@article{Rostas2007,
  author    = {Rost{\´a}s, Michael},
  title     = {The effects of 2,4-dihydroxy-7-methoxy-1,4-benzoxazin-3-one on two species of Spodoptera and the growth of Setosphaeria turcica in vitro},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-35079},
  year      = {2007},
  abstract  = {Maize seedlings contain high amounts of glucosidically bound 2,4-dihydroxy-7-methoxy-1,4-benzoxazin-3-one (DIMBOA). The effects of DIMBOA on the feeding behaviour and performance of two noctuids, Spodoptera exigua H{\"u}bner and S. frugiperda Smith, were compared. The question was raised whether S. frugiperda, preferring maize and other Poaceae, is better adapted to DIMBOA than S. exigua. In addition, the effects of DIMBOA on the mycelial growth of the plant pathogen Setosphaeria turcica Leonard et Suggs (causal agent of northern corn leaf blight) was assessed in vitro. DIMBOA had an antifeedant effect on S. exigua but stimulated feeding in S. frugiperda in dual-choice experiments. In a no-choice setup, larvae of S. exigua gained less biomass and had a prolonged development when feeding on an artificial diet containing DIMBOA. However, pupal weight was not significantly different between treatments. In contrast, larvae of S. frugiperda were not affected by DIMBOA. Strong detrimental effects of DIMBOA were found on the mycelial growth of the pathogen S. turcica.},
  subject      = {Eulen <Schmetterlinge>},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Zhou2023,
  author    = {Zhou, Yang},
  title     = {The Exploitation of Opsin-based Optogenetic Tools for Application in Higher Plants},
  doi       = {10.25972/OPUS-23696},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-236960},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {The discovery, heterologous expression, and characterization of channelrhodopsin-2 (ChR2) - a light-sensitive cation channel found in the green alga Chlamydomonas reinhardtii - led to the success of optogenetics as a powerful technology, first in neuroscience. ChR2 was employed to induce action potentials by blue light in genetically modified nerve cells. In optogenetics, exogenous photoreceptors are expressed in cells to manipulate cellular activity. These photoreceptors were in the beginning mainly microbial opsins. During nearly two decades, many microbial opsins and their mutants were explored for their application in neuroscience. Until now, however, the application of optogenetics to plant studies is limited to very few reports. Several optogenetic strategies for plant research were demonstrated, in which most attempts are based on non-opsin optogenetic tools. Opsins need retinal (vitamin A) as a cofactor to generate the functional protein, the rhodopsin. As most animals have eyes that contain animal rhodopsins, they also have the enzyme - a 15, 15'-Dioxygenase - for retinal production from food-supplied provitamin A (beta-carotene). However, higher plants lack a similar enzyme, making it difficult to express functional rhodopsins successfully in plants. But plant chloroplasts contain plenty of beta-carotene. I introduced a gene, coding for a 15, 15'-Dioxygenase with a chloroplast target peptide, to tobacco plants. This enzyme converts a molecule of β-carotene into two of all-trans-retinal. After expressing this enzyme in plants, the concentration of all-trans-retinal was increased greatly. The increased retinal concentration led to increased expression of several microbial opsins, tested in model higher plants. Unfortunately, most opsins were observed intracellularly and not in the plasma membrane. To improve their localization in the plasma membrane, some reported signal peptides were fused to the N- or C-terminal end of opsins. Finally, I helped to identify three microbial opsins -- GtACR1 (a light-gated anion channel), ChR2 (a light-gated cation channel), PPR (a light-gated proton pump) which express and work well in the plasma membrane of plants. The transgene plants were grown under red light to prevent activation of the expressed opsins. Upon illumination with blue or green light, the activation of these opsins then induced the expected change of the membrane potential, dramatically changing the phenotype of plants with activated rhodopsins. This study is the first which shows the potential of microbial opsins for optogenetic research in higher plants, using the ubq10 promoter for ubiquitous expression. I expect this to be just the beginning, as many different opsins and tissue-specific promoters for selective expression now can be tested for their usefulness. It is further to be expected that the here established method will help investigators to exploit more optogenetic tools and explore the secrets, kept in the plant kingdom.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Stuntz2001,
  author    = {Stuntz, Sabine},
  title     = {The influence of epiphytes on arthropods in the tropical forest canopy},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-1179126},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2001},
  abstract  = {The understanding of the mechanisms underlying the establishment and maintenance of the extraordinary biodiversity in tropical forests is a major challenge for modern biology. In this context, epiphytes are presumed to play an important role. To investigate the biological reality of this persistent yet insufficiently investigated notion, I conducted the present study. The main questions I intended to clarify were: (1) do epiphytes affect arthropod abundance and diversity in tropical tree crowns? and (2) what might be the driving forces behind this potential influence? I studied the arthropod fauna of 25 tree crowns bearing different epiphyte assemblages, and the resident fauna of 90 individual epiphytes. I also quantified the mitigating influence of epiphytes on the microclimate in tree crowns. In total, more than 277,000 arthropods were collected and about 700 morphospecies determined. Epiphytes had a significant moderating influence on canopy microclimate (Chapter 3), both at various microsites within a tree crown and among tree crowns with different epiphyte growth. On hot dry season days, they provided microsites with lower temperatures and reduced evaporative water loss compared to epiphyte-free spaces within the same tree crown. Quantitative sampling of the arthropods inhabiting three different epiphyte species provided compelling evidence for the specificity of epiphyte-associated faunas (Chapter 4). Epiphytes proved to be microhabitats for a diverse and numerous arthropod fauna, and