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Global‐scale gradient‐based groundwater models are a new endeavor for hydrologists who wish to improve global hydrological models (GHMs). In particular, the integration of such groundwater models into GHMs improves the simulation of water flows between surface water and groundwater and of capillary rise and thus evapotranspiration. Currently, these models are not able to simulate water table depth adequately over the entire globe. Unsatisfactory model performance compared to well observations suggests that a higher spatial resolution is required to better represent the high spatial variability of land surface and groundwater elevations. In this study, we use New Zealand as a testbed and analyze the impacts of spatial resolution on the results of global groundwater models. Steady‐state hydraulic heads simulated by two versions of the global groundwater model G3M, at spatial resolutions of 5 arc‐minutes (9 km) and 30 arc‐seconds (900 m), are compared with observations from the Canterbury region. The output of three other groundwater models with different spatial resolutions is analyzed as well. Considering the spatial distribution of residuals, general patterns of unsatisfactory model performance remain at the higher resolutions, suggesting that an increase in model resolution alone does not fix problems such as the systematic overestimation of hydraulic head. We conclude that (1) a new understanding of how low‐resolution global groundwater models can be evaluated is required, and (2) merely increasing the spatial resolution of global‐scale groundwater models will not improve the simulation of the global freshwater system.
Aim: Pharmacoresistance is a major burden in epilepsy treatment. We aimed to identify genetic biomarkers in response to specific antiepileptic drugs (AEDs) in genetic generalized epilepsies (GGE). Materials & methods: We conducted a genome-wide association study (GWAS) of 3.3 million autosomal SNPs in 893 European subjects with GGE – responsive or nonresponsive to lamotrigine, levetiracetam and valproic acid. Results: Our GWAS of AED response revealed suggestive evidence for association at 29 genomic loci (p <10-5) but no significant association reflecting its limited power. The suggestive associations highlight candidate genes that are implicated in epileptogenesis and neurodevelopment. Conclusion: This first GWAS of AED response in GGE provides a comprehensive reference of SNP associations for hypothesis-driven candidate gene analyses in upcoming pharmacogenetic studies.
The ruling of the German Federal Constitutional Court and its call for conducting and communicating proportionality assessments regarding monetary policy have been the subject of some controversy. However, it can also be understood as a way to strengthen the de-facto independence of the European Central Bank. The authors shows how a regular proportionality check could be integrated in the ECB’s strategy that is currently undergoing a systematic review. In particular, they propose to include quantitative benchmarks for policy rates and the central bank balance sheet. Deviations from such benchmarks can have benefits in terms of the intended path for inflation while involving costs in terms of risks and side effects that need to be balanced. Practical applications to the euro area are provided
In this paper we adapt the Hamiltonian Monte Carlo (HMC) estimator to DSGE models, a method presently used in various fields due to its superior sampling and diagnostic properties. We implement it into a state-of-theart, freely available high-performance software package, STAN. We estimate a small scale textbook New-Keynesian model and the Smets-Wouters model using US data. Our results and sampling diagnostics confirm the parameter estimates available in existing literature. In addition, we find bimodality in the Smets-Wouters model even if we estimate the model using the original tight priors. Finally, we combine the HMC framework with the Sequential Monte Carlo (SMC) algorithm to create a powerful tool which permits the estimation of DSGE models with ill-behaved posterior densities.
Einleitung: Die akute Tonsillitis gehört zu den Infektionen der oberen Atemwege und ist eine sehr häufige Erkrankung in einer Kinder- und Jugendarztpraxis. Ziel unserer Untersuchung war es, das virale und bakterielle Erregerspektrum der akuten Tonsillitis, ihre saisonale Verteilung, ihre Altersverteilung, die klinische Symptomatik und den Einfluss einer Rauchexposition zu untersuchen. Gleichzeitig sollte erneut die Sensitivität und Spezifität des angewandten StrepA ST überprüft werden.
Methoden: In drei Kinder- und Jugendarztpraxen im Rhein-Main Gebiet wurden zwischen April 2009 und Mai 2010 insgesamt 1720 Patienten mit akuten Halsschmerzen untersucht. Mit einem Anamnesebogen wurden Alter, klinische Symptomatik und die Rauchexposition erfasst. Bei allen Patienten wurde ein StrepA ST durchgeführt. In einer Praxis (Praxis 1) wurden bei 306 Patienten zusätzlich ein Abstrich für eine bakterielle Kultur und für eine Multiplex PCR auf Viren durchgeführt.
