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CGC aktuell 01/2016
(2016)
Embryonale Stammzellen (ESCs) sind ein wichtiges Werkzeug zur Untersuchung der frühen embryonalen Entwicklung. ESCs können mit Hilfe neuer Technologien zur Modifikation von Genen (z.B. mit dem CRISPR/Cas9 System) genetisch manipuliert werden. Daraus resultierende „knockout“ ES Zelllinien können helfen, die physiologische Rolle von Proteinen während der Differenzierung zu verstehen.
Transkriptionsfaktoren, die schnell und spezifisch Signalwege regulieren, spielen während der Embryonalentwicklung und während der Differenzierung von ESCs in vielen verschiedenen Zelltypen eine essentielle Rolle. Der Transkriptionsregulator „Far Upstream Binding Protein 1“ (FUBP1) ist ein Protein, welches eine ganz bestimmte einzelsträngige DNA Sequenz, das „Far Upstream Sequenz Element“, erkennt, bindet, und dadurch Gene wie z.B c-myc oder p21 reguliert. Mit der Entwicklung zweier Fubp1 Genfallen Mausstämme (Fubp1 GT) sollte die Frage nach der physiologischen Funktion von FUBP1 beantwortet werden. Die homozygoten FUBP1-defizienten GT Embryonen sterben im Mutterleib ungefähr am Tag E15.5 der Embryonalentwicklung. Sie sind kleiner als Wildtypembryonen und zeigen ein anämisches Aussehen. Daher wurden diese Mausmodelle hinsichtlich der Hämatopoese untersucht, die zu diesem Zeitpunkt vor allem in der Leber stattfindet. Es konnte eine signifikante Reduktion der hämatopoetischen Stammzellen (HSCs) festgestellt werden und zusätzlich war die langfristige Repopulation der FUBP1-/--Stammzellen im Knochenmark in Transplantationsexperimenten reduziert.
In der vorliegenden Arbeit wurde die Rolle von FUBP1 in einem weiteren Stammzellsystem analysiert und gleichzeitig seine Bedeutung in anderen Zelltypen der frühen Embryonalentwicklung untersucht.
Die Quantifizierung der FUBP1 Expression in den ESCs und während der Differenzierung zu sogenannten `embryoid bodies` (EBs) zeigten eine starke Expression auf mRNA- und auf Proteinebene. Nach der erfolgreichen Optimierung der Differenzierung von murinen ESCs wurden Fubp1 „knockout“ (KO) ESC Klone mit Hilfe der CRISPR/Cas9 Technologie etabliert. Die molekularbiologische Analyse der ESCs zeigte eine signifikante Erhöhung der Oct4 mRNA-Expression, während Nanog und die Differenzierungsmarker Brachyury, Nestin und Sox17 unverändert und in vergleichbarer Menge zu den Kontrollen vorhanden waren. Während der Differenzierung der Fubp1 KO Klone zu EBs zeigte sich eine signifikante Reduktion mesodermaler Marker wie Flk-1, SnaiI, Snai2, Bmp4 und FgfR2. Mit Hilfe durchflusszytometrischer Analysen bestätigte sich die verzögerte Bildung mesodermaler Zellen (Brachyury- und Flk-1-exprimierender Zellen) in den Fubp1 KO Klonen der EBs an den Tagen 3, 4 und 5 nach Beginn der Differenzierung.
Die Anwendung einer Ko-Kultivierung auf OP9 Zellen zur Differenzierung der ESCs in hämatopoetische Linien sollte zeigen, ob der Fubp1 KO ESCs ein Defekt in der frühen Entwicklung hämatopoetischer Stammzellen zu beobachten ist. Erneut konnte am Tag 5 der ESC-Differenzierung in der OP9 Ko-Kultur eine signifikante Reduktion der mesodermalen (Flk-1+) Zellen festgestellt werden. Die weitere Differenzierung zu hämatopoetischen CD45+ Zellen zeigte jedoch keinen Unterschied im prozentualen Anteil CD45+ Zellen am Tag 12 der Differenzierung. Auch die gezielte Differenzierung zu erythroiden Zellen durch Zugabe des Zytokins EPO zum Medium zeigte keinen signifikanten Unterschied im Differenzierungsgrad der erythroiden Zellen zwischen Kontroll- und Fubp1 KO Klonen.
In weiteren Experimenten habe ich in dieser Arbeit die Expression von FUBP1 in WT Embryos an den Tagen E9.5 und E13.5 der Embryonalentwicklung untersucht. Hierbei zeigte sich in beiden Entwicklungsstadien eine immunhistochemische Anfärbung von FUBP1 in den meisten Zellen des Embryos. Die Annahme, dass die Abwesenheit von FUBP1 in der Embryonalentwicklung zu verstärkten apoptotischen Vorgängen führen könnte und gleichzeitig die massive Expansion von Zellen gestört sein könnte wurde mit Hilfe immunhistochemischer Färbung von „cleaved Caspase 3“ (Apoptosemarker) und „Ki-67“ (Proliferationsmarker) in den homozygoten Fubp1 GT Embryos an den Tagen E9.5 und E13.5 nicht bestätigt.
Die Ergebnisse dieser Arbeit lassen darauf schließen, dass die Regulation von Apoptose und Proliferation durch FUBP1 während der Embryonalentwicklung nicht die Hauptrolle von FUBP1 darstellt. Es zeigte sich jedoch, dass FUBP1 als Transkriptionsregulator wichtig für die mesodermale Differenzierung von ESCs ist. Zu beobachten war, dass es in den FUBP1-defizienten ESCs zu einer Verzögerung der mesodermalen Differenzierung kommt. Es konnte bereits gezeigt werden, dass FUBP1 essenziell für die Selbsterneuerung von HSCs ist. Dies macht deutlich, dass FUBP1 neben der Proliferation und Apoptose ein breiteres Spektrum an Signalwegen reguliert, die für Stammzellen und deren Differenzierung von Bedeutung sind.
Um den Stand der gegenwärtigen Verbreitung der drei in der Ufervegetation des Niederrheins vorkommenden Cuscuta-Arten C. lupuliformis KROCKER, C. europaea L. und C. gronovii WILLD. festzustellen, wurde eine Kartierung beider Rheinufer zwischen Monheim-Baumberg (Kr. Mettmann) und der niederländischen Grenze durchgeführt. Cuscuta europaea und Cuscuta lupuliformis sind im gesamten Rheinverlauf häufig zu finden, wobei letztere Art die Prallufer des Rheins bevorzugt. Die seltenere Art Cuscuta gronovii konnte an vier Fundorten nachgewiesen werden. Des Weiteren wurde die soziologische Eingliederung der Cuscuta-Arten in der Ufervegetation untersucht. Die Auswertung von insgesamt 112 Vegetationsaufnahmen ergab, daß sich Cuscuta lupuliformis und Cuscuta europaea aus vegetationskundlicher Sicht deutlich unterscheiden. Vom Cuscuto europaeae-Calystegietum Tx. 1947 wurde deswegen ein Cuscuto lupuliformis-Rubetum caesii ass. nov. abgegliedert und neu beschrieben.
Im Bereich des Naturschutzgebietes "Untere Seegeniederung" (Landkreis Lüchow-Dannenberg/Niedersachsen), nahe der Elbe wurde nach Überschwemmungsjahren auf Ackerflächen die Quirltänel-Sand-binsengesellschaft (Elatino alsinastri-Juncetum tenageiae Libbert 1933) mit der Niederliegenden Teichbinse (Schoenoplectus supinus) gefunden. Dieses Vorkommen wird beschrieben, Verbreitung, Gefährdung und Schutzmaßnahmen werden besprochen. Das Elatino alsinastri-Juncetum tenageiae ist eine spezialisierte Gesellschaft sehr unregelmäßig überfluteter, offener nährstoff- und kalkarmer Sandböden im stärker kontinental getönten Klimabereich. Die allesamt höchst seltenen Charakterarten und die ebenso gefährdete Artenkombination, bedürfen intensiven Schutzes. Voraussetzung für das Vorkommen ist einerseits der ungestörte Überschwemmungsrhytmus der Elbe, andererseits die Beibehaltung der Nutzung.
Im Botanischen Garten Osnabrück wurden 1986 Dauerflächen zur Beobachtung von Vegetationsveränderungen bei verschiedenen Bewirtschaftungsformen angelegt und bis 1992 erfaßt. Ein Schwerpunkt lag in der Untersuchung des Diasporenvorrates im Boden, seiner Zusammensetzung sowie vertikalen Schichtung. Über das Auffangen von Samen wurde der Sameneintrag bei verschiedenen Fallengrößen festgestellt. Der Diasporenvorrat im Boden zeigt die zeitlichen Veränderungen der Vegetation an. Alle untersuchten Bodenproben weisen hohe Arten- und Diasporenzahlen auf. In allen Bodenschichten sind Diasporen vorhanden. Der Haupteintrag der Samen erfolgt mit Hilfe des Windes.