different epiphyte species fostered both taxonomically and ecologically very distinct arthropod assemblages: among epiphyte hosts, the inhabitant faunas showed remarkably little species overlap, and guild composition differed strongly. In the subsequent chapters I investigated if this pronounced effect scaled up to the level of entire tree crowns. Arthropods were captured with three different trap types to obtain an ample spectrum of the canopy fauna (Chapter 2). Four tree categories were classified, three of which were dominated by a different species of epiphyte, and an epiphyte-free control group. On a higher taxonomic level, there were no detectable effects of epiphytes on the fauna: the ordinal composition was similar among tree categories and indifferent of the amount of epiphytes in a tree crown (Chapter 5). I examined three focal groups (ants, beetles and spiders) on species level. The diversity and abundance of ants was not influenced by the epiphyte load of the study trees (Chapter 6). Although many species readily used the epiphytes as nesting site and shelter, they seemed to be highly opportunistic with respect to their host plants. Likewise, the species richness and abundance of beetles, as well as their guild composition were entirely unaffected by the presence of epiphytes in the study trees (Chapter 7). Focusing on herbivorous beetles did not alter these results. Spiders, however, were strongly influenced by the epiphyte assemblages of the host trees (Chapter 8). Overall spider abundance and species richness did not differ among trees, but particular families and guilds exhibited marked differences in abundance between the tree categories. Most remarkable were the substantial differences in spider species composition across trees with different epiphyte assemblages. Conclusion Thus, the prevalent notion that epiphytes positively influence arthropod diversity in tropical canopies seems justified, but not without reservation. Whether an influence of epiphytes on the fauna was discernible depended greatly on (1) the scale of the investigated system: clear faunal distinctions at the microhabitat level were absent or much more subtle at the level of tree crowns. (2) the focal taxa: different arthropod orders allowed for completely different statements concerning the importance of epiphytes for canopy fauna. I therefore recommend a multitaxon approach for the investigation of large-scale ecological questions. In conclusion, I resume that epiphytes are associated with a species-specific inhabiting fauna,and that epiphytes impose an influence on certain, but not all, taxa even at the level of entire tree crowns. Although I could only hypothesize about the potential causes for this influence, this study provided the first comprehensive investigation of the role of epiphytes in determining arthropod abundance and diversity in tropical tree crowns.},
  subject      = {Tropischer Regenwald},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Kuhlmann2009,
  author    = {Kuhlmann, Franziska},
  title     = {The influence of ultraviolet radiation on plant-insect interactions},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-39608},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Plants must respond to multiple stimuli in a natural environment. Therefore they need the ability to rapidly reorganise and specifically build up appropriate metabolites to adapt to their environment. Abiotic cues, such as ambient solar radiation, influence the next trophic level directly, but also an altered plant composition triggered by these environmental cues can have an effect on the behaviour of herbivores. The aim of this study was to test effects of the important ultraviolet (UV) radiation on plants and on plant-insect interactions using multi-level investigations. The focus was on the conduction of controlled experiments with broccoli plants in highly engineered greenhouses covered with innovative materials, which only differed in their UV-B transmission. For the first time in this controlled environment the plant-mediated UV-B effects on phloem-feeding aphids were studied. Broccoli plants (Brassica oleracea L. convar. botrytis, Brassicaceae) were under filter tents either exposed to (inclusion, +UV) or not exposed to (exclusion, -UV) UV-A / UV-B radiation. In greenhouses covered with new, innovative materials transmitting high (80\%), medium (23\%) or low (4\%) levels of ambient solar UV-B radiation, in particular the influence of UV-B radiation on broccoli was examined. Plants respond highly specific to environmental stimuli such as UV-B radiation and herbivory. UV-B radiation has a strong impact on the plants' architecture and flavonoid contents, which can in turn influence plant-insect interactions. Phloem-feeding aphids can be negatively affected by UV-B mediated plant changes. However, a direct effect of UV radiation on the behaviour of herbivores is also evident. Mainly the number, composition and quality of herbivorous species as well as an exceeding of a certain infestation threshold determine the mode of plant changes. In conclusion, UV-B radiation has the potential to harden plants against herbivores and simultaneously increases the concentrations of valuable secondary metabolites for human nutrition in important crop species such as broccoli.},
  subject      = {ultraviolette Strahlung},
  language  = {en}
}
@article{TomeNaegeleAdamoetal.2014,
  author    = {Tome, Filipa and N{\"a}gele, Thomas and Adamo, Mattia and Garg, Abhroop and Marco-Ilorca, Carles and Nukarinen, Ella and Pedrotti, Lorenzo and Peviani, Alessia and Simeunovic, Andrea and Tatkiewicz, Anna and Tomar, Monika and Gamm, Magdalena},
  title     = {The low energy signaling network},
  series = {Frontiers in Plant Science},
  volume    = {5},
  journal   = {Frontiers in Plant Science},
  number    = {353},
  issn      = {1664-462X},
  doi       = {10.3389/fpls.2014.00353},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-115813},
  year      = {2014},
  abstract  = {Stress impacts negatively on plant growth and crop productivity, causing extensive losses to agricultural production worldwide. Throughout their life, plants are often confronted with multiple types of stress that affect overall cellular energy status and activate energy-saving responses. The resulting low energy syndrome (LES) includes transcriptional, translational, and metabolic reprogramming and is essential for stress adaptation. The conserved kinases sucrose-non-fermenting-1-related protein kinase-1 (SnRK1) and target of rapamycin (TOR) play central roles in the regulation of LES in response to stress conditions, affecting cellular processes and leading to growth arrest and metabolic reprogramming. We review the current understanding of how TOR and SnRK1 are involved in regulating the response of plants to low energy conditions. The central role in the regulation of cellular processes, the reprogramming of metabolism, and the phenotypic consequences of these two kinases will be discussed in light of current knowledge and potential future developments.},