Resultate: In 84% der Fälle tritt die GAS Tonsillitis im Alter zwischen 2 und 12 Jahren auf. Es konnte keine saisonale Häufung der GAS nachgewiesen werden. Mit 64 (42%) StrepA ST positiven Patienten von 152 Raucher-Familien und 74 (37%) von 200 Nichtraucher-Raucher-Familien zeigt sich kein signifikant erhöhtes Risiko an einer GAS Tonsillitis zu erkranken, wenn mindestens ein Elternteil raucht. Bei 306 Rachenabstrichen konnten 145 (47,5%) mal Streptokokken nachgewiesen werden. Davon waren mit 133 vorwiegend GAS (92%). Die anderen Streptokokken der Gruppen C (4,8%), G (2,1%) und B (1,4%) kommen deutlich seltener vor und spielen eine untergeordnete Rolle. Die Sensitivität und Spezifität des StrepA ST war mit 89,9% und 94,1% ausgezeichnet. Bei 306 Tonsillitiden gelang bei 110 Patienten (35,8%) ein Virusnachweis. Wie erwartet fanden sich doppelt so viele Virusnachweise (46%) bei Patienten ohne GAS Nachweis als Ko-Infektionen bei einer GAS (24%). Der Anteil der Entero-/Rhinoviren unter den nachgewiesenen Viren war mit 54% am höchsten. Adenoviren waren mit 15% und Influenza- 9% die nächst häufigen Viren, Para- und Coronaviren bildeten kleinere Gruppen. Während Entero-/Rhinoviren ganzjährig vorkommen sind Influenzaviren eher in der kalten Jahreszeit für akute Tonsillitiden verantwortlich. Die Rolle der Ko-Infektion in der Entstehung und im Verlauf der akuten Tonsillitis muss in weiteren Untersuchungen erforscht werden.
Schätzungen zufolge sind weltweit etwa 71 Millionen Menschen chronisch mit dem Hepatitis-C-Virus (HCV) infiziert. Im Jahre 2016 sind rund 400.000 Menschen an einer HCV-bedingten Lebererkrankung gestorben, insbesondere aufgrund der Entwicklung von Leberzirrhose und Lebertumoren. Trotz der großen Unterschiede in den Prävalenzschätzungen und der Qualität der epidemiologischen Daten zeigt die jüngste weltweite Bewertung, dass die virämische Ausbreitung der HCV-Infektion (Prävalenz der HCV-RNA) in den meisten Industrieländern, einschließlich der USA, weniger als 1,0% beträgt (www .cdc.gov / Hepatitis / HCV). In einigen osteuropäischen Ländern wie Lettland (2,2%) oder Russland (3,3%) und bestimmten Ländern in Afrika, Ägypten (6,3%) und Gabun (7,0%) oder im Nahen Osten Syriens (3,0%) ist die Prävalenz bemerkenswert höher. In den USA und den am weitesten entwickelten Ländern gilt die gemeinsame Nutzung von Werkzeugezur Herstellung von Arzneimitteln und zur Injektion von Medikamenten (Nadeln) als die häufigste derzeitige Übertragungsart. Die vorherrschende Übertragungsart in Ländern, in denen die Ausbreitung von HCV-Infektionen im Vergleich zu den Industrieländern höher ist, beruht jedoch auf schlechten Methoden zur Infektionskontrolle und unsicherer Handhabung von Injektionsnadeln.
Wenn die chronische Infektion unbehandelt bleibt, kann sich im fortschreitenden Verlauf eine Zirrhose oder ein hepatozelluläres Karzinom bilden (Alter H. J. und Seef L. B. 2000). Die Doppeltherapie, bei der es sich um eine Kombination aus pegyliertem Interferon-α (PEG IFNα) und Ribavirin (riba) handelt, war in einigen Ländern der Dritten Welt bis vor kurzem der goldene Standard für die Behandlung von Patienten mit chronischer Hepatitis C und hat eine anhaltende virologische Reaktion erzielt. Mit nur 50% der mit HCV-Genotyp 1 infizierten Patienten (der häufigere) im Vergleich zu 80% mit Genotyp 2 oder 3, obwohl sie kostspielig und langwierig sind (z. B. 24-48 Wochen) und zahlreiche harte Nebenwirkungen aufweisen, die schwer zu bekämpfen sind tolerieren (Erklärung der National Institutes of Health Consensus Development Conference: Management von Hepatitis C: 2002 - 10.-12. Juni 2002 2002). Die Identifizierung des JFH1 (japanische fulminante Hepatitis Typ 1) -Isolats wurde in einigen in vitro-Studien zu HCV als wichtiger Durchbruch bei der HCV-Behandlung angesehen. Die Verwendung dieses Isolats führte nachfolgend zu einem besseren Verständnis des HCV-Lebenszyklus und der 3D-Strukturen der viralen Proteine. Basierend auf dieser Erkenntnis konnten die ersten direkt wirkenden antiviralen Mittel (DAAs) entwickelt werden, die spezifisch virale Proteine beeinflussen. Die beiden Proteasehemmer (PI) Telaprevir und Boceprevir hemmen die virale NS3-4A-Protease und wurden 2011 als Kombinationstherapie mit PEG IFNα und Ribavirin zugelassen, was die anhaltende virologische Reaktion auf 67-75% erhöhte (Pawlotsky et al. 2015).