Auf den Randhöhen des einstigen Odertales stockten 1976 bei Niederfinow/O-Brandenburg auf sandig-kiesigen Böden: Spergulo-Festucetum psammophilae, Sileno-Koelerietum glaucae und Potentillo-Stipetum capillatae (Tab. 1-3). Nach 1980 erwiesen sich angrenzende Gebüsche des Salici lambertianae-Hippophaetum reich an Arrhenatherum bulbosum (Tab. 4). Erneute Vegetationsuntersuchungen (ab 1991) dokumentieren das Eindringen von Arrhenatherum in Trockenrasen und partiell deren Umwandlung in die Agropyretea-Einheiten Asparago-Chondrilletum junceae und Poo-Sedetum maximae (Tab. 3, 5-6). Vergleichende Oberbodenanalysen geben Aufschluß über die edaphisch-ökologischen Bedingungen. Abschließend wird die systematische Stellung der Syntaxa erörtert und aufgezeigt.
Im montanen Gipfelbereich des Hartmannswillerkopfes in den Vogesen wurde durch Kriegsereignisse und Feuer vor 60 bzw. 80 Jahren die gesamte Waldvegetation zerstört. Die sich einstellende Sukzession konnte über mehrere Jahrzehnte - bis heute - fast ungestört ablaufen. Aufgrund standörtlicher Unterschiede haben sich mehrere Vorwaldgesellschaften herausgebildet. Auf reichen, gut mit Wasser versorgten Bräunerden löste ein Bergahorn-Eschen-Spitzahorn-Wald (Fraxino-Aceretum typicum) den vorangegangenen salweiden-reichen Vorwald ab. Auf mittleren und ärmeren Standorten hielt sich die Salweide bis heute als die wichtigste Baumart, vergesellschaftet mit Edellaubhölzern (mittlere Standorte) bzw. Hasel (ärmere Standorte). Die Sukzessionsstadien azonaler Standorte sind heute als eschenreicher Quellwald (Carici remotae-Fraxinetum bzw. Stellario-Alnetum), als Bergahorn-Eschen-Schluchtwald mit Silberblatt (Fraxino-Aceretum lunarietosum; schattige Blockhänge), als Haselgebüsch (sonnige Blockhänge), und als Traubeneichen-Wald (Betulo-Quercetum petraeae; sonnige Felshänge) anzusprechen. Die Bedeutung der Vorwälder im Hinblick auf Waldbau, Vegetationskunde und Naturschutz wird diskutiert.
Struktur, Zusammensetzung und Standortsverhältnisse der Waldgesellschaften in der hochmontanen und subalpinen Höhenstufe des Mangfallgebirges - eines Teiles der Bayerischen Kalkalpen - werden beschrieben. Möglichkeiten für die synsystematische Fassung dieser Wälder werden aufgezeigt. Die Vor- und Nachteile regelmäßig verteilter Probeflächen bei der pflanzensoziologischen Aufnahme von Gebirgswäldern werden diskutiert.
Das von Tüxen (1956) vorgestellte Konzept der potentiellen natürlichen Vegetation ist im Laufe der Zeit weiterentwickelt worden und hat eine systematische Darstellung durch Kowarik (1987) erfahren, die alle neu aufgetretenen Aspekte behandelt. Die Methoden der Feldkartierung haben bei der praktischen Durchführung neue Probleme bewältigen müssen und sind dementsprechend ergänzt worden. Am Beispiel einer Karte "Potentielle natürliche Vegetation im unteren Inntal" werden neu aufgetretene Probleme des theoretischen Konzeptes und der Feldkartierung und ihrer Ergebnisse behandelt. Die vielseitige Anwendung der PNV bei der Landnutzungsplanung und seit zwei Jahrzehnten zunehmend auch im Naturschutz ist weiterentwickelt worden, hat jedoch auch neue Kritiker gefunden.
Bei Cryptochromen handelt es sich um Blaulichtrezeptoren der Cryptochrom-Photolyase-Proteinfamilie (CPF). Mitglieder dieser Proteinfamilie sind in allen Domänen des Lebens zu finden und haben eine essentielle Rolle in der Reparatur der DNA sowie der lichtgesteuerten Regulation der Expression. Cryptochrome sind in der Regel keine DNA-reparierenden Proteine. Sie sind regulativ an der Steuerung der inneren Uhr und des Zellzyklus der Organismen beteiligt. In der Kieselalge Phaeodactylum tricornutum konnten bisher sechs phylogenetisch unterschiedliche Mitglieder der CPF identifiziert werden. Bei CryP handelt es sich um das einzige pflanzenähnliche Cryptochrom der photoautotrophen Diatomee. Für das Protein CryP konnte bereits ein blaulichtinduzierter Photozyklus durch die Absorption der Chromophore 5-Methenlytetrahydrofolat (MTHF) und Flavinadenindinukleotid (FAD) gezeigt werden. Außerdem ist eine regulative Wirkung des Proteins auf die Lichtsammelkomplexe (Lhc) der Diatomee bekannt. Für eine weitere Charakterisierung des CryPs wurde in dieser Arbeit zunächst das Absorptionsverhalten unter verschiedenen Wellenlängen beobachtet, um so einen Einblick in eine mögliche Aktivierung und Deaktivierung des Proteins durch Licht unterschiedlicher Wellenlängen zu erlangen. Es zeigte sich hierbei eine mit pflanzlichen Cryptochromen vergleichbare Anreicherung verschiedener Redoxzustände des FADs in Abhängigkeit von der Wellenlänge.
Für eine Aufklärung der Wirkungsweise des CryP-Proteins wurden verschiedene Hypothesen untersucht: Die phylogenetische Nähe und ein ähnliches Absorptionsverhalten des CryPs zu Cryptochromen mit Reparaturfähigkeit für einzelsträngige DNA (Cry-DASH) führte zu einer Untersuchung des Proteins als möglicher Transkriptionsfaktor. Hierfür konnte eine Kernlokalisation des Proteins nachgewiesen werden, was Rückschlüsse auf eine potentielle Regulation der Expression mittels DNA-Bindung zulässt. Außerdem wurde gezeigt, dass CryP DNA-Bindefähigkeit besitzt. Die bisher nachgewiesenen Bindungen waren jedoch unspezifischer Art. Dies konnte auch für die Promotersequenz eines der durch CryP regulierten Gene lhcf1 festgestellt werden. Auf Grund der unspezifischen DNA-Bindung wurde eine zweite Hypothese für CryP untersucht: CryP wirkt regulativ auf die Expression verschiedener Gene durch Protein-Protein-Interaktionen und ist Teil einer Reaktionskaskade zur Signalweiterleitung in P. tricornutum.
Durch die Untersuchung der zweiten Hypothese konnten drei Interaktionspartner für CryP identifiziert und eine Interaktion verifiziert werden. Hierbei handelt es sich um das Protein AAA mit einer bisher unbekannten Funktion und das Protein BolA, welches Teil der zuerst in Escherichia coli identifizierten BolA-like-Proteinfamilie ist. Außerdem konnte eine Interaktion mit dem Cold-Shock-Domänen-Protein CSDP gezeigt werden. Bei den Proteinen BolA und CSDP handelt es sich um potentiell regulierende Faktoren der Transkription und Translation, was Teil einer Reaktionskaskade sein kann. Die aus anderen Organismen bekannten Funktionen des BolA-Proteins überschneiden sich mit den in CryP-Knockdown-Mutanten beobachteten Effekten. Sie zeigen eine erhöhte Sensitivität für Stresssituationen wie abweichende Nährstoffkonzentration, Osmolaritäten und Temperaturen. Diese Beobachtungen stellen einen Zusammenhang der durch einen CryP-Knockdown beobachteten Effekte und der CryP-BolA-Interaktion her. Durch Homologien zu Cold-Shock-Proteinen aus Chlamydomonas reinhardtii gibt die CryP-Interaktion mit dem Protein CSDP Hinweise auf einen potentiellen Mechanismus zur Regulation der Lhc-Proteine, für welche zuvor ein CryP-abhängiger Effekt beschrieben war.
Über die Protein-Protein-Interaktionen hinaus wurde die Phosphorylierung des CryPs als Möglichkeit der Signalweiterleitung untersucht. Es konnte eine reversible Phosphorylierung des heterolog aus E. coli isolierten CryPs gezeigt werden. Diese zeigt Ähnlichkeiten zu bekannten Phosphorylierungen pflanzlicher Cryptochrome und gibt Hinweise auf einen Mechanismus der Signalweiterleitung.
