@article{JonesHuangHedrichetal.2022,
  author    = {Jones, Jeffrey J. and Huang, Shouguang and Hedrich, Rainer and Geilfus, Christoph-Martin and Roelfsema, M. Rob G.},
  title     = {The green light gap: a window of opportunity for optogenetic control of stomatal movement},
  series = {New Phytologist},
  volume    = {236},
  journal   = {New Phytologist},
  number    = {4},
  doi       = {10.1111/nph.18451},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-293724},
  pages     = {1237 -- 1244},
  year      = {2022},
  abstract  = {Green plants are equipped with photoreceptors that are capable of sensing radiation in the ultraviolet-to-blue and the red-to-far-red parts of the light spectrum. However, plant cells are not particularly sensitive to green light (GL), and light which lies within this part of the spectrum does not efficiently trigger the opening of stomatal pores. Here, we discuss the current knowledge of stomatal responses to light, which are either provoked via photosynthetically active radiation or by specific blue light (BL) signaling pathways. The limited impact of GL on stomatal movements provides a unique option to use this light quality to control optogenetic tools. Recently, several of these tools have been optimized for use in plant biological research, either to control gene expression, or to provoke ion fluxes. Initial studies with the BL-activated potassium channel BLINK1 showed that this tool can speed up stomatal movements. Moreover, the GL-sensitive anion channel GtACR1 can induce stomatal closure, even at conditions that provoke stomatal opening in wild-type plants. Given that crop plants in controlled-environment agriculture and horticulture are often cultivated with artificial light sources (i.e. a combination of blue and red light from light-emitting diodes), GL signals can be used as a remote-control signal that controls stomatal transpiration and water consumption.},
  language  = {en}
}
@article{SchaeferFriedrichJorgensenetal.2018,
  author    = {Sch{\"a}fer, Nadine and Friedrich, Maximilian and J{\o}rgensen, Morten Egevang and Kollert, Sina and Koepsell, Hermann and Wischmeyer, Erhard and Lesch, Klaus-Peter and Geiger, Dietmar and D{\"o}ring, Frank},
  title     = {Functional analysis of a triplet deletion in the gene encoding the sodium glucose transporter 3, a potential risk factor for ADHD},
  series = {PLoS ONE},
  volume    = {13},
  journal   = {PLoS ONE},
  number    = {10},
  doi       = {10.1371/journal.pone.0205109},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-176495},
  pages     = {e0205109},
  year      = {2018},
  abstract  = {Sodium-glucose transporters (SGLT) belong to the solute carrier 5 family, which is characterized by sodium dependent transport of sugars and other solutes. In contrast, the human SGLT3 (hSGLT3) isoform, encoded by SLC5A4, acts as a glucose sensor that does not transport sugar but induces membrane depolarization by Na\(^{+}\) currents upon ligand binding. Whole-exome sequencing (WES) of several extended pedigrees with high density of attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD) identified a triplet ATG deletion in SLC5A4 leading to a single amino acid loss (ΔM500) in the hSGLT3 protein imperfectly co-segregating with the clinical phenotype of ADHD. Since mutations in homologous domains of hSGLT1 and hSGLT2 were found to affect intestinal and renal function, respectively, we analyzed the functional properties of hSGLT3[wt] and [ΔM500] by voltage clamp and current clamp recordings from cRNA-injected Xenopus laevis oocytes. The cation conductance of hSGLT3[wt] was activated by application of glucose or the specific agonist 1-desoxynojirimycin (DNJ) as revealed by inward currents in the voltage clamp configuration and cell depolarization in the current clamp mode. Almost no currents and changes in membrane potential were observed when glucose or DNJ were applied to hSGLT3[ΔM500]-injected oocytes, demonstrating a loss of function by this amino acid deletion in hSGLT3. To monitor