@article{UeceylerKahnKrameretal.2013, author = {{\"U}{\c{c}}eyler, Nurcan and Kahn, Ann-Kathrin and Kramer, Daniela and Zeller, Daniel and Casanova-Molla, Jordi and Wanner, Christoph and Weidemann, Frank and Katsarava, Zaza and Sommer, Claudia}, title = {Impaired small fiber conduction in patients with Fabry disease: a neurophysiological case-control study}, series = {BMC Neurology}, journal = {BMC Neurology}, doi = {10.1186/1471-2377-13-47}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-96527}, year = {2013}, abstract = {Background Fabry disease is an inborn lysosomal storage disorder which is associated with small fiber neuropathy. We set out to investigate small fiber conduction in Fabry patients using pain-related evoked potentials (PREP). Methods In this case-control study we prospectively studied 76 consecutive Fabry patients for electrical small fiber conduction in correlation with small fiber function and morphology. Data were compared with healthy controls using non-parametric statistical tests. All patients underwent neurological examination and were investigated with pain and depression questionnaires. Small fiber function (quantitative sensory testing, QST), morphology (skin punch biopsy), and electrical conduction (PREP) were assessed and correlated. Patients were stratified for gender and disease severity as reflected by renal function. Results All Fabry patients (31 men, 45 women) had small fiber neuropathy. Men with Fabry disease showed impaired cold (p < 0.01) and warm perception (p < 0.05), while women did not differ from controls. Intraepidermal nerve fiber density (IENFD) was reduced at the lower leg (p < 0.001) and the back (p < 0.05) mainly of men with impaired renal function. When investigating A-delta fiber conduction with PREP, men but not women with Fabry disease had lower amplitudes upon stimulation at face (p < 0.01), hands (p < 0.05), and feet (p < 0.01) compared to controls. PREP amplitudes further decreased with advance in disease severity. PREP amplitudes and warm (p < 0.05) and cold detection thresholds (p < 0.01) at the feet correlated positively in male patients. Conclusion Small fiber conduction is impaired in men with Fabry disease and worsens with advanced disease severity. PREP are well-suited to measure A-delta fiber conduction.}, language = {en} } @phdthesis{Zovko2013, author = {Zovko, Josip}, title = {Die E3-Ubiquitinligase HectD1 reguliert die Stabilit{\"a}t des antiapoptotischen Bcl-2-Familienmitglieds A1}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-87922}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2013}, abstract = {Die Bcl-2-Familienmitglieder A1 und sein humanes Homolog Bfl-1 gew{\"a}hrleisten das {\"U}berleben der Zelle. Gleichzeitig tr{\"a}gt eine Dysregulation der Expression von A1/ Bfl-1 zur Krebsentstehung bei. Die Stabilit{\"a}t von A1/ Bfl-1 wird durch deren Ubiquitinylierung sowie die anschließende proteosomale Degradation gesteuert. Mit Hilfe eines Yeast-Two-Hybrid-Screens wurde die E3-Ubiquitinligase HectD1 als potentieller Interaktionspartner von A1/ Bfl-1 identifiziert. Die Interaktion von A1 und HectD1 des Yeast-Two-Hybrid-Screens konnte in S{\"a}ugerzellen best{\"a}tigt werden. Desweiteren konnte gezeigt werden, dass lediglich 87 Aminos{\"a}uren f{\"u}r eine Interaktion von HectD1 und A1 n{\"o}tig sind. Da membrangebundenes HectD1 zu einer Translokation von zytosolischem A1 an die Zellmembran f{\"u}hrt, kann man davon ausgehen, dass beide Proteine auch in vivo miteinander interagieren. Eine dominant negative HectD1-Mutante schließlich beeinflusst die Ubiqutinylierung von A1 und f{\"u}hrt somit zu dessen Stabilisierung. Diese Daten legen nahe, dass HectD1 ein wichtiger negativer Regulator von A1/ Bfl-1 ist und dass HectD1 f{\"u}r die Regulierung der A1/ Bfl-1-Proteinmenge in (Krebs)zellen sehr wichtig ist.