Durch die Untersuchung der CryP-regulierten Transkription mit P. tricornutum CryP-Knockdown-Mutanten durch Next-Generation-Sequencing (NGS) konnte die Hypothese der regulativen Proteinkaskade und der Signalweiterleitung weiter bestätigt werden. Die Auswirkungen des CryPs auf die Transkription erwiesen sich als nicht auf einen Teilbereich des Metabolismus begrenzt, sondern sind in einem großen Teil der funktionellen Gengruppen in P. tricornutum zu sehen. Außerdem konnten drei Klassen CryP-regulierter Gene festgestellt werden. Kategorie 1: die ausschließlich unter Blaulicht regulierten Gene; Kategorie 2: die sowohl unter Blaulicht als auch im Dunkeln regulierten Gene und Kategorie 3: die ausschließlich im Dunkeln regulierten Gene. Ein im Dunkeln und unter Blaulicht jeweils unterschiedlicher regulativer Effekt deutet auf eine Doppelfunktion des CryPs hin. Möglicherweise hat das Cryptochrom unterschiedliche lichtabhängige und lichtunabhängige Funktionen.
Durch die Analyse der CryP-regulierten Genexpression konnte außerdem ein Zusammenhang zwischen CryP und weiteren Photorezeptoren gezeigt werden. Der CryP-Proteingehalt in der Zelle hat einen regulativen Einfluss auf das CPF1-Protein, eine Photolyase mit dualer Funktion aus der gleichen Proteinfamilie. Zusätzlich konnte auch ein Einfluss auf die Lichtsensitivität der Genexpression des Rotlichtrezeptors Phytochrom (DPH) durch CryP gezeigt werden. Vergleichbar mit höheren Pflanzen scheint ein regulatives Netzwerk der Photorezeptoren auch in der Diatomee P. tricornutum vorhanden zu sein.
The physiological role of amyloid precursor protein (APP) has been extensively investigated in the rodent hippocampus. Evidence suggests that APP plays a role in synaptic plasticity, dendritic and spine morphogenesis, neuroprotection and—at the behavioral level—hippocampus-dependent forms of learning and memory. Intriguingly, however, studies focusing on the role of APP in synaptic plasticity have reported diverging results and considerable differences in effect size between the dentate gyrus (DG) and area CA1 of the mouse hippocampus. We speculated that regional differences in APP expression could underlie these discrepancies and studied the expression of APP in both regions using immunostaining, in situ hybridization (ISH), and laser microdissection (LMD) in combination with quantitative reverse transcription polymerase chain reaction (RT-qPCR) and western blotting. In sum, our results show that APP is approximately 1.7-fold higher expressed in pyramidal cells of Ammon’s horn than in granule cells of the DG. This regional difference in APP expression may explain why loss-of-function approaches using APP-deficient mice revealed a role for APP in Hebbian plasticity in area CA1, whereas this could not be shown in the DG of the same APP mutants.
Climate change and its impacts already pose considerable challenges for societies that will further increase with global warming (IPCC, 2014a, b). Uncertainties of the climatic response to greenhouse gas emissions include the potential passing of large-scale tipping points (e.g. Lenton et al., 2008; Levermann et al., 2012; Schellnhuber, 2010) and changes in extreme meteorological events (Field et al., 2012) with complex impacts on societies (Hallegatte et al., 2013). Thus climate change mitigation is considered a necessary societal response for avoiding uncontrollable impacts (Conference of the Parties, 2010). On the other hand, large-scale climate change mitigation itself implies fundamental changes in, for example, the global energy system. The associated challenges come on top of others that derive from equally important ethical imperatives like the fulfilment of increasing food demand that may draw on the same resources. For example, ensuring food security for a growing population may require an expansion of cropland, thereby reducing natural carbon sinks or the area available for bio-energy production. So far, available studies addressing this problem have relied on individual impact models, ignoring uncertainty in crop model and biome model projections. Here, we propose a probabilistic decision framework that allows for an evaluation of agricultural management and mitigation options in a multi-impact-model setting. Based on simulations generated within the Inter-Sectoral Impact Model Intercomparison Project (ISI-MIP), we outline how cross-sectorally consistent multi-model impact simulations could be used to generate the information required for robust decision making.
Using an illustrative future land use pattern, we discuss the trade-off between potential gains in crop production and associated losses in natural carbon sinks in the new multiple crop- and biome-model setting. In addition, crop and water model simulations are combined to explore irrigation increases as one possible measure of agricultural intensification that could limit the expansion of cropland required in response to climate change and growing food demand. This example shows that current impact model uncertainties pose an important challenge to long-term mitigation planning and must not be ignored in long-term strategic decision making.
In order to achieve climate change mitigation, long-term decisions are required that must be reconciled with other societal goals that draw on the same resources. For example, ensuring food security for a growing population may require an expansion of crop land, thereby reducing natural carbon sinks or the area available for bio-energy production. Here, we show that current impact-model uncertainties pose an important challenge to long-term mitigation planning and propose a new risk-assessment and decision framework that accounts for competing interests.
Based on cross-sectorally consistent simulations generated within the Inter-Sectoral Impact Model Intercomparison Project (ISI-MIP) we discuss potential gains and limitations of additional irrigation and trade-offs of the expansion of agricultural land as two possible response measures to climate change and growing food demand. We describe an illustrative example in which the combination of both measures may close the supply demand gap while leading to a loss of approximately half of all natural carbon sinks.
We highlight current limitations of available simulations and additional steps required for a comprehensive risk assessment.
Comparing projections of future changes in runoff from hydrological and biome models in ISI-MIP
(2013)
Future changes in runoff can have important implications for water resources and flooding. In this study, runoff projections from ISI-MIP (Inter-sectoral Impact Model Intercomparison Project) simulations forced with HadGEM2-ES bias-corrected climate data under the Representative Concentration Pathway 8.5 have been analysed for differences between impact models. Projections of change from a baseline period (1981–2010) to the future (2070–2099) from 12 impacts models which contributed to the hydrological and biomes sectors of ISI-MIP were studied. The biome models differed from the hydrological models by the inclusion of CO2 impacts and most also included a dynamic vegetation distribution. The biome and hydrological models agreed on the sign of runoff change for most regions of the world. However, in West Africa, the hydrological models projected drying, and the biome models a moistening. The biome models tended to produce larger increases and smaller decreases in regionally averaged runoff than the hydrological models, although there is large inter-model spread. The timing of runoff change was similar, but there were differences in magnitude, particularly at peak runoff. The impact of vegetation distribution change was much smaller than the projected change over time, while elevated CO2 had an effect as large as the magnitude of change over time projected by some models in some regions. The effect of CO2 on runoff was not consistent across the models, with two models showing increases and two decreases. There was also more spread in projections from the runs with elevated CO2 than with constant CO2. The biome models which gave increased runoff from elevated CO2 were also those which differed most from the hydrological models. Spatially, regions with most difference between model types tended to be projected to have most effect from elevated CO2, and seasonal differences were also similar, so elevated CO2 can partly explain the differences between hydrological and biome model runoff change projections. Therefore, this shows that a range of impact models should be considered to give the full range of uncertainty in impacts studies.
Background: Immunosuppression with calcineurin inhibitors remains the mainstay of treatment after kidney transplantation; however, long-term use of these drugs may be associated with nephrotoxicity. In this regard, the current approach is to optimise available immunosuppressive regimens to reduce the calcineurin inhibitor dose while protecting renal function without affecting the efficacy. The ATHENA study is designed to evaluate renal function in two regimens: an everolimus and reduced calcineurin inhibitor-based regimen versus a standard treatment protocol with mycophenolic acid and tacrolimus in de novo kidney transplant recipients.
Method/Design: ATHENA is a 12-month, multicentre, open-label, prospective, randomised, parallel-group study in de novo kidney transplant recipients (aged 18 years or older) receiving renal allografts from deceased or living donors. Eligible patients are randomised (1:1:1) prior to transplantation to one of the following three treatment arms: everolimus (starting dose 1.5 mg/day; C0 3–8 ng/mL) with cyclosporine or everolimus (starting dose 3 mg/day; C0 3–8 ng/mL) with tacrolimus or mycophenolic acid (enteric-coated mycophenolate sodium at 1.44 g/day or mycophenolate mofetil at 2 g/day) with tacrolimus; in combination with corticosteroids. All patients receive induction therapy with basiliximab. The primary objective is to demonstrate non-inferiority of renal function (eGFR by the Nankivell formula) in one of the everolimus arms compared with the standard group at month 12 post transplantation. The key secondary objective is to assess the incidence of treatment failure, defined as biopsy-proven acute rejection, graft loss, or death, among the treatment groups. Other objectives include assessment of the individual components of treatment failure, incidence and severity of viral infections, incidence and duration of delayed graft function, incidence of indication biopsies, slow graft function and wound healing complications, and overall safety and tolerability. Exploratory objectives include evaluation of left ventricular hypertrophy assessed by the left ventricular mass index, evolution of human leukocyte antigen and non-human leukocyte antigen antibodies, and a cytomegalovirus substudy.
Discussion: As one of the largest European multicentre kidney transplant studies, ATHENA will determine whether a de novo everolimus-based regimen can preserve renal function versus the standard of care. This study further assesses a number of clinical issues which impact long-term outcomes post transplantation; hence, its results will have a major clinical impact.