membrane targeting of wt and mutant hSGLT3, fusion constructs with YFP were generated, heterologously expressed in Xenopus laevis oocytes and analyzed for membrane fluorescence by confocal microscopy. In comparison to hSGLT3[wt] the fluorescent signal of mutant [ΔM500] was reduced by 43\% indicating that the mutant phenotype might mainly result from inaccurate membrane targeting. As revealed by homology modeling, residue M500 is located in TM11 suggesting that in addition to the core structure (TM1-TM10) of the transporter, the surrounding TMs are equally crucial for transport/sensor function. In conclusion, our findings indicate that the deletion [ΔM500] in hSGLT3 inhibits membrane targeting and thus largely disrupts glucose-induced sodium conductance, which may, in interaction with other ADHD risk-related gene variants, influence the risk for ADHD in deletion carriers.},
  language  = {en}
}
@article{OttDorschFraunholzetal.2015,
  author    = {Ott, Christine and Dorsch, Eva and Fraunholz, Martin and Straub, Sebastian and Kozjak-Pavlovic, Vera},
  title     = {Detailed Analysis of the Human Mitochondrial Contact Site Complex Indicate a Hierarchy of Subunits},
  series = {PLoS One},
  volume    = {10},
  journal   = {PLoS One},
  number    = {3},
  doi       = {10.1371/journal.pone.0120213},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-125347},
  pages     = {e0120213},
  year      = {2015},
  abstract  = {Mitochondrial inner membrane folds into cristae, which significantly increase its surface and are important for mitochondrial function. The stability of cristae depends on the mitochondrial contact site (MICOS) complex. In human mitochondria, the inner membrane MICOS complex interacts with the outer membrane sorting and assembly machinery (SAM) complex, to form the mitochondrial intermembrane space bridging complex (MIB). We have created knockdown cell lines of most of the MICOS and MIB components and have used them to study the importance of the individual subunits for the cristae formation and complex stability. We show that the most important subunits of the MIB complex in human mitochondria are Mic60/Mitofilin, Mic19/CHCHD3 and an outer membrane component Sam50. We provide additional proof that ApoO indeed is a subunit of the MICOS and MIB complexes and propose the name Mic23 for this protein. According to our results, Mic25/CHCHD6, Mic27/ApoOL and Mic23/ApoO appear to be periphery subunits of the MICOS complex, because their depletion does not affect cristae morphology or stability of other components.},
  language  = {en}
}
@article{BenzMaierBaueretal.2014,
  author    = {Benz, Roland and Maier, Elke and Bauer, Susanne and Ludwig, Albrecht},
  title     = {The Deletion of Several Amino Acid Stretches of Escherichia coli Alpha-Hemolysin (HlyA) Suggests That the Channel-Forming Domain Contains Beta-Strands},
  series = {PLOS ONE},
  volume    = {9},
  journal   = {PLOS ONE},
  number    = {12},
  issn      = {1932-6203},
  doi       = {10.1371/journal.pone.0112248},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-118115},
  pages     = {e112248},
  year      = {2014},
  abstract  = {Escherichia coli α-hemolysin (HlyA) is a pore-forming protein of 110 kDa belonging to the family of RTX toxins. A hydrophobic region between the amino acid residues 238 and 410 in the N-terminal half of HlyA has previously been suggested to form hydrophobic and/or amphipathic α-helices and has been shown to be important for hemolytic activity and pore formation in biological and artificial membranes. The structure of the HlyA transmembrane channel is, however, largely unknown. For further investigation of the channel structure, we deleted in HlyA different stretches of amino acids that could form amphipathic β-strands according to secondary structure predictions (residues 71-110, 158-167, 180-203, and 264-286). These deletions resulted in HlyA mutants with strongly reduced hemolytic activity. Lipid bilayer measurements demonstrated that HlyAΔ71-110 and HlyAΔ264-286 