  language  = {en}
}
@article{StaigerSeufertArandetal.2019,
  author    = {Staiger, Simona and Seufert, Pascal and Arand, Katja and Burghardt, Markus and Popp, Christian and Riederer, Markus},
  title     = {The permeation barrier of plant cuticles: uptake of active ingredients is limited by very long-chain aliphatic rather than cyclic wax compounds},
  series = {Pest Management Science},
  volume    = {75},
  journal   = {Pest Management Science},
  number    = {12},
  doi       = {10.1002/ps.5589},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-204778},
  pages     = {3405-3412},
  year      = {2019},
  abstract  = {BACKGROUND: The barrier to diffusion of organic solutes across the plant cuticle is composed of waxes consisting of very long-chain aliphatic (VLCA) and, to varying degrees, cyclic compounds like pentacyclic triterpenoids. The roles of both fractions in controlling cuticular penetration by organic solutes, e.g. the active ingredients (AI) of pesticides, are unknown to date. We studied thepermeabilityof isolated leaf cuticularmembranes from Garcinia xanthochymus andPrunus laurocerasus for lipophilic azoxystrobin and theobromine as model compounds for hydrophilic AIs. RESULTS: The wax of P. laurocerasus consists of VLCA (12\%) and cyclic compounds (88\%), whereas VLCAs make up 97\% of the wax of G. xanthochymus.We showthat treating isolated cuticles with methanol almost quantitatively releases the cyclic fraction while leaving the VLCA fraction essentially intact. All VLCAs were subsequently removed using chloroform. In both species, the permeance of the two model compounds did not change significantly after methanol treatment, whereas chloroform extraction had a large effect on organic solute permeability. CONCLUSION: The VLCA wax fractionmakes up the permeability barrier for organic solutes, whereas cyclic compounds even in high amounts have a negligible role. This is of significance when optimizing the foliar uptake of pesticides.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Zabka2008,
  author    = {Zabka, Vanessa},
  title     = {The Plasticity of Barley (Hordeum vulgare) Leaf Wax Characteristics and their Effects on Early Events in the Powdery Mildew Fungus (Blumeria graminis f.sp. hordei): Interactive Adaptations at the Physiological and the Molecular Level},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-26402},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {In order to test the effects of environmental factors on different characteristics of plant leaf waxes, barley plants (Hordeum vulgare) were abiotically stress treated (exposure to darkness, heavy metal, high salt concentrations and drought), and biotically stressed by the infection with powdery mildew (Blumeria graminis f.sp. hordei; Bgh). Different wax parameters like amount, chemical composition, and micromorphology of epicuticular wax crystals, were investigated. Etiolated leaves of barley showed distinctly reduced wax amounts and modifications in their relative composition. The alterations of these wax parameters might be a result of a developmental delay, which could have been caused by a decreased availability of energy for cellular processes, due to lack of light. Cadmium exposure led to a 1.5-fold increase of wax amount, while chemical composition was unaffected. In drought- and salt-stressed plants, all investigated leaf wax parameters remained unaltered. In each of the abiotic treatments, the microstructure of epicuticular wax crystals, formed as typical platelets, was not modified. Even after 6d infection with powdery mildew (Bgh), neither locally nor systemically enforced modifications of wax features were revealed. The analyzed leave surfaces, resulting from these four abiotic and the biotic treatment (phenotypic approach), were compared to altered leaf surfaces' characteristics of 18 analyzed eceriferum (cer-) wax mutants (genotypic approach). Within the screening, 5 mutants were selected which distinctly differed from the wild-type in wax amount, portions of epi- and intracuticular wax fraction, relative chemical composition, crystal morphology, and surface wettability (hydrophobicity). Apart from quantitative and qualitative effects on the leaf waxes, environmentally enforced modifications in cuticular waxes might be reflected in molecular processes of wax biogenesis. Therefore, a barley wax-microarray was established. 254 genes were selected, which are putatively involved in processes of de novo fatty acid biosynthesis, fatty acid elongation, and modification, and which are supposed to take part in lipid-trafficking between cell compartments, and transport of wax components to the outer cell surface. The regulations within the expression pattern evoked by the respective treatments were correlated with the corresponding analytical wax data, and the observed molecular effects of a 3d powdery mildew infection were compared with succeeding fungal morphogenesis. Etiolation and cadmium exposition pointed to transcriptional modifications in the de novo fatty acid synthesis, and in the screened, transport-related mechanisms, which correlate with respective alterations in surface wax characteristics. Moderate changes in the gene expression pattern, evoked by drought- and salinity-stress, might give hints for evolved adaptations in barley to such common habitat stresses. Theinvasion of powdery mildew into the epidermal host cells was reflected in the regulation of several genes. Beside other functions, these genes take part in pathogen defense, and intracellular component transport, or they encode transcription factors. The different modifications within the molecular responses evoked by the investigated abiotic treatments, and the effects of powdery mildew infection representing a biotic stressor, were compared between the different treatments. In order to test the potential impact of different wax parameters on Bgh, conidia germination and differentiation was comparably investigated on leaf surfaces of abiotically stressed wild-type and cer-mutants, isolated