}, subject = {Zelltod}, language = {de} } @article{ZhaoZhangBhuripanyoetal.2013, author = {Zhao, Bo and Zhang, Keya and Bhuripanyo, Karan and Choi, Chan Hee J. and Villhauer, Eric B. and Li, Heng and Zheng, Ning and Kiyokawa, Hiroaki and Schindelin, Hermann and Yin, Jun}, title = {Profiling the Cross Reactivity of Ubiquitin with the Nedd8 Activating Enzyme by Phage Display}, series = {PLoS ONE}, volume = {8}, journal = {PLoS ONE}, number = {e70312}, issn = {1932-6203}, doi = {10.1371/journal.pone.0070312}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-128479}, year = {2013}, abstract = {The C-terminal peptides of ubiquitin (UB) and UB-like proteins (UBLs) play a key role in their recognition by the specific activating enzymes (E1s) to launch their transfer through the respective enzymatic cascades thus modifying cellular proteins. UB and Nedd8, a UBL regulating the activity of cullin-RING UB ligases, only differ by one residue at their C-termini; yet each has its specific E1 for the activation reaction. It has been reported recently that UAE can cross react with Nedd8 to enable its passage through the UB transfer cascade for protein neddylation. To elucidate differences in UB recognition by UAE and NAE, we carried out phage selection of a UB library with randomized C-terminal sequences based on the catalytic formation of UB similar to NAE thioester conjugates. Our results confirmed the previous finding that residue 72 of UB plays a "gate-keeping" role in E1 selectivity. We also found that diverse sequences flanking residue 72 at the UB C-terminus can be accommodated by NAE for activation. Furthermore heptameric peptides derived from the C-terminal sequences of UB variants selected for NAE activation can function as mimics of Nedd8 to form thioester conjugates with NAE and the downstream E2 enzyme Ubc12 in the Nedd8 transfer cascade. Once the peptides are charged onto the cascade enzymes, the full-length Nedd8 protein is effectively blocked from passing through the cascade for the critical modification of cullin. We have thus identified a new class of inhibitors of protein neddylation based on the profiles of the UB C-terminal sequences recognized by NAE.}, language = {en} } @article{ZellerMuellerGutberletetal.2013, author = {Zeller, Mario and M{\"u}ller, Alexander and Gutberlet, Marcel and Nichols, Thomas and Hahn, Dietbert and K{\"o}stler, Herbert and Bartsch, Andreas J.}, title = {Boosting BOLD fMRI by K-Space Density Weighted Echo Planar Imaging}, series = {PLoS ONE}, journal = {PLoS ONE}, doi = {10.1371/journal.pone.0074501}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-97233}, year = {2013}, abstract = {Functional magnetic resonance imaging (fMRI) has become a powerful and influential method to non-invasively study neuronal brain activity. For this purpose, the blood oxygenation level-dependent (BOLD) effect is most widely used. T2* weighted echo planar imaging (EPI) is BOLD sensitive and the prevailing fMRI acquisition technique. Here, we present an alternative to its standard Cartesian recordings, i.e. k-space density weighted EPI, which is expected to increase the signal-to-noise ratio in fMRI data. Based on in vitro and in vivo pilot measurements, we show that fMRI by k-space density weighted EPI is feasible and that this new acquisition technique in fact boosted spatial and temporal SNR as well as the detection of local fMRI activations. Spatial resolution, spatial response function and echo time were identical for density weighted and conventional Cartesian EPI. The signal-to-noise ratio gain of density weighting can improve activation detection and has the potential to further increase the sensitivity of fMRI investigations.