Die Optimierung der gegenwärtigen Arzneimittelregime, die Einschränkung des Problems der Mutationsresistenz, die Gestaltung einer individualisierten Therapie, der Zugang zu diesen therapeutischen antiviralen Arzneimitteln und ihr hoher Preis bleiben weiterhin eine Herausforderung (Pawlotsky 2016; Pawlotsky et al. 2015; Sarrazin 2016). Die Entwicklung eines Impfstoffs wird jedoch als größte Herausforderung für die weltweite Kontrolle von HCV angesehen (Bukh 2016). Aus diesem Grund ist es wichtig, weiterhin mehr über den HCV-Lebenszyklus und die Faktoren zu erfahren, die sich auf die Replikation und den gesamten Lebenszyklus auswirken können, um effiziente, qualitativ hochwertige und vor allem leicht zugängliche Behandlungen für alle Menschen weltweit zu entwickeln.
Der Lipidstoffwechsel und insbesondere das Cholesteringleichgewicht werden durch die HCV-Infektion beeinflusst. Die Korrelation zwischen Lipidstoffwechsel und HCV wurde klinisch seit langem beobachtet. In den Leberbiopsien von mit HCV infizierten Patienten wurde ein Anstieg der in den Lipidtröpfchen im Cytosol akkumulierten neutralen Lipide festgestellt (Dienes et al. 1982). Das Hepatitis-C-Virus wurde auch von Hypobetalipoproteinämie, Hypocholesterinämie und Lebersteatose begleitet (Schaefer und Chung 2013). Die Leber ist der primäre Ort für die Synthese, Speicherung und Oxidation von Lipiden und anderen Makromolekülen. Daher ist der Fettstoffwechsel in der Leber für die Aufrechterhaltung der systemischen Nährstoffhomöostase von wesentlicher Bedeutung. Eine Dysregulation des Leberlipidstoffwechsels ist ein Kennzeichen mehrerer Krankheiten wie Diabetes, alkoholische und nichtalkoholische Fettlebererkrankungen sowie parasitäre und virale Infektionen, einschließlich einer HCV-Infektion. (Erklärung der National Institutes of Health Consensus Development Conference: Management von Hepatitis C: 2002 - 10.-12. Juni 2002 2002; Fon Tacer und Rozman 2011; Chen et al. 2013; Reddy und Rao 2006; Visser et al. 2013; Wu und Parhofer 2014)
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Human protein kinases play essential roles in cellular signaling pathways and - if deregulated - are linked to a large diversity of diseases such as cancer and inflammation or to metabolic diseases. Because of their key role in disease development or progression, kinases have developed into major drug targets resulting in the approval of 52 kinase inhibitors by the Food and Drug Administration (FDA) so far.
Within the drug discovery process, the affinity of the inhibitors is the parameter that is used most often to predict the later efficacy in humans. However, the kinetics of binding have recently emerged as an important but largely neglected factor of kinase inhibitor efficacy. To efficiently suppress a signaling pathway, the targeted kinase needs to be continuously inhibited. Thus, it has been hypothesized that fast binding on-rates and slow off-rates would be the preferred property of an efficacious inhibitor. Despite optimizing the potency of kinase inhibitors, in the past decade optimization of kinetic selectivity has therefore gained interest as a molecule cannot be active unless it is bound, as Paul Ehrlich once stated. There is increasing evidence of correlations between prolonged drug-target residence time and increased drug efficacy, and that inhibitor selectivity in cellular contexts can be modulated by altered residence times. In order to contribute to the understanding of the effect of long residence times on cellular targets we initiated two projects.
The first of these projects is related to the STE20 kinase Serine/threonine kinase 10 (STK10) and its close relative STE20 like kinase (SLK) which have been reported to be frequent off-targets for kinase inhibitors used in the clinics. Also, an inhibition of STK10 and SLK has been linked to a common side-effect of severe skin rash developed upon treatment with the EGFR inhibitor erlotinib, but not gefitinib and the severity of this rash correlated with the treatment outcome, which fits the known biology of STK10 and SLK to be regulators of lymphocyte migration and PLK kinases. However, there are yet no explanations why these two proteins show such high hit-rates across the kinome among the kinase inhibitors. Using structural analysis, we identified the flexibility of STK10 to be the main reason for this hit-rate. The observed strong in vitro potencies did however not translate to the cellular system which is why we investigated the inhibitors residence time on STK10. We found the same flexibility to be the main reason for slow residence times among several inhibitors. We observed large rearrangements in the hydrophobic backpocket of STK10 including the αC, the P-loop enclosing the inhibitor like a lid and strong π-π-stackings to be the main reasons for prolonged residence times on STK10. Interestingly, we observed an increased residence time for erlotinib, which showed skin-related side-effects, giving rise whether the binding kinetics should be investigated for weak cellular off-target effects in future drug discovery efforts.