cuticles, and further artificial surfaces. The rates of conidial development were similar on each of the leaf surfaces resulting from the abiotic treatments, while a significant reduction of the germination and differentiation success was revealed for the wax mutant cer-yp.949. Compared to the wild-type, developmental rates on isolated cuticles and extracted leaf waxes of the mutant cer-yp.949 indicated a modified embedding of cuticular waxes, and a possibly changed three-dimensional structure of the cer-yp.949 cuticle, which might explain the reduced conidial developmental rates on leaf surfaces of this particular mutant. Experiments with Bgh conidia on mechanically de-waxed leaf surfaces (selective mechanical removal of the epicuticular leaf waxes with glue-like gum arabic, followed by an extraction of the intracuticular wax portion with chloroform) demonstrated the importance of the wax coverage for the germination and differentiation of the fungal conidia. On all dewaxed leaf surfaces, except those of cer-yp.949, the differentiation success of the germlings was significantly reduced, by about 20\% ("wax-effect"). This result was verified through an artificial system with increased conidia developmental rates on glass slides covered with extracted leaf waxes. Further comparative tests with the major components of barley leaf wax, hexacosanol and hexacosanal, showed that the germination and differentiation of powdery mildew conidia not only depends on the different chemistry, but is also influenced by the respective surface hydrophobicity. Compared to hexacosanol, on hexacosanal coated glass surfaces, higher germination and differentiation rates were achieved, which correlated with increased levels of surface hydrophobicity. Developmental rates of conidia on hydrophobic foils demonstrated that hydrophobicity, as a sole surface factor, may stimulate the conidial germination and differentiation processes. Moreover, the survival of conidia on artificial surfaces is determined by additional surface derived factors, e.g. the availability of water, and a pervadable matrix.},
  subject      = {Mehltau},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Hansjakob2012,
  author    = {Hansjakob, Anton},
  title     = {The role of cuticular waxes in the prepenetration processes of Blumeria graminis f.sp. hordei},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-72840},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2012},
  abstract  = {Der obligat biotrophe Pilz Blumeria graminis f.sp. hordei gilt als Erreger des Gerstenmehltaus, einer destruktiven Erkrankung der Gerste (Hordeum vulgare). Als Folge des Befalls mit B. graminis f.sp. hordei drohen erhebliche Ernteeinbußen. Das kutikul{\"a}re Wachs von Gerstenbl{\"a}ttern besteht haupts{\"a}chlich aus prim{\"a}ren Alkoholen (80\%), Alkylestern (10\%) sowie aus geringf{\"u}gig vorkommenden Bestandteilen wie Fetts{\"a}uren (2\%), Alkanen (2\%) und Aldehyden (1\%). Der initiale Kontakt der asexuellen und durch die Luft verbreiteten Konidien findet auf der Blattoberfl{\"a}che in einer Umgebung statt, die von den kutikul{\"a}ren Wachsen bestimmt ist, welche Keimung und Differenzierung stimulieren. W{\"a}hrend der Keimungs- und Differenzierungsphase durchlaufen die Konidien eine sequenzielle Morphogenese, die so genannten Pr{\"a}penetrationsprozesse. Dabei bilden die Konidien auf der Pflanzenoberfl{\"a}che zun{\"a}chst einen prim{\"a}ren, kurzen und im weiteren Verlauf einen sekund{\"a}ren, elongierten Keimschlauch aus. Im Anschluss daran schwillt dieser an und wird letztlich zu einem septierten Appressorium differenziert. Mit Hilfe des Appressoriums dringt der Pilz dann in die Epidermiszelle der Wirtspflanze ein und bildet ein initiales Haustorium, das die Ern{\"a}hrung des Pilzes sicherstellt. Um den Einfluss von einzelnen Wachsbestandteilen der Wirtspflanze auf die Pr{\"a}penetrationsprozesse systematisch zu untersuchen wurde ein neues in vitro System auf der Basis von Formvar®-Harz etabliert. Dieses System erm{\"o}glicht die Erzeugung homogener Oberfl{\"a}chen als Substrate f{\"u}r den Pilz, bei denen sowohl die aufgelagerten Mengen als auch die Oberfl{\"a}chenhydrophobizit{\"a}t unabh{\"a}ngig von den getesteten Substanzklassen und Kettenl{\"a}ngen der Molek{\"u}le hochgradig reproduzierbar sind. In diesem System haben langkettige Aldehyde die Keimung und die Differenzierung von B. graminis f.sp. hordei Konidien am wirksamsten induziert, wobei die Raten der Appressorienbildung in Abh{\"a}ngigkeit von der Konzentration und der Kettenl{\"a}nge im Vergleich zu n-Hexacosanal (C26), das sich als am effektivsten zeigte, abnahmen (C22<<C24<C26>C28>>C30). Die getesteten gerad- und ungeradzahligen Alkane (C24-C33), Fetts{\"a}uren (C20-C28), Alkylester (C40-C44) und prim{\"a}ren Alkohole (C20-C30) hatten keinen signifikanten Einfluss auf die Keimung und die Appressorienbildung des Pilzes. Der prim{\"a}re Alkohol n-Hexacosanol (C26) stellte hierbei eine Ausnahme dar, da er die Keimung und die Bildung des Appressorium-Keimschlauchs signifikant erh{\"o}hte. Um die Rolle von langkettigen Aldehyden auf einer intakten Pflanzenoberfl{\"a}che in vivo genauer zu untersuchen wurden B. graminis f.sp. hordei Konidien auf Bl{\"a}tter von glossy11 Mutanten der Nicht-Wirtspflanze Mais (Zea mays) inokuliert. Anders als der Wildtyp weisen glossy11 Bl{\"a}tter keine langkettigen Aldehyde auf. Auf glossy11 Bl{\"a}ttern keimten 60\% der B. graminis f.sp. hordei Konidien nicht und nur 10\% der Konidien entwickelten ein reifes Appressorium, was einer dreimal geringeren Rate als auf Wildtyp-Bl{\"a}ttern entspricht. Durch das Bespr{\"u}hen von glossy11 Bl{\"a}tter mit synthetischem n-Hexacosanal oder mit Wachs des Wildtyps wurden die pilzlichen Pr{\"a}penetrationsprozesse wieder vollst{\"a}ndig durchlaufen. Wurden im Gegensatz dazu Bl{\"a}tter des Mais-Wildtyps mit nicht induzierenden n-Alkanen, prim{\"a}ren Alkoholen oder langkettigen Fetts{\"a}uren bespr{\"u}ht, konnte das den Aldehyd-defizienten Ph{\"a}notyp von glossy11 imitieren. W{\"a}hrend der Pr{\"a}penetrationsprozesse wird ein Appressorium gebildet, wobei es sich hierbei um eine neu gebildete Zelle handelt. Die Keimung und die anschließende Morphogenese sind wichtige Schritte in der Etablierung der pilzlichen Infektionsstrukturen. Da diese Prozesse in einigen phytopathogenen Pilzen mit dem Zellzyklus gekoppelt sind wurde untersucht, inwieweit die Pr{\"a}penetrationsprozesse von B. graminis f.sp. hordei mit dem Verlauf des Zellzykluses synchronisiert sind. Hierf{\"u}r wurde eine Methode basierend auf DAPI (4,6-diamidino-2-phenylindole) zur F{\"a}rbung der Zellkerne f{\"u}r fixierte Pr{\"a}parate von B. graminis f.sp. hordei Konidien entwickelt. Mittels eines pharmakologischen Ansatzes war es auf diese Weise erstmals m{\"o}glich die Abh{\"a}ngigkeit der Pr{\"a}penetrationsprozesse von der Mitose in vivo und in vitro zu verfolgen. Sechs Stunden nach der Inokulation trat nach Ausbildung des Appressorium-Keimschlauchs eine Mitose in der einkernigen Konidie auf. Die Hemmung der S-Phase mit Hydroxyharnstoff oder die Hemmung der M-Phase mit Benomyl verhinderten eine Bildung des Appressoriums, nicht aber die Entwicklung des Appressorium-Keimschlauchs. Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass die Mitose und eine abgeschlossene Zytokinese notwendige Voraussetzungen f{\"u}r die Appressoriumsbildung, jedoch nicht f{\"u}r die Morphogenese der Konidie, sind. Als Reaktion auf bestimmte Wachsbestandteile der Wirtspflanze werden pilzliche Gene, die w{\"a}hrend der Pr{\"a}penetrationsprozesse eine wichtige Rolle spielen k{\"o}nnen, differenziell exprimiert. Um solche Gene zu identifizieren wurden cDNA Klonbibliotheken mittels der suppression subtractive hybridization (SSH) 22 Minuten nach der Inokulation erstellt. Das auf Formvar®-Harz basierende in vitro System erm{\"o}glichte die selektive Anreicherung von cDNA Sequenzen aus B. graminis f.sp. hordei Konidien, die auf n-Hexacosanal beschichteten Oberfl{\"a}chen inokuliert wurden. Aus einer Reihe von Kandidaten wurde eine cDNA-Sequenz identifiziert, die sowohl auf Gerstenbl{\"a}ttern als auch auf mit n-Hexacosanal oder extrahiertem Gerstenwachs beschichteten Oberfl{\"a}chen hochreguliert war. Mittels 3' und 5' RACE wurde das n-Hexacosanal induzierte Transkript kloniert. Diese cDNA-Sequenz wies keine Homologien zu bekannten Genen, die Funktionen in der pilzlichen Entwicklung und der Ausbildung von Pathogenit{\"a}t in Pflanzen haben, auf.},
  subject      = {.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{SchliermanngebStratmann2023,
  author    = {Schliermann [geb. Stratmann], Anna Theresa},
  title     = {The Role of FGF Receptor 2 in GDF5 mediated Signal Transduction},
  doi       = {10.25972/OPUS-19288},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-192889},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {Bone morphogenetic proteins (BMPs) are involved in various aspects of cell-cell communication in complex life forms. They act as morphogens, help differentiate different cell types from different progenitor cells in development, and are involved in many instances of intercellular communication, from forming a body axis to healing bone fractures, from sugar metabolism to angiogenesis. If the same protein or protein family carries out many functions, there is a demand to regulate and fine-tune their biological activities, and BMPs are highly regulated to generate cell- and context-dependent outcomes. Not all such instances can be explained yet. Growth/differentiation factor (GDF)5 (or BMP14) synergizes with BMP2 on chondrogenic ATDC5 cells, but antagonizes BMP2 on myoblastic C2C12 cells. Known regulators of BMP2/GDF5 signal transduction failed to explain this context-dependent difference, so a microarray was performed to identify new, cell-specific regulatory components. One identified candidate, the fibroblast growth factor receptor (FGFR)2, was analyzed as a potential new co-receptor to BMP ligands such as GDF5: It was shown that FGFR2 directly binds BMP2, GDF5, and other BMP ligands in vitro, and FGFR2 was able to positively influence BMP2/GDF5-mediated signaling outcome in cell-based assays. This effect was independent of FGFR2s kinase activity, and independent of the downstream mediators SMAD1/5/8, p42/p44, Akt, and p38. The elevated colocalization of BMP receptor type IA and FGFR2 in the presence of BMP2 or GDF5 suggests a signaling complex containing both receptors, akin to other known co-receptors of BMP ligands such as repulsive guidance molecules. This unexpected direct interaction between FGF receptor and BMP ligands potentially opens a new category of BMP signal transduction regulation, as FGFR2 is the second receptor tyrosine kinase to be identified as BMP co-receptor, and more may follow. The integration of cell surface interactions between members of the FGF and BMP family especially may widen the knowledge of such cellular communication mechanisms which involve both growth factor families, including morphogen gradients and osteogenesis, and may in consequence help to improve treatment options in osteochodnral diseases.},
  subject      = {Molekularbiologie},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Kumari2021,
  author    = {Kumari, Khushbu},
  title     = {The role of lipid transfer proteins (LTPs) during the fertilization process in Arabidopsis thaliana},
  doi       = {10.25972/OPUS-19961},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-199613},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Double fertilization is a defining characteristic of flowering plants (angiosperms). As the sperm cells of higher plants are non-motile, they need to be transported to the female gametophyte via the growing pollen tube. The pollen-tube journey through the female tissues represents a highly complex process. To provide for successful reproduction it demands intricate communication between the cells of the two haploid gametophytes - the polar growing pollen tube (carrying the two non-motile sperm cells) and the ovule (hosting the egg cell/synergid cells). The polar growth of the pollen tube towards the female gamete is guided by different signaling molecules, including sugars, amino acids and peptides. Some of these belong to the family of lipid transfer proteins (LTPs), which are secreted cysteine-rich peptides. Depending on the plant species several lines of evidence have also suggested potential roles for LTPs during pollen germination or pollen-tube guidance. Although Arabidopsis thaliana has 49 annotated genes for LTPs, several of which are involved in plant immunity and cell-to-cell communication, the role of most members of this family during fertilization is unknown. The aim of this project was therefore to systematically identify LTPs which play a role in the fertilization process in A. thaliana, particularly during pollen tube guidance. To identify candidate proteins, the expression profile of LTPs in reproductive tissue was investigated. This was accomplished by in-silico bioinformatic analysis using different expression databases. Following confirmion of these results