Trial registration: Clinicaltrials.gov: NCT01843348, date of registration – 18 April 2013; EUDRACT number: 2011-005238-21, date of registration – 20 March 2012
Für die Optimierung sowie Entwicklung lichtsteuerbarer Systeme für biologische Anwendungen oder neue Materialien ist ein detailliertes Verständnis der zugrunde liegenden komplexen, lichtinduzierten Prozesse eine Voraussetzung. Die Verwendung von Photoschaltern in Makromolekülen ermöglicht eine zeitliche und örtliche Kontrolle über strukturelle Änderungen sowie die entsprechend folgenden (biologischen) Funktionen durch die Verwendung von Licht als externem Auslöser.
Ein wichtiger Bestandteil dieser Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines auf Licht reagierenden Riboschalters, welcher die gezielte Kontrolle über Genexpression ermöglicht. Hierzu wurde eine spektroskopische Charakterisierung von verschiedenen Photoschaltern bezüglich einer Verwendung als biologischer Ligand sowie der Wechselwirkungen zwischen Azobenzolen und RNA, auch hinsichtlich ihrer Bindungsdynamiken durchgeführt. Zunächst wurde die hohe Abhängigkeit der (photo-)chemischen Eigenschaften der Azobenzole von der Wahl der Substituenten untersucht, wobei besonders die Anwendung in wässrigem Milieu betrachtet wurde. In einer detaillierten (zeitaufgelösten) Studie wurde der positionsabhängige Einfluss der Hydroxy-Substitution von Azobenzolen auf die Photoisomerisierung in wässriger Lösung untersucht. Für eine ortho-Substitution ergab sich hierbei ein alternativer Deaktivierungskanal nach Photoanregung, welcher stärker ausgeprägt ist als die Isomerisierung. Hierbei wird ein intramolekularer Protontransfer im angeregten Zustand (ESIPT) beobachtet, welcher mit einer Zeitkonstante von 0.3 ps beschrieben werden kann und in einer Keto-Spezies resultiert. Eine Keto-Enol-Tautomerie konnte für die para-Hydroxy-Substitution schon im Grundzustand beobachtet werden. Somit können beide Spezies gezielt adressiert werden. Durch Acetylierung der Hydroxygruppe verlangsamt sich die thermische Relaxation des cis-Isomer zu dem entsprechenden trans-Isomer signifikant ohne die Isomerisierung zu beeinträchtigen. Dementsprechend ermöglicht eine solche Acetylierung die Verwendung von bekannten Azobenzolderivaten als Photoschalter.
Zudem werden in dieser Arbeit zwei verschiedene Herangehensweisen in der Entwicklung eines Riboschalters beschrieben, welcher sich durch Licht regulieren lässt.
Diese sind durch kovalentes bzw. nicht-kovalentes Einbringen eines Azobenzolderivats in die RNA Struktur charakterisiert. Ein neuer Linker, welcher auf einer Desoxyribose-Struktur beruht, wird für die kovalente Anbindung des Azobenzols an den RNA Strang präsentiert, welcher eine licht-induzierte Dehybridisierung ermöglichen soll. Eine außergewöhnlich hohe Schaltamplitude mit einem cis-Gehalt von etwa 90% konnte für das Azobenzol im RNA Einzelstrang schon bei Raumtemperatur ermittelt werden. Zudem wurde der Einfluss des Photoschalters sowie der benachbarten Nukleotide in der RNA auf die Stabilität der RNA Doppelhelix untersucht. Die zweite Vorgehensweise beruht auf einer nicht-kovalenten Bindung zwischen einem Azobenzolderivat und einem RNA-Aptamer, welche lediglich für eines der Photoisomere ermöglicht wird, wodurch eine örtliche und zeitliche Kontrolle der Ligandenbindung der RNA erfolgt. Im Rahmen dieser Arbeit war es möglich zwei verschiedene photoschaltbare RNA Aptamere zu identifizieren und zu untersuchen, welche eine hohe Spezifität und Affinität aufweisen. Zudem wurde die Photoisomerisierung des Azobenzols innerhalb der RNA-Struktur sowie daraus resultierende lichtinduzierte Konformationsänderungen der RNA mittels zeitaufgelöster Anreg-/Abtastspektroskopie untersucht. Die daraus resultierende Dynamik der photoinduzierten Ligandenbindung sollte eine weitere gezielte Optimierung lichtschaltbarer biologischer Systeme erlauben.
Der zweite Teil dieser Arbeit beschäftigt sich mit der zeitaufgelösten Untersuchung eines photoschaltbaren Foldamers. Speziell wurde der strukturelle Übergang des OmPE-Foldamers 10-5 zwischen einer definierten helikalen und einer ungefalteten Konformation auf Grund der Photoisomerisierung der, in das Rückgrat integrierten, Azobenzole untersucht.
Dabei konnten die frühen (Ent-)Faltungsmechanismen des Foldamers im sub-Nanosekunden-Zeitbereich beobachtet werden, welche durch quantenmechanische Rechnungen unterstützt werden konnten. Darüberhinaus, war es möglich einen Anregungsenergietransfer vom PE-Rückgrat des Foldamers auf die Azobenzole nachzuweisen, welcher die Lebensdauer der angeregten Zustände des Systems signifikant verkürzt.
Diese Arbeit liefert wichtige Informationen zu den Reaktionspfaden, den gezielten Wechselwirkungen zwischen Photoschaltern und größeren organischen Molekülen, sowie den daraus resultierenden lichtinduzierten strukturellen Änderungen durch die Anwendung einer Vielzahl an (zeitaufgelösten) spektroskopischen Methoden. Diese Ergebnisse tragen zum weiteren Verständnis komplexer Prozesse in biologischem sowie nicht-biologischem Zusammenhang und somit zu einer weiterführenden Entwicklung neuer Systeme bei.
In this work the main emphasis is put on the investigation of relativistic shock waves and Mach cones in hot and dense matter using the microscopic transport model BAMPS, based on the relativistic Boltzmann equation. Using this kinetic approach we study the complete transition from ideal-fluid behavior to free streaming. This includes shock-wave formation in a simplified (1+1)-dimensional setup as well as the investigation of Mach-cone formation induced by supersonic projectiles and/or jets in (2+1)- and (3+1)-dimensional static and expanding systems. We further address the question whether jet-medium interactions inducing Mach cones can contribute to a double-peak structure observed in two-particle correlations in heavy-ion collision experiments. Furthermore, BAMPS is used as a benchmark to compare kinetic theory to several relativistic hydrodynamic theories in order to verify their accuracy and to find their limitations.
Using a partonic transport model we investigate the evolution of conical structures in ultrarelativistic matter. Using two different source terms and varying the transport properties of the matter we study the formation of Mach Cones. Furthermore, in an additional study we extract the two-particle correlations from the numerical calculations and compare them to an analytical approximation. The influence of the viscosity to the shape of Mach Cones and the corresponding two-particle correlations is studied by adjusting the cross section of the medium.
Targeted redox inhibition of protein phosphatase 1 by Nox4 regulates eIF2α‐mediated stress signaling
(2016)
Phosphorylation of translation initiation factor 2α (eIF2α) attenuates global protein synthesis but enhances translation of activating transcription factor 4 (ATF4) and is a crucial evolutionarily conserved adaptive pathway during cellular stresses. The serine–threonine protein phosphatase 1 (PP1) deactivates this pathway whereas prolonging eIF2α phosphorylation enhances cell survival. Here, we show that the reactive oxygen species‐generating NADPH oxidase‐4 (Nox4) is induced downstream of ATF4, binds to a PP1‐targeting subunit GADD34 at the endoplasmic reticulum, and inhibits PP1 activity to increase eIF2α phosphorylation and ATF4 levels. Other PP1 targets distant from the endoplasmic reticulum are unaffected, indicating a spatially confined inhibition of the phosphatase. PP1 inhibition involves metal center oxidation rather than the thiol oxidation that underlies redox inhibition of protein tyrosine phosphatases. We show that this Nox4‐regulated pathway robustly enhances cell survival and has a physiologic role in heart ischemia–reperfusion and acute kidney injury. This work uncovers a novel redox signaling pathway, involving Nox4–GADD34 interaction and a targeted oxidative inactivation of the PP1 metal center, that sustains eIF2α phosphorylation to protect tissues under stress.
Copeptin is the C-terminal end of pre-provasopressin released equimolar to vasopressin into circulation and recently discussed as promising cardiovascular biomarker amendatory to established markers such as troponins. Vasopressin is a cytokine synthesized in the hypothalamus. A direct release of copeptin from the heart into the circulation is implied by data from a rat model showing a cardiac origin in hearts put under cardiovascular wall stress. Therefore, evaluation of a potential release of copeptin from the human heart in acute myocardial infarction (AMI) has been done.