}, language = {en} } @phdthesis{Zeller2013, author = {Zeller, Mario}, title = {Dichtegewichtete Magnetresonanz-Bildgebung mit Multi-Echo-Sequenzen}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-84142}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2013}, abstract = {Das Signal-zu-Rausch-Verh{\"a}ltnis (SNR) stellt bei modernen Bildgebungstechniken in der Magnetresonanz-Tomographie heutzutage oftmals die entscheidende Limitation dar. Eine Verbesserung durch Modifikation der Hardware ist kostspielig und f{\"u}hrt meistens zu einer Verst{\"a}rkung anderer Probleme, wie zum Beispiel erh{\"o}hte Energiedeposition ins Gewebe. Im Gegensatz dazu ist Dichtegewichtung eine Methode, die eine SNR-Erh{\"o}hung durch Modifikation der Aufnahmetechnik erm{\"o}glicht. In der MR-Bildgebung erfolgt oftmals eine retrospektive Filterung des aufgenommenen Signalverlaufs, beispielsweise zur Artefaktreduktion. Damit einhergehend findet eine Ver{\"a}nderung der Modulationstransferfunktion (MTF) bzw. ihrer Fouriertransformierten, der r{\"a}umlichen Antwortfunktion (SRF), statt. Optimales SNR wird nach dem Matched Filter-Theorem erzielt, wenn die nachtr{\"a}gliche Filterung dem aufgenommenen Signalverlauf proportional ist. Dies steht dem Ziel der Artefaktreduktion entgegen. Bei Dichtegewichtung steht durch nicht-kartesische Abtastung des k-Raums mit der k-Raum-Dichte ein zus{\"a}tzlicher Freiheitsgrad zur Verf{\"u}gung. Dieser erm{\"o}glicht es, im Falle eines konstanten Signalverlaufs eine gew{\"u}nschte MTF ohne Filterung zu erreichen. Bei ver{\"a}nderlichem Signalverlauf kann ein SNR Matched Filter angewendet werden, dessen negative Einfl{\"u}sse auf die MTF durch Dichtegewichtung kompensiert werden. Somit erm{\"o}glicht Dichtegewichtung eine vorgegebene MTF und gleichzeitig ein optimales SNR. In der vorliegenden Arbeit wurde Dichtegewichtung erstmals bei den schnellen Multi-Echo-Sequenzen Turbo-Spin-Echo und Echoplanar-Bildgebung (EPI) angewendet. Im Gegensatz zu bisherigen Implementierungen muss hier der Signalabfall durch T2- bzw. T2*-Relaxation ber{\"u}cksichtigt werden. Dies f{\"u}hrt dazu, dass eine prospektiv berechnete dichtegewichtete Verteilung nur bei einer Relaxationszeit optimal ist. Bei Geweben mit abweichenden Relaxationszeiten k{\"o}nnen sich wie auch bei den kartesischen Varianten dieser Sequenzen {\"A}nderungen an SRF und SNR ergeben. Bei dichtegewichteter Turbo-Spin-Echo-Bildgebung des Gehirns konnte mit den gew{\"a}hlten Sequenzparametern ein SNR-Vorteil von 43 \% gegen{\"u}ber der kartesischen Variante erzielt werden. Die Akquisition wurde dabei auf die T2-Relaxationszeit von weißer Substanz optimiert. Da die meisten Gewebe im Gehirn eine {\"a}hnliche Relaxationszeit aufweisen, blieb der visuelle Gesamteindruck identisch zur kartesischen Bildgebung. Der SNR-Gewinn konnte in der dichtegewichteten Implementierung zur Messzeithalbierung genutzt werden. Dichtegewichtete EPI weist eine hohe Anf{\"a}lligkeit f{\"u}r geometrische Verzerrungen, welche durch Inhomogenit{\"a}ten des Hauptmagnetfeldes verursacht werden, auf. Die Verzerrungen konnten