by qRT-PCR analysis, seven Type-I nsLTPs (LTP1, LTP2, LTP3, LTP4, LTP5, LTP6 and LTP12) were found to be exclusively expressed in pistils. Except for LTP12, all other pistil expressed LTPs were transcriptionally induced upon pollination. Using reporter-based transcriptional and translational fusions the temporal and spatial expression patterns together with protein localizations for LTP2, 3, 4, 5, 6, and 12 were determined in planta. Stable transgenic plants carrying PromLTP::GUS constructs of the six different LTP candidates showed that most of LTPs were expressed in the stigma/stylar region and were induced upon pollination. With respect to protein localization on the cellular level, they split into two categories: LTP2, LTP5 and LTP6 were localized in the cell wall, while LTP3, LTP4 and LTP12 were specifically targeted to the plasma membrane. For the functional characterization of the candidate LTPs, several T-DNA insertion mutant plant lines were investigated for phenotypes affecting the fertilization process. Pollen development and quality as well as their in-vitro germination rate did not differ between the different single ltp mutant lines and wildtype plants. Moreover, in-vivo cross pollination experiments revealed that tube growth and fertilization rate of the mutant plants were similar to wildtype plants. Altogether, no discernible phenotype was evident in other floral and vegetative parts between different single ltp mutant lines and wildtype plants. As there was no distinguishable phenotype observed for single ltp-ko plants, double knock out plants of the two highly homologous genes LTP2 (expressed in the female stigma, style and transmitting tract) and LTP5 (expressed in the stigma, style, pollen pollen-tube and transmitting tract) were generated using the EPCCRISPR-Cas9 genome editing technique. Two ltp2ltp5 mutant transgenic-lines (\#P31-P2 and \#P31-P3) with frameshift mutations in both the genes could be established. Further experiments showed, that the CRISPR/Cas9-mediated knock-out of LTP2/LTP5 resulted in significantly reduced fertilization success. Cell biological analyses revealed that the ltp2ltp5 double mutant was impaired in pollen tube guidance towards the ovules and that this phenotype correlated with aberrant callose depositions in the micropylar region during ovule development. Detailed analysis of in-vivo pollen-tube growth and reciprocal cross pollination assay suggested that, the severely compromised fertility was not caused by any defect in development of the pollen grains, but was due to the abnormal callose deposition in the embryo sac primarily concentrated at the synergid cell near the micropylar end. Aberrant callose deposition in ltp2ltp5 ovules pose a complete blockage for the growing pollen tube to change its polarity to enter the funiculus indicating funicular and micropylar defects in pollen tube guidance causing fertilization failure. Our finding suggests that female gametophyte expressed LTP2 and LTP5 play a crucial role in mediating pollen tube guidance process and ultimately having an effect on the fertilization success. In line with the existence of a N-terminal signal peptide, secreted LTPs might represent a well-suited mobile signal carrier in the plant's extracellular matrix. Previous reports suggested that, LTPs could act as chemoattractant peptide, imparting competence to the growing pollen tube, but the molecular mechanism is still obscure. The results obtained in this thesis further provide strong evidence, that LTP2/5 together regulate callose homeostasis and testable models are discussed. Future work is now required to elucidate the detailed molecular link between these LTPs and their potential interacting partners or receptors expressed in pollen and synergid cells, which should provide deeper insight into their functional role as regulatory molecules in the pollen tube guidance mechanism.},
  subject      = {Fertilization in angiosperm},
  language  = {en}
}
@article{RoederGeillingerZieteketal.2014,
  author    = {R{\"o}der, Pia V. and Geillinger, Kerstin E. and Zietek, Tamara S. and Thorens, Bernard and Koepsell, Hermann and Daniel, Hannelore},
  title     = {The Role of SGLT1 and GLUT2 in Intestinal Glucose Transport and Sensing},
  series = {PLOS ONE},
  volume    = {9},
  journal   = {PLOS ONE},
  number    = {2},
  doi       = {10.1371/journal.pone.0089977},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-117262},
  pages     = {e89977},
  year      = {2014},
  abstract  = {Intestinal glucose absorption is mediated by SGLT1 whereas GLUT2 is considered to provide basolateral exit. Recently, it was proposed that GLUT2 can be recruited into the apical membrane after a high luminal glucose bolus allowing bulk absorption of glucose by facilitated diffusion. Moreover, SGLT1 and GLUT2 are suggested to play an important role in intestinal glucose sensing and incretin secretion. In mice that lack either SGLT1 or GLUT2 we re-assessed the role of these transporters in intestinal glucose uptake after radiotracer glucose gavage and performed Western blot analysis for transporter abundance in apical membrane fractions in a comparative approach. Moreover, we examined the contribution of these transporters to glucose-induced changes in plasma GIP, GLP-1 and insulin levels. In mice lacking SGLT1, tissue retention of tracer glucose was drastically reduced throughout the entire small intestine whereas GLUT2-deficient animals exhibited higher tracer contents in tissue samples than wild type animals. Deletion of SGLT1 resulted also in reduced blood glucose elevations and abolished GIP and GLP-1 secretion in response to glucose. In mice lacking GLUT2, glucose-induced insulin but not incretin secretion was impaired. Western blot analysis revealed unchanged protein levels of SGLT1 after glucose gavage. GLUT2 detected in apical membrane fractions mainly resulted from contamination with basolateral membranes but did not change in density after glucose administration. SGLT1 is unequivocally the prime intestinal glucose transporter even at high luminal glucose concentrations. Moreover, SGLT1 mediates glucose-induced incretin secretion. Our studies do not provide evidence for GLUT2 playing any role in either apical glucose influx or incretin secretion.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{TraversMartin2007,
  author    = {Travers-Martin, Nora Verena},
  title     = {The role of the glucosinolate-myrosinase system for the interaction of Brassicaceae with the turnip sawfly Athalia rosae(L.)},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-25335},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2007},
