandart der Therapie bezeichnet. Jedoch stehen die autologen Knochenmaterialien nur begrenzt zur Verfügung und verursachen viele Entnahmemorbiditäten. Darüber hinaus gibt es allogene, xenogene und synthetische Knochentransplantate. Dennoch ist noch keine der Therapiemöglichkeiten so ausgereift, dass die ASP dadurch ersetzt werden könnte. Die allogenen und xenogenen Materialien sind von der Menge unbegrenzt, besitzen aber eine niedrigere Biokompatibilität, höhere Infektionsgefahr und schlechtere Ergebnisse in der Langzeitwirkung (Wang et al., 2014).
Ein weiterer Nachteil gegenüber der ASP besteht darin, dass die synthetischen Knochenersatzmaterialien keine osteoinduktiven und osteogenen Eingenschaften besitzen. Eine Möglichkeit diese Qualitäten zu erhalten ist, sie mit Zellsuspensionen, wie z.B. bone marrow mononuclear cells (BMC), zu kombinieren und somit zu versuchen ein ausgereiftes Therapiekonzept zu entwickeln.
Zugleich beschreibt Masquelet et al. (2000) eine neue Technik, ein zweistufiges Verfahren zur Rekonstruktion von Knochendefekten. Es wird eine biologisch aktive Membran induziert, welche verschiedene Wachstumsfaktoren (wie z.B. VEGF, TGF beta1, BMP-2) sezerniert, die osteoinduktiv wirksam sind. Mit diesem operativen Verfahren wurden bereits gute klinische Ergebnisse bei Knochendefekten nach Tumorresektionen und Traumata erzielt.
Das Ziel dieser Studie ist es einen anorganischen Knochenersatzstoff von Heraeus Herafill unter Verwendung der induzierten Membrantechnik nach Masquelet am Rattenfemur zu testen. Die Forschung erfolgt dabei unter der Hypothese, dass die Korngröße des Knochenersatzmaterials Herafill in Kombination mit BMC-Besiedelung Einfluss auf die Heilung eines kritischen Knochendefekts hat.
Cytokine-induced killer (CIK) cells are an immunotherapeutic approach to combat relapse following allogeneic hematopoietic stem cell transplantation (HSCT) in acute leukemia or myelodysplastic syndrome (MDS) patients. Prompt and sequential administration of escalating cell doses improves the efficacy of CIK cell therapy without exacerbating graft vs. host disease (GVHD). This study addresses manufacturing-related issues and aimed to develop a time-, personal- and cost-saving good manufacturing process (GMP)-compliant protocol for the generation of ready-for-use therapeutic CIK cell doses starting from one unstimulated donor-derived peripheral blood (PB) or leukocytapheresis (LP) products. Culture medium with or without the addition of either AB serum, fresh frozen plasma (FFP) or platelet lysate (PL) was used for culture. Fresh and cryopreserved CIK cells were compared regarding expansion rate, viability, phenotype, and ability to inhibit leukemia growth. Cell numbers increased by a median factor of 10-fold in the presence of FFP, PL, or AB serum, whereas cultivation in FFP/PL-free or AB serum-free medium failed to promote adequate CIK cell proliferation (p < 0.01) needed to provide clinical doses of 1 × 106 T cells/kG, 5 × 106 T cells/kG, 1 × 107 T cells/kG, and 1 × 108 T cells/kG recipient body weight. CIK cells consisting of T cells, T- natural killer (T-NK) cells and a minor fraction of NK cells were not significantly modified by different medium supplements. Moreover, neither cytotoxic potential against leukemic THP-1 cells nor cell activation shown by CD25 expression were significantly influenced. Moreover, overnight and long-term cryopreservation had no significant effect on the composition of CIK cells, their phenotype or cytotoxic potential. A viability of almost 93% (range: 89–96) and 89.3% (range: 84–94) was obtained after freeze-thawing procedure and long-term storage, respectively, whereas viability was 96% (range: 90-97) in fresh CIK cells. Altogether, GMP-complaint CIK cell generation from an unstimulated donor-derived PB or LP products was feasible. Introducing FFP, which is easily accessible, into CIK cell cultures was time- and cost-saving without loss of viability and potency in a 10-12 day batch culture. The feasibility of cryopreservation enabled storage and delivery of sequential highly effective ready-for-use CIK cell doses and therefore reduced the number of manufacturing cycles.
Inhibition is a central component of human behavior. It enables flexible and adaptive behavior by suppressing prepotent motor responses. In former studies, it has been shown that sport athletes acting in dynamic environments exhibit superior motor inhibitory control based on sensory stimuli. So far, existing studies have corroborated this in manual motor response settings only. Therefore, this study addresses the effector specificity of the inhibition benefit in elite athletes compared to physically active controls. A sport-unspecific stop-signal task has been adapted for hand as well as feet usage and 30 elite handball players as well as 30 controls were tested. A repeated-measures ANOVA with the two factors “effector” (hands, feet) and “group” (expert, recreational athletes) was conducted. Our results suggest no group differences in two-choice response times, but a convincing superiority of handball players in inhibitory control (i.e., shorter stop-signal reaction times), predominantly when responding with their hands, with weaker differential effects when responding with their feet. This suggests that motor inhibition might be a comprehensive performance characteristic of sport athletes acting in dynamic environments, detectable predominantly in eye-hand coordination tasks.