formed channels with much smaller single-channel conductance than wildtype HlyA, whereas their channel-forming activity was virtually as high as that of the wildtype toxin. HlyAΔ158-167 and HlyAΔ180-203 were unable to form defined channels in lipid bilayers. Calculations based on the single-channel data indicated that the channels generated by HlyAΔ71-110 and HlyAΔ264-286 had a smaller size (diameter about 1.4 to 1.8 nm) than wildtype HlyA channels (diameter about 2.0 to 2.6 nm), suggesting that in these mutants part of the channel-forming domain was removed. Osmotic protection experiments with erythrocytes confirmed that HlyA, HlyAΔ71-110, and HlyAΔ264-286 form defined transmembrane pores and suggested channel diameters that largely agreed with those estimated from the single-channel data. Taken together, these results suggest that the channel-forming domain of HlyA might contain β-strands, possibly in addition to α-helical structures.},
  language  = {en}
}
@article{BeitzingerBronnhuberDuschaetal.2013,
  author    = {Beitzinger, Christoph and Bronnhuber, Annika and Duscha, Kerstin and Riedl, Zsuzsanna and Huber-Lang, Markus and Benz, Roland and Hajos, Gy{\"o}rgy and Barth, Holger},
  title     = {Designed Azolopyridinium Salts Block Protective Antigen Pores In Vitro and Protect Cells from Anthrax Toxin},
  series = {PLoS ONE},
  volume    = {8},
  journal   = {PLoS ONE},
  number    = {6},
  doi       = {10.1371/journal.pone.0066099},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-130097},
  pages     = {e66099},
  year      = {2013},
  abstract  = {Background Several intracellular acting bacterial protein toxins of the AB-type, which are known to enter cells by endocytosis, are shown to produce channels. This holds true for protective antigen (PA), the binding component of the tripartite anthrax-toxin of Bacillus anthracis. Evidence has been presented that translocation of the enzymatic components of anthrax-toxin across the endosomal membrane of target cells and channel formation by the heptameric/octameric \(PA_{63}\) binding/translocation component are related phenomena. Chloroquine and some 4-aminoquinolones, known as potent drugs against Plasmodium falciparium infection of humans, block efficiently the \(PA_{63}\)-channel in a dose dependent way. Methodology/Principal Findings Here we demonstrate that related positively charged heterocyclic azolopyridinium salts block the \(PA_{63}\)-channel in the µM range, when both, inhibitor and \(PA_{63}\) are added to the same side of the membrane, the cis-side, which corresponds to the lumen of acidified endosomal vesicles of target cells. Noise-analysis allowed the study of the kinetics of the plug formation by the heterocycles. In vivo experiments using J774A.1 macrophages demonstrated that the inhibitors of \(PA_{63}\)-channel function also efficiently block intoxication of the cells by the combination lethal factor and \(PA_{63}\) in the same concentration range as they block the channels in vitro. Conclusions/Significance These results strongly argue in favor of a transport of lethal factor through the \(PA_{63}\)-channel and suggest that the heterocycles used in this study could represent attractive candidates for development of novel therapeutic strategies against anthrax.},
  language  = {en}
}
@article{AbdaliBarthNorouzyetal.2013,
  author    = {Abdali, Narges and Barth, Enrico and Norouzy, Amir and Schulz, Robert and Nau, Werner M. and Kleinekathofer, Ulrich and Tauch, Andreas and Benz, Roland},
  title     = {Corynebacterium jeikeium jk0268 Constitutes for the 40 Amino Acid Long PorACj, Which Forms a Homooligomeric and Anion- Selective Cell Wall Channel},
  series = {PLoS ONE},
  volume    = {8},
  journal   = {PLoS ONE},
  number    = {10},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-129989},
  pages     = {e75651},
  year      = {2013},