In the second project we initiated, we illuminate a structural mechanism that allows kinetic selection between two closely related kinases, focal adhesion kinase (FAK) and proline-rich tyrosine kinase 2 (PYK2). Using an inhibitor series designed to probe the mechanism, residence times measured in vitro and in cells showed a strong correlation. Crystal structures and mutagenesis identified hydrophobic interactions with L567, adjacent to the DFG-motif, as being crucial to kinetic selectivity of FAK over PYK2. This specific interaction was observed only when the DFG-motif was stabilized into a helical conformation upon ligand binding to FAK. The interplay between the protein structural mobility and ligand-induced effect was found to be the key regulator of kinetic inhibitor selectivity for FAK over PYK2.
These two projects showed that the parameter residence time should be considered for different problems among the drug discovery process. First, in an open in vivo system not only the potency of a drug alone, but as well its residence time might be of importance. Here we showed that the weak cellular potency translated to prolonged residence times for several inhibitors in cells and established a link between the phenotypic outcome of skin rash after erlotinib treatment and the residence time of this inhibitor on STK10 in cells. On the other hand, medicinal chemistry efforts should consider structure kinetic relationships (SKR) in the optimization process and aim to understand the molecular basis for prolonged target residence times. Here, we showed that a hydrophobic interaction that is enforced upon inhibitor binding is crucial for an unusual helical DFG conformation which arrests the inhibitor and prolongs its residence time providing the molecular basis for understanding the kinetic selectivity of two closely related protein kinases. Establishing the SKRs will help medicinal chemists to kinetically optimize their drug candidates to select a suitable molecule to proceed into further optimization programs. Hence, the projects showed that the target residence time parameter needs to be considered both as a molecular optimization parameter to improve compound potency and binding behavior as well as a parameter to be understood for proceeding to the open system of in vivo models to later modulate the in vivo efficacy of protein kinase targeting drugs.
Characteristics and clinical outcome of breast cancer patients with asymptomatic brain metastases
(2020)
Simple Summary: The prognosis for patients with breast cancer that has spread to the brain is poor, and survival for these women hasn’t improved over the last few decades. We do not currently test for asymptomatic brain metastases in breast cancer patients, although this does happen in some other types of cancer. In this study we wanted to find out more about breast cancer that has spread to the brain and in particular to see whether there might be any advantage to spotting brain metastases before the development of neurological symptoms. Overall, our results suggest that women could be better off if their brain metastases are diagnosed before they begin to cause symptoms. We now need to carry out a clinical trial to see what happens if we screen high-risk breast cancer patients for brain metastases. This will verify whether doing so could increase survival, symptom control or quality of life.
Abstract: Background: Brain metastases (BM) have become a major challenge in patients with metastatic breast cancer. Methods: The aim of this analysis was to characterize patients with asymptomatic BM (n = 580) in the overall cohort of 2589 patients with BM from our Brain Metastases in Breast Cancer Network Germany (BMBC) registry. Results: Compared to symptomatic patients, asymptomatic patients were slightly younger at diagnosis (median age: 55.5 vs. 57.0 years, p = 0.01), had a better performance status at diagnosis (Karnofsky index 80–100%: 68.4% vs. 57%, p < 0.001), a lower number of BM (>1 BM: 56% vs. 70%, p = 0.027), and a slightly smaller diameter of BM (median: 1.5 vs. 2.2 cm, p < 0.001). Asymptomatic patients were more likely to have extracranial metastases (86.7% vs. 81.5%, p = 0.003) but were less likely to have leptomeningeal metastasis (6.3% vs. 10.9%, p < 0.001). Asymptomatic patients underwent less intensive BM therapy but had a longer median overall survival (statistically significant for a cohort of HER2-positive patients) compared to symptomatic patients (10.4 vs. 6.9 months, p < 0.001). Conclusions: These analyses show a trend that asymptomatic patients have less severe metastatic brain disease and despite less intensive local BM therapy still have a better outcome (statistically significant for a cohort of HER2-positive patients) than patients who present with symptomatic BM, although a lead time bias of the earlier diagnosis cannot be ruled out. Our analysis is of clinical relevance in the context of potential trials examining the benefit of early detection and treatment of BM.
The ecological validity of neuropsychological testing (NT) has been questioned in the sports environment. A frequent criticism is that NT, mostly consisting of pen and paper or digital assessments, lacks relevant bodily movement. This study aimed to identify the determinants of a newly developed testing battery integrating both cognitive and motor demands. Twenty active individuals (25 ± 3 years, 11 males) completed the new motor-cognitive testing battery (MC), traditional NT (Stroop test, Trail Making test, Digit Span test) and isolated assessments of motor function (MF; Y-balance test, 20m-sprint, counter-movement jump). Kendal’s tau and partial Spearman correlations were used to detect associations between MC and NT/MF. Except for two items (Reactive Agility A and counter-movement jump; Run-Decide and sprint time; r = 0.37, p < 0.05), MC was not related to MF. Similarly, MC and NT were mostly unrelated, even when controlling for the two significant motor covariates (p > 0.05). The only MC item with (weak to moderate) associations to NT was the Memory Span test (Digit Span backwards and composite; r = 0.43–0.54, p < 0.05). In sum, motor-cognitive function appears to be largely independent from its two assumed components NT and MF and may represent a new parameter in performance diagnostics.