  abstract  = {Brassicaceae and a few related plant families are characterized by possession of the glucosinolate-myrosinase system. Glucosinolates are amino-acid derived allelochemicals which are hydrolysed upon tissue damage by myrosinase enzymes to produce various degradation products which can be toxic for generalist insects. The larvae of the crucifer-specialist Athalia rosae, the turnip sawfly, sequester glucosinolates into their haemolymph. The role of the glucosinolate-myrosinase system for the interaction of the turnip sawfly with Brassicaceae was examined in this study from two different perspectives: variation within individual plants and between plant species. The plant responses to the feeding by herbivores and the short-term effects this induction had on insect behaviour were investigated in white mustard. Furthermore, plants can use multiple defences. Hence correlations of glucosinolates and myrosinase activities with other defences and nutritional quality and their long-term effects on the development of the insects were investigated in seven different plant species.},
  subject      = {Glucosinolate},
  language  = {en}
}
@article{BoschertFrischBacketal.2016,
  author    = {Boschert, V. and Frisch, C. and Back, J. W. and van Pee,, K. and Weidauer, S. E. and Muth, E.-M. and Schmieder, P. and Beerbaum, M. and Knappik, A. and Timmerman, P. and Mueller, T. D.},
  title     = {The sclerostin-neutralizing antibody AbD09097 recognizes an epitope adjacent to sclerostin's binding site for the Wnt co-receptor LRP6},
  series = {Open Biology},
  volume    = {6},
  journal   = {Open Biology},
  doi       = {10.1098/rsob.160120},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-177925},
  year      = {2016},
  abstract  = {The glycoprotein sclerostin has been identified as a negative regulator of bone growth. It exerts its function by interacting with the Wnt co-receptor LRP5/6, blocks the binding of Wnt factors and thereby inhibits Wnt signalling. Neutralizing anti-sclerostin antibodies are able to restore Wnt activity and enhance bone growth thereby presenting a new osteoanabolic therapy approach for diseases such as osteoporosis. We have generated various Fab antibodies against human and murine sclerostin using a phage display set-up. Biochemical analyses have identified one Fab developed against murine sclerostin, AbD09097 that efficiently neutralizes sclerostin's Wnt inhibitory activity. In vitro interaction analysis using sclerostin variants revealed that this neutralizing Fab binds to sclerostin's flexible second loop, which has been shown to harbour the LRP5/6 binding motif. Affinity maturation was then applied to AbD09097, providing a set of improved neutralizing Fab antibodies which particularly bind human sclerostin with enhanced affinity. Determining the crystal structure of AbD09097 provides first insights into how this antibody might recognize and neutralize sclerostin. Together with the structure-function relationship derived from affinity maturation these new data will foster the rational design of new and highly efficient anti-sclerostin antibodies for the therapy of bone loss diseases such as osteoporosis.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Pedrotti2018,
  author    = {Pedrotti, Lorenzo},
  title     = {The SnRK1-C/S1-bZIPs network: a signaling hub in Arabidopsis energy metabolism regulation},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-116080},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2018},
  abstract  = {The control of energy homeostasis is of pivotal importance for all living organisms. In the last years emerged the idea that many stress responses that are apparently unrelated, are actually united by a common increase of the cellular energy demand. Therefore, the so called energy signaling is activated by many kind of stresses and is responsible for the activation of the general stress response. In Arabidopsis thaliana the protein family SnF1- related protein kinases (SnRK1) is involved in the regulation of many physiological processes but is more known for its involvement in the regulation of the energy homeostasis in response to various stresses. To the SnRK1 protein family belong SnRK1.1 (also known as KIN10), SnRK1.2 (KIN11), and SnRK1.3 (KIN12). SnRK1 exerts its function regulating directly the activity of metabolic enzymes or those of key transcription factors (TFs). The only TFs regulated by SnRK1 identified so far is the basic leucine zipper (bZIP) 63. bZIP63 belongs to the C group of bZIPs (C-bZIPs) protein family together with bZIP9, bZIP10, and bZIP25. SnRK1.1 phosphorylates bZIP63 on three amino acids residues, serine (S) 29, S294, and S300. The phosphorylation of tbZIP63 is strongly related to the energy status of the plant, shifting from almost absent during the normal growth to strongly phosphorylated when the plant is exposed to extended dark. bZIPs normally bind the DNA as dimer in order to regulate the expression of their target genes. C-bZIPs preferentially form dimers with S1-bZIPs, constituting the so called C/S1- bZIPs network. The SnRk1 dependent phosphorylation of bZIP63 regulates its activation potential and its dimerization properties. In particular bZIP63 shift its dimerization preferences according to its phosphorylation status. The non-phosphorylated form of bZIP63 dimerize bZIP1, the phosphorylates ones, instead, forms dimer with bZIP1, bZIP11, and bZIP63 its self. Together with bZIP63, S1-bZIPs are important mediator of part of the huge transcriptional reprogramming induced by SnRK1 in response to extended dark. S1-bZIPs regulate, indeed, the expression of 4'000 of the 10'000 SnRK1-regulated genes in response to energy deprivation. In particular S1-bZIPs are very important for the regulation of many genes encoding for enzymes involved in the amino acid metabolism and for their use as alternative energy source. After the exposition for some hours to extended dark, indeed, the plant make use of every energy substrate and amino acids are considered an important energy source together with lipids and proteins. Interestingly, S1- bZIPs regulate the expression of ETFQO. ETFQO is a unique protein that convoglia the electrons provenienti from the branch chain amino acids catabolism into the mitochondrial electron transport chain. The dimer formed between bZIP63 and bZIP2 recruits SnRK1.1 directly on the chromatin of ETFQO promoter. The recruitment of SnRK1 on ETFQO promoter is associated with its