  abstract  = {Corynebacterium jeikeium, a resident of human skin, is often associated with multidrug resistant nosocomial infections in immunodepressed patients. C. jeikeium K411 belongs to mycolic acid-containing actinomycetes, the mycolata and contains a channel-forming protein as judged from reconstitution experiments with artificial lipid bilayer experiments. The channel-forming protein was present in detergent treated cell walls and in extracts of whole cells using organic solvents. A gene coding for a 40 amino acid long polypeptide possibly responsible for the pore-forming activity was identified in the known genome of C. jeikeium by its similar chromosomal localization to known porH and porA genes of other Corynebacterium strains. The gene jk0268 was expressed in a porin deficient Corynebacterium glutamicum strain. For purification temporarily histidine-tailed or with a GST-tag at the N-terminus, the homogeneous protein caused channel-forming activity with an average conductance of 1.25 nS in 1M KCl identical to the channels formed by the detergent extracts. Zero-current membrane potential measurements of the voltage dependent channel implied selectivity for anions. This preference is according to single-channel analysis caused by some excess of cationic charges located in the channel lumen formed by oligomeric alpha-helical wheels. The channel has a suggested diameter of 1.4 nm as judged from the permeability of different sized hydrated anions using the Renkin correction factor. Surprisingly, the genome of C. jeikeium contained only one gene coding for a cell wall channel of the PorA/PorH type found in other Corynebacterium species. The possible evolutionary relationship between the heterooligomeric channels formed by certain Corynebacterium strains and the homooligomeric pore of C. jeikeium is discussed.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Baumann2013,
  author    = {Baumann, Melanie},
  title     = {Optogenetische Simulation und Analyse elektrischer und Calcium-basierter Signale in Pflanzen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-87974},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Funktionelle Expression von ChR2 in Pflanzen In der vorliegenden Arbeit konnte erstmalig die funktionelle Expression des licht-aktivierten Channelrhodopsin-2 aus Chlamydomonas reinhardtii in h{\"o}heren Pflanzen gezeigt werden. Obwohl die erfolgreiche Transformation auf der Basis der Integration einer Expressionskassette f{\"u}r WT-ChR2 in Pflanzen genetisch nachgewiesen werden konnte, war ein funktioneller Nachweis nicht m{\"o}glich. Demgegen{\"u}ber war die funktio-nelle Expression aller getesteten ChR2-Mutanten im transienten Expressionsansatz er-folgreich und konnte schließlich auf der Basis der im Rahmen dieser Arbeit generierten Konstrukte auch f{\"u}r stabil transformierte Arabidopsis-Pflanzen best{\"a}tigt werden. ChR2 wurde in Arabidopsis-Protoplasten sowie Tabak-Epidermis- und Mesophyllzellen an der Plasmamembran lokalisiert, zeigte jedoch aufgrund der {\"U}berexpression eine starke {\"U}berladung des Endomembransystems. Elektrophysiologische Messungen mit Hilfe der Einstichtechnik belegten, dass ChR2 sowohl in Arabidopsis-Keimlingen als auch im Tabakmesophyll funktionell ist, wobei sich die erzeugten Blaulicht-vermittelten Depolarisationen weitaus erfolgreicher im Ta-baksystem darstellten. Alle eingesetzten ChR2-Mutanten waren funktionell und zeigten in Einstichmessungen mit Oozytendaten korrelierende Kinetiken. Die Mutante C128A wurde hinsichtlich der erzielten lichtinduzierten Membranpotentialdepolarisationen als effektivste ChR2-Variante identifiziert. Calcium-Messungen mit dem Reporterprotein Aequorin lieferten keinen Beweis f{\"u}r einen direkt durch ChR2-C128A vermittelten Calcium-Einstrom in Arabidopsis-Protoplasten. Jedoch konnte ein cytosolischer Calcium-Anstieg ca. 3min nach Blau-lichtapplikation beobachtet werden. Dies deutet darauf hin, dass die durch ChR2 vermittelten Membranpotential{\"a}nderungen zu einer Aktivierung endogener, Calcium-permeabler Ionenkan{\"a}le f{\"u}hren k{\"o}nnte. F{\"u}r die ChR2-L132C Mutante konnte allerdings in ersten Messungen ein direkter Calcium-Anstieg nach Lichtgabe beobachtet werden.   