Diverse extracellular signals induce plasma membrane translocation of sphingosine kinase-1 (SphK1), thereby enabling inside-out signaling of sphingosine-1-phosphate. We have shown before that Gq-coupled receptors and constitutively active Gαq/11 specifically induced a rapid and long-lasting SphK1 translocation, independently of canonical Gq/phospholipase C (PLC) signaling. Here, we further characterized Gq/11 regulation of SphK1. SphK1 translocation by the M3 receptor in HEK-293 cells was delayed by expression of catalytically inactive G-protein-coupled receptor kinase-2, p63Rho guanine nucleotide exchange factor (p63RhoGEF), and catalytically inactive PLCβ3, but accelerated by wild-type PLCβ3 and the PLCδ PH domain. Both wild-type SphK1 and catalytically inactive SphK1-G82D reduced M3 receptor-stimulated inositol phosphate production, suggesting competition at Gαq. Embryonic fibroblasts from Gαq/11 double-deficient mice were used to show that amino acids W263 and T257 of Gαq, which interact directly with PLCβ3 and p63RhoGEF, were important for bradykinin B2 receptor-induced SphK1 translocation. Finally, an AIXXPL motif was identified in vertebrate SphK1 (positions 100–105 in human SphK1a), which resembles the Gαq binding motif, ALXXPI, in PLCβ and p63RhoGEF. After M3 receptor stimulation, SphK1-A100E-I101E and SphK1-P104A-L105A translocated in only 25% and 56% of cells, respectively, and translocation efficiency was significantly reduced. The data suggest that both the AIXXPL motif and currently unknown consequences of PLCβ/PLCδ(PH) expression are important for regulation of SphK1 by Gq/11.
Background: A large number of idiosyncratic drug induced liver injury (iDILI) and herb induced liver injury(HILI) cases of variable quality has been published but some are a matter of concern if the cases were not evaluated for causality using a robust causality assessment method (CAM) such as RUCAM (Roussel Uclaf Causality Assessment Method) as diagnostiinjuryc algorithm. The purpose of this analysis was to evaluate the worldwide use of RUCAM in iDILI and HILI cases. Methods: The PubMed database (1993–30 June 2020) was searched for articles by using the following key terms: Roussel Uclaf Causality Assessment Method; RUCAM; Idiosyncratic drug induced liver injury; iDILI; Herb induced liver injury; HILI. Results: Considering reports published worldwide since 1993, our analysis showed the use of RUCAM for causality assessment in 95,885 cases of liver injury including 81,856 cases of idiosyncratic DILI and 14,029 cases of HILI. Among the top countries providing RUCAM based DILI cases were, in decreasing order, China, the US, Germany, Korea, and Italy, with China, Korea, Germany, India, and the US as the top countries for HILI. Conclusion: Since 1993 RUCAM is certainly the most widely used method to assess causality in IDILI and HILI. This should encourage practitioner, experts, and regulatory agencies to use it in order to reinforce their diagnosis and to take sound decisions.
We aim to understand whether Greek and Italian, two null subject languages, differ in the use and interpretation of null subjects, based on evidence from both a production and a comprehension experiment. The results of the two experiments show that the two languages differ in the extent to which they comply with the Position of Antecedent Strategy as formulated by Carminati (2002). In order to account for this difference, we introduce a principle which defines prominence of sentence constituents in terms of hierarchical height, elaborating on a recent proposal by Rizzi (2018). Then we show that the prominence of subject and object constituents in Greek and Italian reflects word-order differences between the two languages (Roussou & Tsimpli 2006). In more general terms, this paper argues in favour of a multi-factorial approach to reference interpretation, in that syntactic factors interact with discourse factors, leading to a gradient variety of reference possibilities.