Noise-induced hearing loss is one of the most common auditory pathologies, resulting from overstimulation of the human cochlea, an exquisitely sensitive micromechanical device. At very low frequencies (less than 250 Hz), however, the sensitivity of human hearing, and therefore the perceived loudness is poor. The perceived loudness is mediated by the inner hair cells of the cochlea which are driven very inadequately at low frequencies. To assess the impact of low-frequency (LF) sound, we exploited a by-product of the active amplification of sound outer hair cells (OHCs) perform, so-called spontaneous otoacoustic emissions. These are faint sounds produced by the inner ear that can be used to detect changes of cochlear physiology. We show that a short exposure to perceptually unobtrusive, LF sounds significantly affects OHCs: a 90 s, 80 dB(A) LF sound induced slow, concordant and positively correlated frequency and level oscillations of spontaneous otoacoustic emissions that lasted for about 2 min after LF sound offset. LF sounds, contrary to their unobtrusive perception, strongly stimulate the human cochlea and affect amplification processes in the most sensitive and important frequency range of human hearing.
Glioblastoma multiforme (GBM) is treated by surgical resection followed by radiochemotherapy. Bevacizumab is commonly deployed for anti‐angiogenic therapy of recurrent GBM; however, innate immune cells have been identified as instigators of resistance to bevacizumab treatment. We identified angiopoietin‐2 (Ang‐2) as a potential target in both naive and bevacizumab‐treated glioblastoma. Ang‐2 expression was absent in normal human brain endothelium, while the highest Ang‐2 levels were observed in bevacizumab‐treated GBM. In a murine GBM model, VEGF blockade resulted in endothelial upregulation of Ang‐2, whereas the combined inhibition of VEGF and Ang‐2 leads to extended survival, decreased vascular permeability, depletion of tumor‐associated macrophages, improved pericyte coverage, and increased numbers of intratumoral T lymphocytes. CD206+ (M2‐like) macrophages were identified as potential novel targets following anti‐angiogenic therapy. Our findings imply a novel role for endothelial cells in therapy resistance and identify endothelial cell/myeloid cell crosstalk mediated by Ang‐2 as a potential resistance mechanism. Therefore, combining VEGF blockade with inhibition of Ang‐2 may potentially overcome resistance to bevacizumab therapy.
This study aims at evaluating the combination of the tumor-necrosis-factor-related apoptosis-inducing ligand (TRAIL)-receptor 2 (TRAIL-R2)-specific antibody Drozitumab and the Smac mimetic BV6 in preclinical glioblastoma models. To this end, the effect of BV6 and/or Drozitumab on apoptosis induction and signaling pathways was analyzed in glioblastoma cell lines, primary glioblastoma cultures and glioblastoma stem-like cells. Here, we report that BV6 and Drozitumab synergistically induce apoptosis and reduce colony formation in several glioblastoma cell lines (combination index<0.1). Also, BV6 profoundly enhances Drozitumab-induced apoptosis in primary glioblastoma cultures and glioblastoma stem-like cells. Importantly, BV6 cooperates with Drozitumab to suppress tumor growth in two glioblastoma in vivo models including an orthotopic, intracranial mouse model, underlining the clinical relevance of these findings. Mechanistic studies reveal that BV6 and Drozitumab act in concert to trigger the formation of a cytosolic receptor-interacting protein (RIP) 1/Fas-associated via death domain (FADD)/caspase-8-containing complex and subsequent activation of caspase-8 and -3. BV6- and Drozitumab-induced apoptosis is blocked by the caspase inhibitor zVAD.fmk, pointing to caspase-dependent apoptosis. RNA interference-mediated silencing of RIP1 almost completely abolishes the BV6-conferred sensitization to Drozitumab-induced apoptosis, indicating that the synergism critically depends on RIP1 expression. In contrast, both necrostatin-1, a RIP1 kinase inhibitor, and Enbrel, a TNFα-blocking antibody, do not interfere with BV6/Drozitumab-induced apoptosis, demonstrating that apoptosis occurs independently of RIP1 kinase activity or an autocrine TNFα loop. In conclusion, the rational combination of BV6 and Drozitumab presents a promising approach to trigger apoptosis in glioblastoma, which warrants further investigation.
Objective We assessed the effectiveness and safety of daclatasvir (DCV) plus sofosbuvir (SOF), with or without ribavirin (RBV), in a large real-world cohort, including patients with advanced liver disease.
Design Adults with chronic HCV infection at high risk of decompensation or death within 12 months and with no available treatment options were treated in a European compassionate use programme. The recommended regimen was DCV 60 mg plus SOF 400 mg for 24 weeks; RBV addition or shorter duration was allowed at physicians' discretion. The primary endpoint was sustained virological response at post-treatment week 12 (SVR12).
Results Of the 485 evaluable patients, 359 received DCV+SOF and 126 DCV+SOF+RBV. Most patients were men (66%), white (93%) and treatment-experienced (70%). The most frequent HCV genotypes were 1b (36%), 1a (33%) and 3 (21%), and 80% of patients had cirrhosis (42% Child–Pugh B/C; 46% Model for End-Stage Liver Disease score >10). SVR12 (modified intention-to-treat) was achieved by 91% of patients (419/460); 1 patient had virological breakthrough and 13 patients relapsed. Virological failure was not associated with treatment group (adjusted risk difference DCV+SOF minus DCV+SOF+RBV: 1.06%; 95% CI −2.22% to 4.35%). High SVR12 was observed regardless of HCV genotype or cirrhosis, liver transplant or HIV/HCV coinfection status. Twenty eight patients discontinued treatment due to adverse events (n=18) or death (n=10) and 18 died during follow-up. Deaths and most safety events were associated with advanced liver disease and not considered treatment related.
Conclusions DCV+SOF with or without RBV achieved high SVR12 and was well tolerated in a diverse cohort of patients with severe liver disease.
Trial registration number NCT0209966.
Patients with risks of ischemic injury, e.g. during circulatory arrest in cardiac surgery, or after resuscitation are subjected to therapeutic hypothermia. For aortic surgery, the body is traditionally cooled down to 18 °C and then rewarmed to body temperature. The role of hypothermia and the subsequent rewarming process on leukocyte-endothelial interactions and expression of junctional-adhesion-molecules is not clarified yet. Thus, we investigated in an in-vitro model the influence of temperature modulation during activation and transendothelial migration of leukocytes through human endothelial cells. Additionally, we investigated the expression of JAMs in the rewarming phase. Exposure to low temperatures alone during transmigration scarcely affects leukocyte extravasation, whereas hypothermia during treatment and transendothelial migration improves leukocyte-endothelial interactions. Rewarming causes a significant up-regulation of transmigration with falling temperatures. JAM-A is significantly modulated during rewarming. Our data suggest that transendothelial migration of leukocytes is not only modulated by cell-activation itself. Activation temperatures and the rewarming process are essential. Continued hypothermia significantly inhibits transendothelial migration, whereas the rewarming process enhances transmigration strongly. The expression of JAMs, especially JAM-A, is strongly modulated during the rewarming process. Endothelial protection prior to warm reperfusion and mild hypothermic conditions reducing the difference between hypothermia and rewarming temperatures should be considered.
BACKGROUND: Involuntary exposure to health-threatening environmental tobacco smoke (Combined Mainstream and Side-stream Smoke, CMSS) is a worldwide problem, causing premature death of thousands of people. CMSS consists of particulate matter (PM), one of the main sources of indoor air pollution. PM constitutes a considerable health risk for passive smokers. It is important to inform the public about brand-specific differences in CMSS-associated PM, especially in the case of brands without additives, which are therefore promoted as natural and less health-threatening.
METHODS: Mean concentrations and the area under the curve of PM10, PM2.5 and PM1 generated by Natural American Spirit cigarettes without additives and the 3R4F standard research cigarette (University of Kentucky, USA) were measured, analyzed and compared with each other. An automatic environmental tobacco smoke emitter was used to smoke 100 cigarettes, 20 of each brand, according to a standardized smoking protocol.
RESULTS: This study could show that CMSS-associated PM released from tobacco brands without additives, which are therefore promoted as natural and less harmful, are higher than expected.
CONCLUSIONS: It is highly improbable that Natural American Spirit tobacco products are a less harmful choice-at least not for passive smokers as this study could show. We conclude, the CMSS-associated PM level of every single customized brand should be measured because the origin of the tobacco and not the amount of CO, tar and nicotine (given as product information) seem to be responsible for the brand-specific PM release. This data is urgently needed to adequately inform the public about CMSS-associated PM exposure and the related health risk especially for passive smokers.
BACKGROUND: Vermeulen et al. 2014 published a meta-regression analysis of three relevant epidemiological US studies (Steenland et al. 1998, Garshick et al. 2012, Silverman et al. 2012) that estimated the association between occupational diesel engine exhaust (DEE) exposure and lung cancer mortality. The DEE exposure was measured as cumulative exposure to estimated respirable elemental carbon in μg/m(3)-years. Vermeulen et al. 2014 found a statistically significant dose-response association and described elevated lung cancer risks even at very low exposures.