Transkriptionelle {\"A}nderungen aufgrund ChR2-basierter, elektrischer Signalmuster In RNA-Seq-Analysen mit transient transformierten Tabakbl{\"a}ttern konnte die Bedeu-tung der Signalsignatur elektrischer bzw. Calcium-basierter Signale verifiziert werden: Die Applikation zweier in ihrer Form g{\"a}nzlich unterschiedlicher elektrischer Signal-muster lieferte ein signifikant unterschiedlich reguliertes Set an Genen, wobei einige wenige durch beide Behandlungen induziert werden konnten. Langanhaltende Depolari-sationen regulierten deutlich mehr Gene und waren daher in ihrer Wirkung weitaus ef-fektiver als kurze, repetitive Depolarisationen. Die bioinformatische Analyse dieser Daten zeigte, dass die Nachahmung eines im Zuge der Pathogenantwort bekannten, langen Depolarisationspulses Gene der Flagellin-induzierten Signaltransduktion adressierte, w{\"a}hrend kurze, wiederkehrende Pulse mit gleichem Informationsgehalt diese nicht regulierten.},
  subject      = {Channelrhodopsin-2},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Jeworutzki2009,
  author    = {Jeworutzki, Elena},
  title     = {Elektrophysiologische Untersuchungen zur fr{\"u}hen Erkennungsphase zwischen Pflanzen und Mikroorganismen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-47489},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {An der pflanzlichen Plasmamembran geschieht die erste Wahrnehmung von mikrobiellen Molek{\"u}len, die MAMPs genannt werden. MAMP/PAMP Rezeptoren leiten fr{\"u}he Abwehrantworten, wie die Produktion von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS), externe Alkalisierung oder Ethylen, ein. Die Arabidopsis FLS2 rezeptorartige Kinase (RLK) stellt einen plasmamembran-lokalisierten MAMP Rezeptor dar, der {\"u}ber die Detektion des Flagellum von Pseudomonas species, eine basale Immunit{\"a}t in Arabidopsis thaliana vermittelt. Flg22, der k{\"u}rzeste aktive Teil des bakteriellen Flagellins besteht aus 22 Aminos{\"a}uren und ist der bestuntersuchte bakterielle Elizitor. In der vorliegenden Arbeit zeigen wir eine starke Beteiligung von Ionenfl{\"u}ssen in der Initiationsphase der basalen Immunit{\"a}t. Unsere Messungen an intakten Arabidopsis Pflanzen und Pflanzengeweben sind in h{\"o}chstem Masse reproduzierbar und {\"o}ffnen eine neue Sicht, {\"u}ber die Natur von Ionentransporten in der Pflanzen - Mikroben Interaktion. Als Antwort auf die Applikation von flg22, haben wir nach einer Verz{\"o}gerungsphase von etwa 2 Minuten eine transiente, dosis-abh{\"a}ngige Depolarisation (EC50=0,2 nM) in Mesophyll- und Wurzelhaarzellen von A. thaliana messen k{\"o}nnen. Das um 2 Amins{\"a}uren k{\"u}rzere Peptid flg22 \&\#916;2 oder das Flagellin anderer Bakterien (Agrobacterium or Azospirillum) f{\"u}hrten zu keiner Membrandepolarisation. Ebenso konnten keine Membranspannungs{\"a}nderungen in dem Arabidopsis {\"O}kotypen Ws-0, dem der funktionelle FLS2 Rezeptor fehlt, detektiert werden. Die Komplementation von Ws-0 Pflanzen mit dem intakten FLS2 Rezeptorgen rief eine Resensibilisierung f{\"u}r flg22 hervor. Mit dem EF-Tu Elizitor Peptid aus E.coli, welches durch den Arabidopsis MAMP Rezeptor EFR detektiert wird, wurden {\"a}hnliche Ergebnisse erzielt. Auf der Basis von Aequorin wurden Kalzium-induzierte Lumineszenzmessungen durchgef{\"u}hrt, in denen ein transienter Anstieg der zytosolischen Kalziumkonzentration als Antwort auf die Applikation von flg22 gemessen werden konnte. Dosis-Abh{\"a}ngigkeitsmessungen von flg22 und [Ca2+]cyt wiesen zwei unterschiedliche EC50 Werte, von 43 ± 2 pM und 67 ± 42 nM, auf. M{\"o}glicherweise wird auf zwei verschiedene Kalziumpools zugegriffen oder es werden zwei verschiedene Kalziumleitf{\"a}higkeiten aktiviert. Die Ionenkanalaktivierung und folgende Depolarisation ben{\"o}tigt die aktive Rezeptorkinase. In bak1-4 Arabidopsis Pflanzen, in denen die FLS2 Untereinheit BAK1 - eine weitverbreitete RLK, die auch mit dem Brassinosteroid Rezeptor assoziiert ist - fehlt, konnte keine Depolarisation als Antwort