erfolgreich mit einer Conjugate Phase-Methode korrigiert werden. Dazu muss die r{\"a}umliche Verteilung der Feldinhomogenit{\"a}ten bekannt sein. Dazu ist zus{\"a}tzlich zur eigentlichen EPI-Aufnahme die zeitaufwendige Aufnahme einer sogenannten Fieldmap erforderlich. Im Rahmen dieser Arbeit konnte eine Methode entwickelt werden, welche die zur Erlangung einer Fieldmap notwendige Aufnahmedauer auf wenige Sekunden reduziert. Bei dieser Art der Fieldmap-Aufnahme m{\"u}ssen jedoch durch Atmung hervorgerufene Effekte auf die Bildphase ber{\"u}cksichtigt werden. Die Fieldmap-Genauigkeit kann durch Aufnahme unter Atempause, Mittelung oder retrospektiver Phasenkorrektur erh{\"o}ht werden. F{\"u}r die gew{\"a}hlten EPI-Sequenzparameter wurde mit Dichtegewichtung gegen{\"u}ber der kartesischen Variante ein SNR-Gewinn von 14 \% erzielt. Anhand einer funktionellen MRT (fMRI)-Fingertapping-Studie konnte demonstriert werden, dass die SNR-Steigerung auch zu einer signifikant erh{\"o}hten Aktivierungsdetektion in Teilen der Hirnareale f{\"u}hrt, die bei der Fingerbewegung involviert sind. Die Verwendung von zus{\"a}tzlicher EPI-Phasenkorrektur und iterativer Optimierung der dichtegewichteten k-Raum-Abtastung f{\"u}hrt zu weiteren Verbesserungen der dichtegewichteten Bildgebung mit Multi-Echo-Sequenzen.}, subject = {Kernspintomografie}, language = {de} } @phdthesis{Zeeb2013, author = {Zeeb, Steffen}, title = {Chaos Synchronization in Time-Delayed Coupled Networks}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-78966}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2013}, abstract = {Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Untersuchung verschiedener Aspekte der Chaos Synchronisation von Netzwerken mit zeitverz{\"o}gerten Kopplungen. Ein Netzwerk aus identischen chaotischen Einheiten kann vollst{\"a}ndig und isochron synchronisieren, auch wenn der Signalaustausch einer starken Zeitverz{\"o}gerung unterliegt. Im ersten Teil der Arbeit werden Systeme mit mehreren Zeitverz{\"o}gerungen betrachtet. Dabei erstrecken sich die verschiedenen Zeitverz{\"o}gerungen jeweils {\"u}ber einen weiten Bereich an Gr{\"o}ßenordnungen. Es wird gezeigt, dass diese Zeitverz{\"o}gerungen im Lyapunov Spektrum des Systems auftreten; verschiedene Teile des Spektrums skalieren jeweils mit einer der Zeitverz{\"o}gerungen. Anhand des Skalierungsverhaltens des maximalen Lyapunov Exponenten k{\"o}nnen verschiedene Arten von Chaos definiert werden. Diese bestimmen die Synchronisationseigenschaften eines Netzwerkes und werden insbesondere wichtig bei hierarchischen Netzwerken, d.h. bei Netzwerken bestehend aus Unternetzwerken, bei welchen Signale innerhalb des Unternetzwerkes auf einer anderen Zeitskala ausgetauscht werden als zwischen verschiedenen Unternetzwerken. F{\"u}r ein solches System kann sowohl vollst{\"a}ndige als auch Unternetzwerksynchronisation auftreten. Skaliert der maximale Lyapunov Exponent mit der k{\"u}rzeren Zeitverz{\"o}gerung des Unternetzwerkes dann k{\"o}nnen nur die Elemente des Unternetzwerkes synchronisieren. Skaliert der maximale Lyapunov Exponent allerdings mit der l{\"a}ngeren Zeitverz{\"o}gerung kann das komplette Netzwerk vollst{\"a}ndig synchronisieren. Dies wird analytisch f{\"u}r die Bernoulli Abbildung und numerisch f{\"u}r die Zelt Abbildung gezeigt. Der zweite Teil befasst sich mit der Attraktordimension und ihrer {\"A}nderung am {\"U}bergang zur vollst{\"a}ndiger Chaos Synchronisation. Aus dem Lyapunov Spektrum des Systems wird die Kaplan-Yorke Dimension berechnet und es wird gezeigt, dass