METHODS: We performed an extended re-analysis using different modelling approaches (fixed and random effects regression analyses, Greenland/Longnecker method) and explored the impact of varying input data (modified coefficients of Garshick et al. 2012, results from Crump et al. 2015 replacing Silverman et al. 2012, modified analysis of Moehner et al. 2013).
RESULTS: We reproduced the individual and main meta-analytical results of Vermeulen et al. 2014. However, our analysis demonstrated a heterogeneity of the baseline relative risk levels between the three studies. This heterogeneity was reduced after the coefficients of Garshick et al. 2012 were modified while the dose coefficient dropped by an order of magnitude for this study and was far from being significant (P = 0.6). A (non-significant) threshold estimate for the cumulative DEE exposure was found at 150 μg/m(3)-years when extending the meta-analyses of the three studies by hockey-stick regression modelling (including the modified coefficients for Garshick et al. 2012). The data used by Vermeulen and colleagues led to the highest relative risk estimate across all sensitivity analyses performed. The lowest relative risk estimate was found after exclusion of the explorative study by Steenland et al. 1998 in a meta-regression analysis of Garshick et al. 2012 (modified), Silverman et al. 2012 (modified according to Crump et al. 2015) and Möhner et al. 2013. The meta-coefficient was estimated to be about 10-20 % of the main effect estimate in Vermeulen et al. 2014 in this analysis.
CONCLUSIONS: The findings of Vermeulen et al. 2014 should not be used without reservations in any risk assessments. This is particularly true for the low end of the exposure scale.
Algorithms for the Maximum Cardinality Matching Problem which greedily add edges to the solution enjoy great popularity. We systematically study strengths and limitations of such algorithms, in particular of those which consider node degree information to select the next edge. Concentrating on nodes of small degree is a promising approach: it was shown, experimentally and analytically, that very good approximate solutions are obtained for restricted classes of random graphs. Results achieved under these idealized conditions, however, remained unsupported by statements which depend on less optimistic assumptions.
The KarpSipser algorithm and 1-2-Greedy, which is a simplified variant of the well-known MinGreedy algorithm, proceed as follows. In each step, if a node of degree one (resp. at most two) exists, then an edge incident with a minimum degree node is picked, otherwise an arbitrary edge is added to the solution.
We analyze the approximation ratio of both algorithms on graphs of degree at most D. Families of graphs are known for which the expected approximation ratio converges to 1/2 as D grows to infinity, even if randomization against the worst case is used. If randomization is not allowed, then we show the following convergence to 1/2: the 1-2-Greedy algorithm achieves approximation ratio (D-1)/(2D-3); if the graph is bipartite, then the more restricted KarpSipser algorithm achieves the even stronger factor D/(2D-2). These guarantees set both algorithms apart from other famous matching heuristics like e.g. Greedy or MRG: these algorithms depend on randomization to break the 1/2-barrier even for paths with D=2. Moreover, for any D our guarantees are strictly larger than the best known bounds on the expected performance of the randomized variants of Greedy and MRG.
To investigate whether KarpSipser or 1-2-Greedy can be refined to achieve better performance, or be simplified without loss of approximation quality, we systematically study entire classes of deterministic greedy-like algorithms for matching. Therefore we employ the adaptive priority algorithm framework by Borodin, Nielsen, and Rackoff: in each round, an adaptive priority algorithm requests one or more edges by formulating their properties---like e.g. "is incident with a node of minimum degree"---and adds the received edges to the solution. No constraints on time and space usage are imposed, hence an adaptive priority algorithm is restricted only by its nature of picking edges in a greedy-like fashion. If an adaptive priority algorithm requests edges by processing degree information, then we show that it does not surpass the performance of KarpSipser: our D/(2D-2)-guarantee for bipartite graphs is tight and KarpSipser is optimal among all such "degree-sensitive" algorithms even though it uses degree information merely to detect degree-1 nodes. Moreover, we show that if degrees of both nodes of an edge may be processed, like e.g. the Double-MinGreedy algorithm does, then the performance of KarpSipser can only be increased marginally, if at all. Of special interest is the capability of requesting edges not only by specifying the degree of a node but additionally its set of neighbors. This enables an adaptive priority algorithm to "traverse" the input graph. We show that on general degree-bounded graphs no such algorithm can beat factor (D-1)/(2D-3). Hence our bound for 1-2-Greedy is tight and this algorithm performs optimally even though it ignores neighbor information. Furthermore, we show that an adaptive priority algorithm deteriorates to approximation ratio exactly 1/2 if it does not request small degree nodes. This tremendous decline of approximation quality happens for graphs on which 1-2-Greedy and KarpSipser perform optimally, namely paths with D=2. Consequently, requesting small degree nodes is vital to beat factor 1/2.
Summarizing, our results show that 1-2-Greedy and KarpSipser stand out from known and hypothetical algorithms as an intriguing combination of both approximation quality and conceptual simplicity.
Dokumentation von Best-Practice-Beispielen zum Umgang mit dem Fahren ohne (gültigen) Fahrschein
(2016)
In Deutschland und Europa versuchen Verkehrsunternehmen und -verbünde bereits seit längerer Zeit gegen das Fahren ohne (gültigen) Fahrschein vorzugehen, ihre Fahrgeldeinnahmen zu sichern und zu steigern sowie die Quote der Personen, die den ÖPNV ohne (gültiges) Ticket nutzen, zu minimieren. Auf Grundlage des ersten Arbeitspaketes (Literaturanalyse zum Stand der Forschung: Schwerdtfeger et al. 2016) wurden Maßnahmen untersucht, die zum Erreichen der genannten Ziele beitragen. Der Fokus liegt dabei auf Best Practice Beispielen, also Maßnahmen, die in der Praxis als erfolgreich hinsichtlich der Reduzierung des Fahrens ohne (gültigen) Fahrschein sowie hinsichtlich der Einnahmesicherung und -steigerung angesehen werden. Das Ergebnis der Untersuchung ist eine umfangreiche Auseinandersetzung mit Best Practice Beispielen in Bezug auf das Fahren ohne (gültigen) Fahrschein. Außerdem wurden aktuell diskutierte Ansätze alternativer Finanzierungsinstrumente hinsichtlich ihrer Eignung zur Finanzierung des ÖPNV untersucht. Zwar können alternative Finanzierungsinstrumente derzeit noch nicht als Best Practice eingestuft werden, allerdings stehen sie in direkter Beziehung zur Einnahmesicherung im ÖPNV-Sektor.
The Multilingual Assessment Instrument for Narratives (MAIN) was designed in order to assess narrative skills in children who acquire one or more languages from birth or from early age. MAIN is suitable for children from 3 to 10 years and evaluates both comprehension and production of narratives. Its design allows for the assessment of several languages in the same child, as well as for different elicitation modes: Model Story, Retelling, and Telling. MAIN contains four parallel stories, each with a carefully designed six-picture sequence. The stories are controlled for cognitive and linguistic complexity, parallelism in macrostructure and microstructure, as well as for cultural appropriateness and robustness. The instrument has been developed on the basis of extensive piloting with more than 550 monolingual and bilingual children aged 3 to 10, for 15 different languages and language combinations. Even though MAIN has not been norm-referenced yet, its standardized procedures can be used for evaluation, intervention and research purposes. MAIN is currently available in the following languages: English, Afrikaans, Albanian, Basque, Bulgarian, Croatian, Cypriot Greek, Danish, Dutch, Estonian, Finnish, French, German, Greek, Hebrew, Icelandic, Italian, Lithuanian, Norwegian, Polish, Russian, Spanish, Standard Arabic, Swedish, Turkish, Vietnamese, and Welsh.
BACKGROUND: Acetogenic bacteria are able to use CO2 as terminal electron acceptor of an anaerobic respiration, thereby producing acetate with electrons coming from H2. Due to this feature, acetogens came into focus as platforms to produce biocommodities from waste gases such as H2+CO2 and/or CO. A prerequisite for metabolic engineering is a detailed understanding of the mechanisms of ATP synthesis and electron-transfer reactions to ensure redox homeostasis. Acetogenesis involves the reduction of CO2 to acetate via soluble enzymes and is coupled to energy conservation by a chemiosmotic mechanism. The membrane-bound module, acting as an ion pump, was of special interest for decades and recently, an Rnf complex was shown to couple electron flow from reduced ferredoxin to NAD+ with the export of Na+ in Acetobacterium woodii. However, not all acetogens have rnf genes in their genome. In order to gain further insights into energy conservation of non-Rnf-containing, thermophilic acetogens, we sequenced the genome of Thermoanaerobacter kivui.