auf flg22 gemessen werden. Arabidopsis Mesophyllzellen zeigten die typische Alkalisierung des Apoplasten als Antwort auf flg22. Nicht-invasive MIFETM Experimente mit Ionen-selektiven Elektroden ergaben, dass der pH-Anstieg durch einen Einstrom von Protonen hervorgerufen wurde. Zus{\"a}tzlich wurde ein Ausstrom von Chlorid und Kalium aufgezeichnet. {\"A}hnlich wie das Kalziumsignal waren alle detektierten Ionenstr{\"o}me von transienter Natur. Im zweiten Ansatz wurden Membranpotential-Messungen durchgef{\"u}hrt, w{\"a}hrend in der externen L{\"o}sung die Konzentrationen von Protonen, Kalzium, Kalium oder Anionen variiert wurden. Nur eine {\"A}nderung des Anionengradienten hatte einen entscheidenden Einfluss auf die flg22-induzierte Depolarisation, was die Wichtigkeit der Anionenkanalaktivierung unterstreicht. Exudat Analysen ergaben, dass Nitrat das bevorzugt transportierte Ion ist. Unter zahlreichen getesteten Ionenkanalblockern erwies sich lediglich Lanthan als effektiver Blocker des flg22-induzierten zytosolichen Kalziumanstiegs, des Protoneneinstroms und der Membrandepolarisation. Da Lanthan bekanntlich unspezifische Kationenkan{\"a}le blockt, kann man an diesem Punkt davon ausgehen, dass Kalzium-aktivierte Anionenkan{\"a}le die Membrandepolarisation vermitteln und darauf eine Aktivierung von ausw{\"a}rtsgerichteten Kaliumkan{\"a}len folgt. Zuk{\"u}nftige Studien mit Doppell{\"a}ufigen-Mikroelektroden Spannungsklemmexperimenten oder externen ionenselektiven Elektroden an intakten Schliesszellen werden helfen weitere Informationen {\"u}ber die Natur der Ionenkan{\"a}le in der basalen Immunit{\"a}t oder generell in der Pflanzen-Mikroben Interaktion zu erhalten. {\"U}ber die elektrophysiologische Charakterisierung der multiplen Ionenstr{\"o}me in der basalen Immunit{\"a}t hinaus, ist nat{\"u}rlich der n{\"a}chste wichtige Schritt das oder die Gene zu finden, die f{\"u}r die Ionenkan{\"a}le oder Transporter kodieren, die durch nicht nekrotisierende Elizitoren wie flg22 in der basalen Immunantwort in Pflanzen aktiviert werden.},
  subject      = {Calcium},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Konrad2008,
  author    = {Konrad, Kai Robert},
  title     = {Untersuchung zu den fr{\"u}hen ABA-induzierten elektrischen Reaktionen in Schließzellen von Vicia faba},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-27216},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die Perzeption und fr{\"u}he Signaltransduktion des Phytohormons ABA in Schließzellprotoplasten von Vicia faba mittels der Patch-Clamp-Technik untersucht. Es wurde entdeckt, dass der ABA-Signaltransduktionskette zur Aktivierung von Plasmamembran-st{\"a}ndigen Anionenkan{\"a}len voraussichtlich eine Proteinkinase beinhaltet und durch eine cytosolische ABA-Perzeption ausgel{\"o}st wird. Die durch ABA-bewirkte Anionenkanal-Aktivierung verursacht in Schließzellen eine Plasmamembran-Depolarisation. Basierend auf der ABA-induzierten Schließzellen-Depolarisation wurde zudem eine Methode etabliert, um mit dem Spannungs-sensitiven Farbstoff DiBAC4(3) in Populationen von intakten Vicia faba-Schließzellprotoplasten Membranpotential-{\"A}nderungen zu quantifizieren.},
  subject      = {Schließzelle},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Steinmeyer2005,
  author    = {Steinmeyer, Ralf},
  title     = {Untersuchungen und Simulationen zur Koordination der Ionenfl{\"u}sse bei der Schließzellbewegung in Vicia faba und Arabidopsis thaliana},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-17098},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2005},