diese am Synchronisations{\"u}bergang aus physikalischen Gr{\"u}nden einen Sprung haben muss. Aus der Zeitreihe der Dynamik des Systems wird die Korrelationsdimension bestimmt und anschließend mit der Kaplan-Yorke Dimension verglichen. F{\"u}r Bernoulli Systeme finden wir in der Tat eine Diskontinuit{\"a}t in der Korrelationsdimension. Die St{\"a}rke des Sprungs der Kaplan-Yorke Dimension wird f{\"u}r ein Netzwerk aus Bernoulli Einheiten als Funktion der Netzwerkgr{\"o}ße berechnet. Desweiteren wird das Skalierungsverhalten der Kaplan-Yorke Dimension sowie der Kolmogoroventropie in Abh{\"a}ngigkeit der Systemgr{\"o}ße und der Zeitverz{\"o}gerung untersucht. Zu guter Letzt wird eine Verstimmung der Einheiten, d.h., ein "parameter mismatch", eingef{\"u}hrt und analysiert wie diese das Verhalten der Attraktordimension {\"a}ndert. Im dritten und letzten Teil wird die lineare Antwort eines synchronisierten chaotischen Systems auf eine kleine externe St{\"o}rung untersucht. Diese St{\"o}rung bewirkt eine Abweichung der Einheiten vom perfekt synchronisierten Zustand. Die Verteilung der Abst{\"a}nde zwischen zwei Einheiten dient als Maß f{\"u}r die lineare Antwort des Systems. Diese Verteilung sowie ihre Momente werden numerisch und f{\"u}r Spezialf{\"a}lle auch analytisch berechnet. Wir finden, dass im synchronisierten Zustand, in Abh{\"a}ngigkeit der Parameter des Systems, Verteilungen auftreten k{\"o}nnen die einem Potenzgesetz gehorchen und dessen Momente divergieren. Als weiteres Maß f{\"u}r die lineare Antwort wird die Bit Error Rate einer {\"u}bermittelten bin{\"a}ren Nachricht verwendet. The Bit Error Rate ist durch ein Integral {\"u}ber die Verteilung der Abst{\"a}nde gegeben. In dieser Arbeit wird sie vorwiegend numerisch untersucht und wir finden ein komplexes, nicht monotones Verhalten als Funktion der Kopplungsst{\"a}rke. F{\"u}r Spezialf{\"a}lle weist die Bit Error Rate eine "devil's staircase" auf, welche mit einer fraktalen Struktur in der Verteilung der Abst{\"a}nde verkn{\"u}pft ist. Die lineare Antwort des Systems auf eine harmonische St{\"o}rung wird ebenfalls untersucht. Es treten Resonanzen auf, welche in Abh{\"a}ngigkeit von der Zeitverz{\"o}gerung unterdr{\"u}ckt oder verst{\"a}rkt werden. Eine bi-direktional gekoppelte Kette aus drei Einheiten kann eine St{\"o}rung vollst{\"a}ndig heraus filtern, so dass die Bit Error Rate und auch das zweite Moment verschwinden.}, subject = {Chaostheorie}, language = {en} } @phdthesis{Zavaglia2013, author = {Zavaglia, Pier Paolo}, title = {Diagnostische Validierung und prognostische Relevanz eines ambulanten Schlafapnoescreenings bei Patienten mit systolischer Herzinsuffizienz}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-92349}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2013}, abstract = {Hintergrund: Die Schlafbezogene Atmungsst{\"o}rung (SBAS) ist eine h{\"a}ufige Komorbidit{\"a}t der systolischen Herzinsuffizienz und mit einer k{\"u}rzeren Lebenserwartung assoziiert. Es steht derzeit eine Vielzahl einfacher ambulanter SBAS-Screening-Ger{\"a}te zur Verf{\"u}gung. Keines davon wurde jedoch bisher f{\"u}r Patienten mit chronischer systolischer Herzinsuffizienz validiert. Fragestellung: Die vorliegende Untersuchung diente der Pr{\"u}fung eines einfachen ambulanten SBAS-Screenings hinsichtlich diagnostischer Trennsch{\"a}rfe und prognostischer Relevanz f{\"u}r Patienten mit systolischer Herzinsuffizienz. Methoden: Bei Patienten mit symptomatischer systolischer Herzinsuffizienz (linksventrikul{\"a}re Ejektionsfraktion (LVEF) < 