Colorectal cancer (CRC) is one of the most frequently diagnosed tumor in humans and one of the most common causes of cancer-related death worldwide. The pathogenesis of CRC follows a multistage process which together with somatic gene mutations is mainly attributed to the dysregulation of signaling pathways critically involved in the maintenance of homeostasis of epithelial integrity in the intestine. A growing number of studies has highlighted the critical impact of members of the tripartite motif (TRIM) protein family on most types of human malignancies including CRC. In accordance, abundant expression of many TRIM proteins has been observed in CRC tissues and is frequently correlating with poor survival of patients. Notably, some TRIM members can act as tumor suppressors depending on the context and the type of cancer which has been assessed. Mechanistically, most cancer-related TRIMs have a critical impact on cell cycle control, apoptosis, epithelial–mesenchymal transition (EMT), metastasis, and inflammation mainly through directly interfering with diverse oncogenic signaling pathways. In addition, some recent publications have emphasized the emerging role of some TRIM members to act as transcription factors and RNA-stabilizing factors thus adding a further level of complexity to the pleiotropic biological activities of TRIM proteins. The current review focuses on oncogenic signaling processes targeted by different TRIMs and their particular role in the development of CRC. A better understanding of the crosstalk of TRIMs with these signaling pathways relevant for CRC development is an important prerequisite for the validation of TRIM proteins as novel biomarkers and as potential targets of future therapies for CRC.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit sollten neue Synthesemethoden für den schnellen und effizienten Aufbau von molekularer Komplexität ausgehend von Enamiden als zentrale Synthesebausteine entwickelt werden. Dabei konnten insgesamt fünf unterschiedliche Reaktionen entwickelt werden, die die Synthesen nützlicher Bausteine, wie z.B. β-Amidosulfone 127 oder 1,3-Diamide 128, und neuartiger Heterocyclen ermöglichen. Insgesamt konnte so in einem diversität-orientierten Ansatz, die selektive Bildung von bis zu fünf stereogenen Einheiten ausgehend von einfachen, acyclischen Startmaterialen ermöglicht werden.
Metall-vermittelte Sulfonierungen von Enamiden mittels Sulfinatsalzen:
Im ersten Abschnitt sollten Enamide für die Synthese von Sulfonen eingesetzt werden. Dabei konnte, abhängig vom Katalysatorsystem, sowohl eine C-(sp2)-H Sulfonylierung (Schema 5-1-a.)) als auch eine Oxysulfonylierung (Schema 5-1-b.)) entwickelt werden. Durch die Verwendung von Mn(OAc)3.2 H2O wurden selektiv (E)-konfigurierteβ-Amidovinylsulfone 126 erhalten. Die Reaktion ist unempfindlich gegenüber Luft und Wasser, was sie besonders einfach in der Durchführung macht. Zudem besitzt sie eine große Substratbreite und bietet durch die Kombination mit klassischer Organometallchemie mit einem Isomerisierung-Sulfonierungs-Protokoll eine interessante Alternative zur C-H Sulfonylierung von Enamiden. Auf Grundlage dieser Reaktion sollte, durch zusätzliches Abfangen eines intermediär gebildeten Acylimins durch einen Alkohol, auch eine Oxysulfonierung entwickelt werden. In der Tat konnte durch die Verwendung von Fe(NO3)3∙9 H2O eine entsprechende 3-Komponentenreaktion zu β-Amidosulfonen 127 mit zwei stereogenen Zentren etabliert werden.
Diese Verbindungen versprechen vor allem durch ihr hohes Vorkommen als Schlüsselmotiv in biologisch aktiven Substanzen ein hohes Anwendungspotential. Die Reaktion verfügt über eine breite Substratbreite und ist analog zur Mangan-vermittelten Variante einfach in der Durchführung. Die erhaltenen sulfonierten N,O-Acetale 127 können zudem in die entsprechende Imine überführt und mit einem geeigneten Nukleophil abgefangen werden. So lässt sich z.B. das Methylfuran-Derivat 177a darstellen, welches durch eine oxidative Spaltung in die geschützte Aminosäure 178 überführt werden kann.
Addition von Enamiden und Enimiden an N-Acylimine:
Aufbauend auf der zweistufigen Reaktionssequenz zum Aufbau von 1,3-Diamiden 128 über die Addition von Enamiden 29 an N-Acylimine 131 und anschließender Umsetzung mit einem Nukleophil, konnte die Synthese zu einer Eintopf-Reaktion weiterentwickelt werden (siehe Schema 5-3-c.).
Als Katalysator für beide Reaktionsschritte zeigte Bi(OTf)3 als luft- und wasserstabiler Katalysator die besten Ausbeuten und Selektivitäten. Dabei werden selektiv 1,2-anti-2,3- anti-konfigurierte 1,3-Diamide 128 mit drei fortlaufenden Stereozentren erhalten. Vorteile dieser Methode sind, neben einer einfachen Durchführbarkeit, die simple Skalierbarkeit sowie die Toleranz einer Vielzahl unterschiedlicher funktioneller Gruppen in der Reaktion. So konnten durch Variation aller drei Komponenten über 30 Beispiele der gewünschten 1,2-anti-2,3-anti-konfigurierten 1,3-Diamide 128 dargestellt werden. Die hier entwickelte Eintopf-Reaktion stellt somit eine wichtige Erweiterung zu bestehenden 1,3-Diamidsynthesen dar. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass ausgehend von Phthaloyl-basierten Enimiden 125 die nur schlecht darstellbare Substanzklasse der Dihydropyrimido[2,1-a]isoindol-6(2H)-one 129 hergestellt werden kann (siehe Schema 5-3-d.). Dieses neuartige heterocyclische Motiv wurde bisher kaum auf seine biologische Aktivität hin untersucht und verspricht daher ein interessantes Anwendungsfeld. Insgesamt weisen die erhaltenen Verbindungen drei fortlaufende Stereozentren auf, wobei sie in guten bis sehr guten Ausbeuten diastereomerenrein erhalten werden konnten. Dabei lässt sich der hohe Grad an Stereoselektivität durch eine [4+2] Cycloaddition zwischen dem in situ erzeugten N-Acylimin 131 und einem Enimid 125 zu einem Oxazin 132, gefolgt von einer Säure-vermittelten Umlagerung, erklären. Durch Variation der Enimid- und Acyliminkomponente konnten insgesamt 27 neuartige Dihydropyrimido[2,1-a]isoindol-6(2H)-one 129 synthetisiert werden.