  abstract  = {Trotz der bereits lange gut bekannten Funktion der Stomata und der einzelnen, an der Funktion beteiligten Transportproteine, fehlen Funktionsmodelle, die diese schließzellspezifsch in einen Zusammenhang bringen und ihre Koordination untersuchen. Ergebnisse - Der einw{\"a}rts gleichrichtende Kaliumkanal aus Arabidopsis thaliana, KAT1 ist sowohl molekularbiologisch, als auch elektrophysiologisch gut charakterisiert. Ein „ausschalten" dieses Kanals sollte die Stoma{\"o}ffnung deutlich verlangsamen oder vermindern. Es wurde aber unter verschiedenen Bedingungen, weder mit Licht als {\"O}ffungsreiz, noch mit Fusicoccin, kein Unterschied zwischen Wildtyp und KAT1::En-1 Mutante gefunden. - Einige Publikationen schlagen Zucker, vornehmlich Glukose als osmotisch aktive Substanz zur Stoma{\"o}ffnung vor, da im Tagesgang bei l{\"a}ngerer Stoma{\"o}ffnung auch die Zuckerkonzentration zunimmt. Die Zuckeraufnahme wurde mit einem fluoreszierenden Glukose-Derivat gemessen und als lichtabh{\"a}ngig gefunden. Weiterhin wurde die Aufnahme besonders durch CCCP gehemmt, was auf eine Abh{\"a}ngigkeit von einem Protonengradienten hindeutet. - Die Aufnahme von Glukose wurde weiterhin mit einer Knockout-Mutante des AtSTP1 Protonen/Zucker-Kotransporters getestet. Die deutliche Verminderung des Anteils der fluoreszierenden Zellen gegen{\"u}ber dem Wildtyp unter den gleichen Bedingungen zeigt eine Beteiligung dieses Kotransporters an der Glukose-Aufnahme. - Schließzellen in der intakten Pflanze wurden auf den Verlauf ihres Membranpotentials in CO2-freier Luft bei Licht/Dunkel Wechseln untersucht. Ein großer Teil dieser Zellen zeigte eine wiederholbare Hyperpolarisation im Licht und Depolarisation im Dunklen. Als Ausl{\"o}ser dieser {\"A}nderung in der Membranspannung wurde haupts{\"a}chlich die (In-)Aktivierung eines instantanen positiven Stromes in der Gr{\"o}ß{\"y}e von etwa 35 pA festgestellt, vermutlich die H+-ATPase. - Die Abh{\"a}ngigkeiten des Anionenkanals, der einw{\"a}rts und ausw{\"a}rts gleichrichtenden Kaliumkan{\"a}le und der Protonenpumpe von internen und externen Ionenkonzentrationen, dem pH-Wert und der Membranspannung wurden in einer biophysikalischen Simulation vereint. Zusammen mit den jeweiligen Leitf{\"a}higkeiten und Literaturdaten der Konzentrationsverl{\"a}ufe ergibt sich ein realistisches Modell der Fl{\"u}sse zur Stomabewegung. - Aus dem Modell ergeben sich zwei wesentliche Voraussagen f{\"u}r das Zusammenwirken der Transportproteine: 1. Bei der Stoma{\"o}ffnung muss die H+-ATPase zur Beendigung der {\"O}ffnung wieder deaktiviert werden, anderenfalls steigt die interne Kaliumkonzentration und das Membranpotential f{\"a}llt auf Werte, die in Messungen nie gefunden wurden. Eine Desensitisierung der H+-ATPase wurde zwar nach Blaulicht-Pulsen bereits gemessen, jedoch nicht bei andauernder Beleuchtung. 2. Der bisher in Schließzellen noch nicht elektrophysiologisch nachgewiesene Protonen/Chlorid Kotransporter zum Import von Chlorid muss nicht nur w{\"a}hrend der Stoma{\"o}ffnung aktiv sein, sondern erh{\"a}lt auch eine Rolle beim Stomaschluss. Da die cytosolische Chloridkonzentration deutlich unter der von Kalium liegt, w{\"u}rde die f{\"u}r den Efflux der beiden Ionen n{\"o}tige Depolarisation bereits enden, wenn die Chloridkonzentration deutlich sinkt, also bevor auch die Konzentration von Kalium soweit abgenommen h{\"a}tte, dass die Spalt{\"o}ffnung geschlossen w{\"a}re. - Zur Messung interner Ionenkonzentrationen in intakten Schlie{\"y}zellen wurden verschiedene Methoden der Beladung mit fluoreszierenden Indikatorfarbsto\#en getestet. Die Beladung durch niedrigen pH, niedrige Temperatur oder der Farbstoffe als Acetoxymethyl-Ester kann bei Schließzellen von Vicia faba als nicht praktikabel angesehen werden. Lediglich eine Detergenz unterst{\"u}tzte Farbstoffbeladung wurde in der Literatur gefunden. - Zur parallelen Anwendung elektrophysiologischer Messungen und fluoreszenzbasierter Bestimmung von Ionenkonzentrationen wurde eine Technik der Druckinjektion {\"u}ber einen Kanal einer Doppel-Elektrode getestet. Diese Methode erlaubt die Farbstoffinjektion, allerdings hat sich die Spannungs-Klemm-Technik mit der f{\"u}r einen einzelnen Kanal einer Einstichelektrode notwendigen gepulsten Technik als nicht praktikabel erwiesen, da die Membranspannung vermutlich aufgrund nicht kompensierbarer Kapazit{\"a}ten nicht die vorgegebenen Werte erreichte.},
  subject      = {Ackerbohne},
  language  = {de}
}