RESULTS: The genome of Thermoanaerobacter kivui comprises 2.9 Mbp with a G+C content of 35% and 2,378 protein encoding orfs. Neither autotrophic growth nor acetate formation from H2+CO2 was dependent on Na+ and acetate formation was inhibited by a protonophore, indicating that H+ is used as coupling ion for primary bioenergetics. This is consistent with the finding that the c subunit of the F1FO ATP synthase does not have the conserved Na+ binding motif. A search for potential H+-translocating, membrane-bound protein complexes revealed genes potentially encoding two different proton-reducing, energy-conserving hydrogenases (Ech).
CONCLUSIONS: The thermophilic acetogen T. kivui does not use Na+ but H+ for chemiosmotic ATP synthesis. It does not contain cytochromes and the electrochemical proton gradient is most likely established by an energy-conserving hydrogenase (Ech). Its thermophilic nature and the efficient conversion of H2+CO2 make T. kivui an interesting acetogen to be used for the production of biocommodities in industrial micobiology. Furthermore, our experimental data as well as the increasing number of sequenced genomes of acetogenic bacteria supported the new classification of acetogens into two groups: Rnf- and Ech-containing acetogens.
In the 1960s, theoretical concepts prepared the path to nuclear matter with proton and neutron numbers far beyond the nuclei known at that time. The new laboratory GSI was founded for research on reactions with heavy ions, in particular those for production of the predicted super-heavy nuclei. In this contribution it is presented how the interaction between experiment and theory resulted in a continuous improvement of the experimental set-ups on the one hand, and of the knowledge of the processes during the nuclear reaction and of the properties of the produced nuclei on the other hand. In the course of this work six new elements from 107 to 112 were produced and identified. An overview of the present status of experimental results and a comparison with theoretical interpretations is given.
Background: Due to the steadily increasing number of cancer patients worldwide the early diagnosis and treatment of cancer is a major field of research. The diagnosis of cancer is mostly performed by an experienced pathologist via the visual inspection of histo-pathological stained tissue sections. To save valuable time, low quality cryosections are frequently analyzed with diagnostic accuracies that are below those of high quality embedded tissue sections. Thus, alternative means have to be found that enable for fast and accurate diagnosis as the basis of following clinical decision making.
Methods: In this contribution we will show that the combination of the three label-free non-linear imaging modalities CARS (coherent anti-Stokes Raman-scattering), TPEF (two-photon excited autofluorescence) and SHG (second harmonic generation) yields information that can be translated into computational hematoxylin and eosin (HE) images by multivariate statistics. Thereby, a computational HE stain is generated resulting in pseudo-HE overview images that allow for identification of suspicious regions. The latter are analyzed further by Raman-spectroscopy retrieving the tissue’s molecular fingerprint.
Results: The results suggest that the combination of non-linear multimodal imaging and Raman-spectroscopy possesses the potential as a precise and fast tool in routine histopathology.
Conclusions: As the key advantage, both optical methods are non-invasive enabling for further pathological investigations of the same tissue section, e.g. a direct comparison with the current pathological gold-standard.
We present techniques to prove termination of cycle rewriting, that is, string rewriting on cycles, which are strings in which the start and end are connected. Our main technique is to transform cycle rewriting into string rewriting and then apply state of the art techniques to prove termination of the string rewrite system. We present three such transformations, and prove for all of them that they are sound and complete. In this way not only termination of string rewriting of the transformed system implies termination of the original cycle rewrite system, a similar conclusion can be drawn for non-termination. Apart from this transformational approach, we present a uniform framework of matrix interpretations, covering most of the earlier approaches to automatically proving termination of cycle rewriting. All our techniques serve both for proving termination and relative termination. We present several experiments showing the power of our techniques.
Profiles of CFC-11 (CCl3F) and CFC-12 (CCl2F2) of the Michelson Interferometer for Passive Atmospheric Sounding (MIPAS) aboard the European satellite Envisat have been retrieved from versions MIPAS/4.61 to MIPAS/4.62 and MIPAS/5.02 to MIPAS/5.06 level-1b data using the scientific level-2 processor run by Karlsruhe Institute of Technology (KIT), Institute of Meteorology and Climate Research (IMK) and Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA). These profiles have been compared to measurements taken by the balloon-borne cryosampler, Mark IV (MkIV) and MIPAS-Balloon (MIPAS-B), the airborne MIPAS-STRatospheric aircraft (MIPAS-STR), the satellite-borne Atmospheric Chemistry Experiment Fourier transform spectrometer (ACE-FTS) and the High Resolution Dynamic Limb Sounder (HIRDLS), as well as the ground-based Halocarbon and other Atmospheric Trace Species (HATS) network for the reduced spectral resolution period (RR: January 2005–April 2012) of MIPAS. ACE-FTS, MkIV and HATS also provide measurements during the high spectral resolution period (full resolution, FR: July 2002–March 2004) and were used to validate MIPAS CFC-11 and CFC-12 products during that time, as well as profiles from the Improved Limb Atmospheric Spectrometer, ILAS-II. In general, we find that MIPAS shows slightly higher values for CFC-11 at the lower end of the profiles (below ∼ 15 km) and in a comparison of HATS ground-based data and MIPAS measurements at 3 km below the tropopause. Differences range from approximately 10 to 50 pptv ( ∼ 5–20 %) during the RR period. In general, differences are slightly smaller for the FR period. An indication of a slight high bias at the lower end of the profile exists for CFC-12 as well, but this bias is far less pronounced than for CFC-11 and is not as obvious in the relative differences between MIPAS and any of the comparison instruments. Differences at the lower end of the profile (below ∼ 15 km) and in the comparison of HATS and MIPAS measurements taken at 3 km below the tropopause mainly stay within 10–50 pptv (corresponding to ∼ 2–10 % for CFC-12) for the RR and the FR period. Between ∼ 15 and 30 km, most comparisons agree within 10–20 pptv (10–20 %), apart from ILAS-II, which shows large differences above ∼ 17 km. Overall, relative differences are usually smaller for CFC-12 than for CFC-11. For both species – CFC-11 and CFC-12 – we find that differences at the lower end of the profile tend to be larger at higher latitudes than in tropical and subtropical regions. In addition, MIPAS profiles have a maximum in their mixing ratio around the tropopause, which is most obvious in tropical mean profiles. Comparisons of the standard deviation in a quiescent atmosphere (polar summer) show that only the CFC-12 FR error budget can fully explain the observed variability, while for the other products (CFC-11 FR and RR and CFC-12 RR) only two-thirds to three-quarters can be explained. Investigations regarding the temporal stability show very small negative drifts in MIPAS CFC-11 measurements. These instrument drifts vary between ∼ 1 and 3 % decade−1. For CFC-12, the drifts are also negative and close to zero up to ∼ 30 km. Above that altitude, larger drifts of up to ∼ 50 % decade−1 appear which are negative up to ∼ 35 km and positive, but of a similar magnitude, above.
The geminal frustrated Lewis pair tBu2PCH2B(Fxyl)2 (1; Fxyl=3,5-(CF3)2C6H3) is accessible in 65 % yield from tBu2PCH2Li and (Fxyl)2BF. According to NMR spectroscopy and X-ray crystallography, 1 is monomeric both in solution and in the solid state. The intramolecular P⋅⋅⋅B distance of 2.900(5) Å and the full planarity of the borane site exclude any significant P/B interaction. Compound 1 readily activates a broad variety of substrates including H2, EtMe2SiH, CO2/CS2, Ph2CO, and H3CCN. Terminal alkynes react with heterolysis of the C−H bond. Haloboranes give cyclic adducts with strong P−BX3 and weak R3B−X bonds. Unprecedented transformations leading to zwitterionic XP/BCX3 adducts occur on treatment of 1 with CCl4 or CBr4 in Et2O. In less polar solvents (C6H6, n-pentane), XP/BCX3 adduct formation is accompanied by the generation of significant amounts of XP/BX adducts. FLP 1 catalyzes the hydrogenation of PhCH=NtBu and the hydrosilylation of Ph2CO with EtMe2SiH.
In the complex network of nuclear hormone receptors, the long non-coding RNAs (lncRNAs) are emerging as critical determinants of hormone action. Here we investigated the involvement of selected cancer-associated lncRNAs in Estrogen Receptor (ER) signaling. Prior studies by Chromatin Immunoprecipitation (ChIP) Sequencing showed that in prostate cancer cells ERs form a complex with the endothelial nitric oxide synthase (eNOS) and that in turn these complexes associate with chromatin in an estrogen-dependent fashion. Among these associations (peaks) we focused our attention on those proximal to the regulatory region of HOTAIR and MALAT1. These transcripts appeared regulated by estrogens and able to control ERs function by interacting with ERα/ERβ as indicated by RNA-ChIP. Further studies performed by ChIRP revealed that in unstimulated condition, HOTAIR and MALAT1 were present on pS2, hTERT and HOTAIR promoters at the ERE/eNOS peaks. Interestingly, upon treatment with17β-estradiol HOTAIR recruitment to chromatin increased significantly while that of MALAT1 was reduced, suggesting an opposite regulation and function for these lncRNAs. Similar results were obtained in cells and in an ex vivo prostate organotypic slice cultures. Overall, our data provide evidence of a crosstalk between lncRNAs, estrogens and estrogen receptors in prostate cancer with important consequences on gene expression regulation.