45\%, NYHA ≥ II) wurden n{\"a}chtlicher Atemfluss, Pulsfrequenz und Sauerstoffs{\"a}ttigung mit dem ApneaLinkTM (Fa. ResMed) ambulant aufgezeichnet. Hieraus werden der Apnoe-/Hypopnoe-Index (AHI) sowie der Ents{\"a}ttigungsindex (ODI) berechnet. Die Ergebnisse wurden der Diagnose des Schlafmediziners anhand einer PSG als g{\"u}ltigem Goldstandard der SBAS-Diagnostik gegen{\"u}bergestellt. Der {\"U}berlebensstatus wurde bei allen Patienten durch ambulante bzw. telefonische Nachuntersuchungen erfasst. Mittels ROC-Analysen wurden diagnostische und durch Cox-Regressionen prognostische Schwellenwerte des SBAS-Screenings ermittelt. Ergebnisse: Insgesamt wurden 131 Patienten eingeschlossen: das mittlere Alter lag bei 68±13 Jahren, 110 Patienten (84\%) waren m{\"a}nnlich, 53 Patienten (41\%) hatten ein NYHA-Stadium ≥3, die mittlere LVEF lag bei 34\%. Bei 69 Patienten (53\%) konnte eine PSG durchgef{\"u}hrt werden, welche bei 55 Patienten (80\%) eine SBAS diagnostizierte. Bei 38 Patienten (55\%) lag eine mind. mittelgradige, therapiepflichtige SBAS vor. In ROC-Analysen f{\"u}r ein mind. mittelgradige SBAS ergaben sich AUCs von 0.77; 0.82; 0.81; 0,79 und 0,82 f{\"u}r AHI; ODI; (AHI+ODI)/2; (2xAHI+ODI)/3 und (AHI+2xODI)/3. Die gr{\"o}ßtm{\"o}gliche Spezifit{\"a}t (0,90) und Sensitivit{\"a}t (0,66) f{\"u}r die Diagnose einer Therapiepflichtigen SBAS lab bei einem cut-off von (AHI+2xODI)/3 ≥ 21/h. Die mediane Follow-up Zeit der Studie lag bei 23 (18; 27) Monaten; es starben 21 Patienten (16\%). Es fand sich eine positive Korrelation zwischen (AHI+2xODI)/3 und Mortalit{\"a}tsrate. Bereits f{\"u}r den (AHI+2xODI)/3 ≥9/h war die Mortalit{\"a}t signifikant erh{\"o}ht (3,55 (95\%CI: 1.04-12.13) p=0,04). Schlussfolgerung: Eine therapiepflichtige SBAS l{\"a}sst durch ein ambulantes Screening zuverl{\"a}ssig diagnostizieren. Dabei ist der ODI dem AHI {\"u}berlegen. F{\"u}r die bestm{\"o}gliche diagnostische Trennsch{\"a}rfe empfehlen wir einen (AHI+2xODI)/3 von 21/h heranzuziehen, wobei bereits ein Wert von 9/h prognostisch relevant ist, so dass bei Patienten mit einem (AHI+2xODI)/3 von 9-20/h zwar auf eine schlafmedizinische Untersuchung verzichtet werden kann, eine engmaschige kardiologische Kontrolle inklusive wiederholten Screenings jedoch unabdingbar bleibt.}, subject = {Herzinsuffizienz}, language = {de} } @phdthesis{Zarzycki2013, author = {Zarzycki, Bartosz}, title = {Element-Element Bindungsaktivierung an [Ni(iPr2Im)2] und [(η5-C5H5)Co(iPr2Im)]}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-77195}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2013}, abstract = {Die vorliegende Dissertation behandelt zum einen die mechanistischen Details von Bindungsaktivierungs-Reaktionen an Disauerstoff und weißem Phosphor mit den Komplexfragmenten 1[Ni(iPr2Im)2] und 3[(η5-C5H5)Co(iPr2Im)] und zum anderen die Regioselektivit{\"a}t von oxidativen Insertionsreaktionen des 1[Ni(iPr2Im)2]-Komplexfragments in C-X-Bindungen substituierter Fluoraromaten (X = F, OCH3, CN, H).}, subject = {Heterocyclische Carbene <-N>}, language = {de} } @phdthesis{Zancolli2013, author = {Zancolli, Giulia}, title = {Amphibian diversity along the slope of Mount Kilimanjaro: from species to genes}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-91792}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2013}, abstract = {1. Since the early nineteenth century describing (and understanding) patterns of distribution of biodiversity across the Earth has represented one of the most significant intellectual challenges to ecologists and