Addition von Enamiden an Aldehyde – Stereoselektive Synthese
pentasubstituierter Tetrahydropyrane:
Im letzten Teil der Arbeit sollte, analog zur stereodivergenten Synthese von 1,3- Diaminen, durch Addition von Enamiden an Aldehyde, die jeweiligen 1,3-Aminoalkohole dargestellt werden. Interessanterweise wurde in dieser Transformation die selektive Bildung eines pentasubstituierten Tetrahydropyrans beobachtet. Dabei werden in einem Schritt drei neue σ-Bindungen und fünf fortlaufende Stereozentren aufgebaut. Bemerkenswert ist zudem der außerordentlich hohe Grad an Stereoselektivität, da von 16 möglichen Diastereomeren nur eines gebildet wird. Durch Variation der Aldehyd- und Enamidkomponente ließen sich insgesamt 23 verschiedene Tetrahydropyrane in guten bis sehr guten Ausbeuten und exzellenter Diastereoselektivitäten darstellen. Der Einsatz (Z)-konfigurierter Enamide erlaubte zudem die Synthese eines weiteren Diastereomers 262b, welches sich in der relativen Konfiguration an C5 von 262a unterscheidet.
Insgesamt zeigen die in dieser Arbeit entwickelten Reaktionen die enorme Anwendungsbreite von Enamiden in der stereoselektiven Synthese. So konnten in einfach durchführbaren Transformationen aus simplen Startmaterialien bis zu fünf benachbarte stereogene Einheiten aufgebaut werden. Dabei zeigt die Vielfalt der erhaltenen Verbindungen gleichsam die unterschiedlichen Reaktionsmodi der Enamideinheit 29 (siehe Kapitel 1.2). Daher werden, besonders bei der Entwicklung neuer Synthesemethoden für acyclische, stickstoffhaltige Verbindungen mit mehreren fortlaufenden Stereozentren, Enamide auch in Zukunft noch ein interessantes Forschungsfeld bleiben.
Hypertonie stellt in der westlichen Welt die Haupttodesursache dar, obwohl sie im Hinblick auf die pharmakologischen Therapieoptionen gut behandelbar ist. Hauptursächlich ist hierfür eine, vor allem durch eine Non-Adhärenz (u.a. bedingt durch den asymptomatischen Charakter) und in selteneren Fällen eine aufgrund einer therapieresistente Hypertonie (TRH) verursachte, unzureichende Blutdruckkontrolle. Eine Möglichkeit zur Überprüfung der Therapietreue in der antihypertensiven Therapie ist der qualitative Nachweis der Arzneistoffe im Blut oder Urin. Unklar ist, inwiefern die Substanzen in einer biologischen Probe innerhalb des Dosierungsintervalls oder darüber hinaus nachweisbar sind und es zu einer Falschbeurteilung kommen kann.
Daher wurde eine quantitative chromatographisch-tandem-massenspektrometrische Methode für das Therapeutische Drug Monitoring von blutdrucksenkenden Arzneistoffen entwickelt und analytisch vollständig validiert. Bei 38 Patienten mit überwachter Medikamenteneinnahme wurde die Aussagekraft der Methode hinsichtlich der Bestätigung einer Adhärenz zunächst mittels zweier Wirkstoffkonzentrationen im Serum (Tal- und Spitzenspiegel) überprüft. Zur Bewertung der Konzentrationen wurden zwei Konzepte evaluiert. Einerseits wurde die untere Grenze des therapeutischen Referenzbereiches (TRR, Literaturdaten) und andererseits die mittels Rechenmodell (Daten pharmakokinetischer Studien) individuell ermittelte, dosisbezogene Arzneimittelkonzentration (DRC) evaluiert. In einem zweiten Studienansatz wurde diese neue quantitative Methode an einem Kollektiv von 36 ambulanten Patienten (ohne überwachte Medikamenteneinnahme) angewendet und zur Überprüfung der Aussagekraft mit Ergebnissen des etablierten Urinscreenings verglichen.