In recent years, there have been prominent calls for a new social contract that accords a more central role to citizens in health research. Typically, this has been understood as citizens and patients having a greater voice and role within the standard research enterprise. Beyond this, however, it is important that the renegotiated contract specifically addresses the oversight of a new, path-breaking approach to health research: participant-led research. In light of the momentum behind participant-led research and its potential to advance health knowledge by challenging and complementing traditional research, it is vital for all stakeholders to work together in securing the conditions that will enable it to flourish.
GABARAP belongs to an evolutionary highly conserved gene family that has a fundamental role in autophagy. There is ample evidence for a crosstalk between autophagy and apoptosis as well as the immune response. However, the molecular details for these interactions are not fully characterized. Here, we report that the ablation of murine GABARAP, a member of the Atg8/LC3 family that is central to autophagosome formation, suppresses the incidence of tumor formation mediated by the carcinogen DMBA and results in an enhancement of the immune response through increased secretion of IL-1β, IL-6, IL-2 and IFN-γ from stimulated macrophages and lymphocytes. In contrast, TGF-β1 was significantly reduced in the serum of these knockout mice. Further, DMBA treatment of these GABARAP knockout mice reduced the cellularity of the spleen and the growth of mammary glands through the induction of apoptosis. Gene expression profiling of mammary glands revealed significantly elevated levels of Xaf1, an apoptotic inducer and tumor-suppressor gene, in knockout mice. Furthermore, DMBA treatment triggered the upregulation of pro-apoptotic (Bid, Apaf1, Bax), cell death (Tnfrsf10b, Ripk1) and cell cycle inhibitor (Cdkn1a, Cdkn2c) genes in the mammary glands. Finally, tumor growth of B16 melanoma cells after subcutaneous inoculation was inhibited in GABARAP-deficient mice. Together, these data provide strong evidence for the involvement of GABARAP in tumorigenesis in vivo by delaying cell death and its associated immune-related response.
Paul Baran, 1926 in Polen geboren, als Zweijähriger in die USA gekommen, hatte nach Abschluss seines Studiums Ende der 1940er Jahre bereits Erfahrung in der Entwicklung des ersten kommerziellen Computers UNIVC gemacht. 1959 trat Baran in den Dienst der RAND Corporation und war mit der Beforschung von Konzepten der Dezentralisierung von Kommunikationsnetzwerken betraut. "On Distributed Communications Networks" stellte das erste Ergebnis seiner Arbeit dar und erschien in der Reihe der Arbeitspapiere des RAND. Obwohl 1962 Computer gerade erst zwanzig Jahre existierten, extrem teuer waren, raumfüllende Ausmaße hatten und ihre Vernetzung exotische Technologie darstellte, kulminiert Barans Konzept bereits in der visionären Frage: "Is it time now to start thinking about a new and possibly non-existant public utility, a common user digital data communication plant designed specifically for the transmission of digital data among a large set of subscribers?"
This paper introduces a novel research tool for the field of linguistics: The Linjgujisjtik web portal provides a virtual library which offers scientific information on every linguistic subject. It comprises selected internet sources and databases as well as catalogues for linguistic literature, and addresses an interdisciplinary audience. The virtual library is the most recent outcome of the Special Subject Collection Linguistics of the German Research Foundation (DFG), and also integrates the knowledge accumulated in the Bibliography of Linguistic Literature. In addition to the portal, we describe long-term goals and prospects with a special focus on ongoing efforts regarding an extension towards integrating language resources and Linguistic Linked Open Data.
On 14 September 2016, the European Commission proposed a Directive on “copyright in the Digital Single Market”. This proposal includes an Article 11 on the “protection of press publications concerning digital uses”, according to which “Member States shall provide publishers of press publications with the rights provided for in Article 2 and Article 3(2) of Directive 2001/29/EC for the digital use of their press publications.” Relying on the experiences and debates surrounding the German and Spanish laws in this area, this study presents a legal analysis of the proposal for an EU related right for press publishers (RRPP). After a brief overview over the general limits of the EU competence to introduce such a new related right, the study critically examines the purpose of an RRPP. On this basis, the next section distinguishes three versions of an RRPP with regard to its subject-matter and scope, and considers the practical and legal implications of these alternatives, in particular having regard to fundamental rights.
Bücherschau
(1994)
Das Programm ESPRESSO wurde entwickelt, um in Vegetationstabellen Gruppen von Arten und Aufnahmen aufzufinden, bei denen sich Nennungen innerhalb der Tabelle konzentrieren. Diese Gruppen genügen einem Mindestkriterium hinsichtlich der Dichte ihrer Zeilen (relative Häufigkeit von Arten) und ihrer Spalten (relative Artenzahl). Bei einer Mindestdichte von beispielsweise 50% entstehen Gruppen, deren Arten in mindestens 50% der Aufnahmen der Gruppe enthalten sind und deren Aufnahmen gleichzeitig mindestens 50% der Arten der Gruppe umfassen. Die Bildung dieser Arten-Aufnahmen-Gruppen stellt eine sehr effektive Vorsortierung des Aufnahmematerials dar. Mit Hilfe der Gruppen kann anschließend die gesamte Tabelle leicht strukturiert werden, wie anhand einer Beispieltabelle mit Grünlandaufnahmen gezeigt wird.
Es wird das Computerprogramm HITAB vorgestellt, das die Eingabe pflanzensoziologischer Daten stark erleichtert (rasches, fehlerfreies Eintippen), und die so erfassten Daten in die Formate einiger gängiger Programme konvertiert (TAB, TWINSPAN, DECORANA, CANOCO, SYN-TAX, VEGBASE, FLORA D), sowie die Ausgabe von Aufnahmelisten und Artenlisten in Textformat (ASCII) ermöglicht.
Anhand von phänologischen Beobachtungen an etwa 30 Pflanzenarten wurde der Harz nach der von ELLENBERG (1954) entwickelten Methode kartiert. In der daraus erstellten Wärmestufen-Karte können 6 verschiedene Stufen der phänologischen Entwicklung unterschieden werden. Diese werden mit der Höhenstufung der Vegetation und Temperaturdaten des Harzes verglichen. Neben allgemeinen Problemen phänologischer Kartierungen werden die besonderen Probleme der Kartierung im Harz erörtert.
In einem Grünlandgebiet des nordosthessischen Berglandes werden auf der Grundlage einer pflanzensoziologischen und strukturellen Erfassung der Vegetation die Falterzönosen beschrieben und ihre Beziehungen zur Vegetation aufgezeigt. Dazu wurden Transektzählungen von Tagfaltern (Papilionioidea) und Widderchen (Zygaenidae) in verschiedenen Grünlandtypen (Halbtrockenrasen, Frischgrünland, Feuchtgrünland) durchgeführt. Anhand von Blütenbesuchsbeobachtungen werden die Präferenzen der Tagfalter und Widderchen für bestimmte Blumentypen und Blütenfarben sowie die Nektarpflanzenspektren einzelner Arten dargestellt. Als für die Habitatpräferenzen der Falterarten entscheidende ökologische Faktoren werden Nahrungsangebot, Mikroklima, Struktur der Vegetation sowie Nutzungsart und -intensität diskutiert. Die Ergebnisse der Transektzählungen ermöglichen unter Berücksichtigung dieser Faktoren eine Bewertung der untersuchten Grünlandtypen als Lebensraum für Tagfalter und Widderchen.
Im Mai 1991 wurde eine floristische Untersuchung im Hamburger Hafen durchgeführt, hauptsächlich ausgerichtet auf die Verbreitung der Adventivpflanzen. Hiernach sind 53 Arten und Unterarten synanthroper (besonders Adventiv-)Pflanzen (einschließlich der Moose und Flechten) mit Angabe einzelner Lokalitäten angeführt. Außerdem wurde auf die Verbreitung und Struktur von Ruderal-Gesellschaften geachtet. Die bedeutsamsten Funde synanthroper Pflanzen sind Festuca arundinacea ssp. uechtritziana (neu für Hamburg), weiter Alyssum saxatile (Kulturflüchtling), Cerastium semidecandrum, Erysimum virgatum, Geranium molle, Poa bulbosa, Senecio inaequidens, S. vernalis (alles wiederholte Funde) und Solanum carolinense (zweiter Fund in Hamburg). Die Frühjahrsflora des Hamburger Hafens ist an Adventivpflanzen relativ arm. Im Gebiet des Hamburger Hafens wurden folgende Ruderal-Gesellschaften notiert: Epilobio angustifolii-Salicetum capreae, Funarietum hygrometricae typicum (Tab. 1) und marchantietosum polymorphae, Herniarietum glabrae (eine Vegetationsaufnahme) und Saxifraga tridactylites-Gesellschaft (Tab. 2).