biogeographers. Among the most striking patterns of species richness are: the latitudinal and elevational gradients, with peaks in number of species at low latitudes and somewhere at mid altitudes, although other patterns, e.g. declines with increasing elevation, are often observed. Even in highly diverse tropical regions, species richness is not evenly distributed but there are "hotspots" of biodiversity where an exceptional number of species, especially endemics, are concentrated. Unfortunately, such areas are also experiencing dramatic loss of habitat. Among vertebrate taxa, amphibians are facing the most alarming number of extinctions. Habitat destruction, pollution and emergence of infectious diseases such as chytridiomycosis, are causing worldwide population declines. Responses to these drivers can be multidirectional and subtle, i.e. they may not be captured at the species but at the genetic level. Moreover, present patterns of diversity can result from the influence of past geological, climatic and environmental changes. In this study, I used a multidisciplinary and multilevel approach to understand how and to which extent the landscape influences amphibian diversity. Mount Kilimanjaro is an exceptional tropical region where the landscape is rapidly evolving due to land use changes; additionally, there is a broad lack of knowledge of its amphibian fauna. During two rainy seasons in 2011, I recorded anurans from the foothills to 3500 m altitude; in addition, I focused on two river frog species and collected tissue samples for genetic analysis and swabs for detection of chytridiomycosis, the deadly disease caused by Batrachochytrium dendrobatidis (Bd). 2. I analyzed how species richness and composition change with increasing elevation and anthropogenic disturbance. In order to disentangle the observed patterns of species diversity and distribution, I incorporated inferences from historical biogeography and compared the assemblage of Mt. Kilimanjaro and Mt. Meru (both recent volcanoes) with those of the older Eastern Arc Mountains. Species richness decreased with elevation and locally increased in presence of water bodies, but I did not detect effects of either anthropogenic disturbance or vegetation structure on species richness and composition. Moreover, I found a surprisingly low number of forest species. Historical events seem to underlie the current pattern of species distribution; the young age of Mt. Kilimanjaro and the complex biogeographic processes which occurred in East Africa during the last 20 million years prevented montane forest frogs from colonizing the volcano. 3. I focused on the genetic level of biodiversity and investigated how the landscape, i.e. elevation, topographic relief and land cover, influence genetic variation, population structure and gene flow of two ecologically similar and closely related river frog species, namely Amietia angolensis and Amietia wittei. I detected greater genetic differentiation among populations in the highland species (A. wittei) and higher genetic variation in the lowland species (A. angolensis), although genetic diversity was not significantly correlated with elevation. Importantly, human settlements seemed to restrict gene flow in A. angolensis, whereas steep slopes were positively correlated with gene flow in A. wittei. This results show that even ecologically similar species can respond differently to landscape processes and that the spatial configuration of topographic features combined with species-specific biological attributes can