Die gemessenen Wirkstoffkonzentrationen von Atenolol (64 bis 564 ng/ml), Bisoprolol (2,5 bis 53 ng/ml), Metoprolol (5,8 bis 110 ng/ml), Nebivolol (0,32 bis 3,4 ng/ml), Hydrochlorothiazid (15 bis 606 ng/ml), Furosemid (22 ng/ml), Torasemid (17 bis 1829 ng/ml), Canrenon (25 bis 221 ng/ml), Amlodipin (2,4 bis 35 ng/ml), Lercanidipin (0,24 bis 21 ng/ml), Candesartan (6,0 bis 268 ng/ml), Telmisartan (22 bis 375 ng/ml) und Valsartan (115 bis 7962 ng/ml) haben gezeigt, dass die quantitative Analyse von Antihypertensiva in Serumproben und deren Auswertung auf Basis der individuell berechneten unteren DRC in der Beurteilung einer Adhärenz vielversprechend ist.
Die Auswertung auf Basis der unteren Grenze des TRR signalisierte bei den stationären Patienten (überwachte Einnahme) innerhalb der Substanzklasse der Diuretika (ohne Torasemid) bei 16,7 %, der β-Blocker bei 29,4 %, der Calciumkanal-Blocker bei 14,8 % und der AT1-Antagonisten bei 25 % fälschlicherweise eine Non-Adhärenz.
Die rein qualitative Urinanalyse zeigte im Falle der β-Blocker Atenolol, Bisoprolol und des Diuretikums HCT aufgrund einer hohen Bioverfügbarkeit, einer langen Halbwertszeit oder einer überwiegend renalen Ausscheidung der Muttersubstanz ein Nachweisfenster über das Dosierungsintervall hinaus, was bedingt, dass einige Patienten fälschlicherweise als adhärent gewertet wurden. Ein anderes Problem zeigte sich bei einigen Patienten, die mit dem AT1-Antagonist Candesartan oder dem Calciumkanal-Blocker Lercanidipin behandelt wurden und die als non-adhärent eingestuft wurden. Eine geringe Bioverfügbarkeit, eine hohe Metabolisierungsrate oder geringe renale Ausscheidung der unveränderten Arzneistoffe lies auf eine mangelhafte Nachweisbarkeit innerhalb des Dosierungsintervalls und damit auf eine eingeschränkte Beurteilbarkeit schließen.
Aus den Untersuchungen ergibt sich, dass es bei Anwendung qualitativer Nachweismethoden aufgrund besonderer Pharmakokinetiken einzelner antihypertensiver Wirkstoffe zur Fehleinschätzung der Adhärenz kommen kann. Die neu entwickelte Methodik in Form einer quantitativen Serumanalyse ist unter Verwendung patientenindividueller Bewertungskriterien bei dieser Fragestellung überlegen.
This paper studies the link between bank recapitalization and welfare in a dynamic production economy. The model features financial frictions because banks benefit of a cost advantage at monitoring firms and face costly equity issuance. The competitive equilibrium outcome is inefficient because agents do not internalize the effects banks’ capitalization over the allocation of capital, its price and, in turn, firms investments. It follows, individual recapitalizations are sub-optimal and bailout policies may benefit social welfare in the long-run. Bailouts improve capital allocation in states where aggregate banks are poorly capitalized, therefore enhancing their market valuation, fostering investments, and stabilizing the economy recovery path.
Market fragmentation and technological advances increasing the speed of trading altered the functioning and stability of global equity limit order markets. Taking market resiliency as an indicator of market quality, we investigate how resilient are trading venues in a high-frequency environment with cross-venue fragmented order flow. Employing a Hawkes process methodology on high-frequency data for FTSE 100 stocks on LSE, a traditional exchange, and on Chi-X, an alternative venue, we find that when liquidity becomes scarce Chi-X is a less resilient venue than LSE with variations existing across stocks and time. In comparison with LSE, Chi-X has more, longer, and severer liquidity shocks. Whereas the vast majority of liquidity droughts on both venues disappear within less than one minute, the recovery is not lasting, as liquidity shocks spiral over the time dimension. Over half of the shocks on both venues are caused by spiralling. Liquidity shocks tend to spiral more on Chi-X than on LSE for large stocks suggesting that the liquidity supply on Chi-X is thinner than on LSE. Finally, a significant amount of liquidity shocks spill over cross-venue providing supporting evidence for the competition for order flow between LSE and Chi-X.
Signal transduction and the regulation of gene expression are fundamental processes in every cell. RNA-binding proteins (RBPs) play a key role in the post-transcriptional modulation of gene expression in response to both internal and external stimuli. However, how signaling pathways regulate the assembly of RBPs with mRNAs remains largely unknown. Here, we summarize observations showing that the formation and composition of messenger ribonucleoprotein particles (mRNPs) is dynamically remodeled in space and time by specific signaling cascades and the resulting post-translational modifications. The integration of signaling events with gene expression is key to the rapid adaptation of cells to environmental changes and stress. Only a combined approach analyzing the signal transduction pathways and the changes in post-transcriptional gene expression they cause will unravel the mechanisms coordinating these important cellular processes.