affect dispersal and gene flow in disparate ways. 4. River frogs of the genus Amietia seem to be particularly susceptible to chytridiomycosis, showing the highest pathogen load in Kenya and other African countries. In the last study, I collected swab samples from larvae of A. angolensis and A. wittei for Bd detection. Both species resulted Bd-positive. The presence of Bd on Mt. Kilimanjaro has serious implication. For instance, Bd can be transported by footwear of hikers from contaminated water and soil. Tourists visiting Mt. Kilimanjaro may translocate Bd zoospores to other areas such as the nearby Eastern Arc Mts. where endemic and vulnerable species may still be na{\"i}ve to the fungus and thus suffer of population declines. 5. My study significantly contributed to the knowledge of the amphibian fauna of Mt. Kilimanjaro and of East Africa in general, and it represents a valuable tool for future conservation actions and measures. Finally, it highlights the importance of using a multidisciplinary (i.e. community ecology, historical biogeography, landscape genetics, disease ecology) and multilevel (i.e. community, species, population, gene) approach to disentangle patterns of biodiversity.}, subject = {Kilimandscharo}, language = {en} } @article{ZahnleiterUebeEkicietal.2013, author = {Zahnleiter, Diana and Uebe, Steffen and Ekici, Arif B. and Hoyer, Juliane and Wiesener, Antje and Wieczorek, Dagmar and Kunstmann, Erdmute and Reis, Andr{\´e} and Doerr, Helmuth-Guenther and Rauch, Anita and Thiel, Christian T.}, title = {Rare Copy Number Variants Are a Common Cause of Short Stature}, series = {PLoS Genetics}, volume = {9}, journal = {PLoS Genetics}, number = {3}, issn = {1553-7404}, doi = {10.1371/journal.pgen.1003365}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-127645}, pages = {e1003365}, year = {2013}, abstract = {Human growth has an estimated heritability of about 80\%-90\%. Nevertheless, the underlying cause of shortness of stature remains unknown in the majority of individuals. Genome-wide association studies (GWAS) showed that both common single nucleotide polymorphisms and copy number variants (CNVs) contribute to height variation under a polygenic model, although explaining only a small fraction of overall genetic variability in the general population. Under the hypothesis that severe forms of growth retardation might also be caused by major gene effects, we searched for rare CNVs in 200 families, 92 sporadic and 108 familial, with idiopathic short stature compared to 820 control individuals. Although similar in number, patients had overall significantly larger CNVs \((p-value <1 x 10^{-7})\). In a gene-based analysis of all non-polymorphic CNVs >50 kb for gene function, tissue expression, and murine knock-out phenotypes, we identified 10 duplications and 10 deletions ranging in size from 109 kb to 14 Mb, of which 7 were de novo (p < 0.03) and 13 inherited from the likewise affected parent but absent in controls. Patients with these likely disease causing 20 CNVs were smaller than the remaining group (p < 0.01). Eleven (55\%) of these CNVs either overlapped with known microaberration syndromes associated with short stature or contained GWAS loci for height. Haploinsufficiency (HI) score and further expression profiling suggested dosage sensitivity of major growth-related genes at these loci. Overall 10\% of patients carried a disease-causing CNV indicating that, like in neurodevelopmental disorders, rare CNVs are a frequent cause of severe growth retardation.}, language = {en} }