acetylation on the lysine 14 of the histone protein 3 (K14H3). This chromatin modification is normally asociated with an euchromatic status of the DNA and therefore with its transcriptional activation. Beside the particular case of the regulation of ETFQO gene, S1-bZIPs are involved in the regulation of many other genes activated in response of different stresses. bZIP1 is for example an important mediator of the salt stress response. In particular bZIP1 regulates the primary C- and N-metabolism. The expression of bZIP1, in response of both salt ans energy stress seems to be regulated by SnRK1, as it is the expression of bZIP53 and bZIP63. Beside its involvement in the regulation of the energy stress response and salt response, SnRK1 is the primary activators of the lipids metabolism during see germination. SnRK1, indeed, controls the expression of CALEOSINs and OLEOSINs. Those proteins are very important for lipids remobilization from oil droplets. Without their expression seed germination and subsequent establishment do not take place because of the absence of fuel to sustain these highly energy costly processes, which entirely depend on the catabolism of seed storages.},
  subject      = {Ackerschmalwand},
  language  = {en}
}
@article{SchmittKuperEliasetal.2014,
  author    = {Schmitt, Dominik R. and Kuper, Jochen and Elias, Agnes and Kisker, Caroline},
  title     = {The Structure of the TFIIH p34 Subunit Reveals a Von Willebrand Factor A Like Fold},
  series = {PLoS ONE},
  volume    = {9},
  journal   = {PLoS ONE},
  number    = {7},
  issn      = {1932-6203},
  doi       = {10.1371/journal.pone.0102389},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-119471},
  pages     = {e102389},
  year      = {2014},
  abstract  = {RNA polymerase II dependent transcription and nucleotide excision repair are mediated by a multifaceted interplay of subunits within the general transcription factor II H (TFIIH). A better understanding of the molecular structure of TFIIH is the key to unravel the mechanism of action of this versatile protein complex within these vital cellular processes. The importance of this complex becomes further evident in the context of severe diseases like xeroderma pigmentosum, Cockayne's syndrome and trichothiodystrophy, that arise from single point mutations in TFIIH subunits. Here we describe the structure of the p34 subunit of the TFIIH complex from the eukaryotic thermophilic fungus Chaetomium thermophilum. The structure revealed that p34 contains a von Willebrand Factor A (vWA) like domain, a fold which is generally known to be involved in protein-protein interactions. Within TFIIH p34 strongly interacts with p44, a positive regulator of the helicase XPD. Putative protein-protein interfaces are analyzed and possible binding sites for the p34-p44 interaction suggested.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Lu2024,
  author    = {Lu, Jinping},
  title     = {The vacuolar TPC1 channel and its luminal calcium sensing site in the luminal pore entrance},
  doi       = {10.25972/OPUS-25135},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-251353},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2024},
  abstract  = {The slowly activating vacuolar SV/TPC1 channel is ubiquitously expressed in plants and provides a large cation conductance in the vacuolar membrane. Thereby, monovalent (K+, Na+) and in principle also divalent cations, such as Ca2+, can pass through the channel. The SV/TPC1 channel is activated upon membrane depolarization and cytosolic Ca2+ but inhibited by luminal calcium. With respect to the latter, two luminal Ca2+ binding sites (site 1 Asp240/Asp454/Glu528, site 2 Glu239/Asp240/Glu457) were identified to coordinate luminal Ca2+. In this work, the characteristics of the SV/TPC1 channels in terms of regulation and function were further elucidated, focusing on the TPC1s of Arabidopsis thaliana and Vicia faba. For electrophysiological analysis of the role of distinct pore residues for channel gating and luminal Ca2+ sensing, TPC1 channel variants were generated by site-directed mutagenesis and transiently expressed as eGFP/eYFP-fusion constructs in Arabidopsis thaliana mesophyll protoplasts of the TPC1 loss-of-function mutant attpc1-2. 1. As visualized by confocal fluorescence laser-scanning microscopy, all AtTPC1 (WT, E605A/Q, D606N, D607N, E605A/D606N, E605Q/D606N/D607N, E457N/E605A/D606N) and VfTPC1 channel variants (WT, N458E/A607E/ N608D) were correctly targeted to the vacuole membrane. 2. Patch-clamp studies revealed that removal of one of the negative charges at position Glu605 or Asp606 was already sufficient to promote voltage-dependent channel activation with higher voltage sensitivity. The combined neutralization of these residues (E605A/D606N), however, was required to additionally reduce the luminal Ca2+ sensitivity of the AtTPC1 channel, leading to hyperactive AtTPC1 channels. Thus, the residues Glu605/Asp606 are functionally coupled with the voltage sensor of AtTPC1 channel, thereby modulating channel gating, and form a novel luminal Ca2+ sensing site 3 in AtTPC1 at the luminal entrance of the ion transport pathway. 3. Interestingly, this novel luminal Ca2+ sensing site 3 (Glu605/Asp606) and Glu457 from the luminal Ca2+ sensing site 2 of the luminal Ca2+-sensitive AtTPC1 channel were neutralized by either asparagine or alanine in the TPC1 channel from Vicia faba and many other Fabaceae. Moreover, the VfTPC1 was validated to be a hyperactive TPC1 channel with higher tolerance to luminal Ca2+ loads which was in contrast to the AtTPC1 channel features. As a result, VfTPC1 but not AtTPC1 conferred the hyperexcitability of vacuoles. When AtTPC1 was mutated for the three VfTPC1-homologous polymorphic site residues, the AtTPC1 triple mutant (E457N/E605A/D606N) gained VfTPC1-like characteristics. However, when VfTPC1 was mutated for the three AtTPC1-homologous polymorphic site residues, the VfTPC1 triple mutant (N458E/A607E/N608D) still sustained VfTPC1-WT-like features. These findings indicate that the hyperactivity of VfTPC1 is achieved in part by the loss of negatively charged amino acids at positions that - as part of the luminal Ca2+ sensing sites 2 and 3 - are homologous to AtTPC1-Glu457/Glu605/Asp606 and are likely stabilized by other unknown residues or domains. 4.The luminal polymorphic pore residues (Glu605/Asp606 in AtTPC1) apparently do not contribute to the unitary conductance of TPC1. Under symmetrical K+ conditions, a single channel conductance of about 80 pS was determined for AtTPC1 wild type and the AtTPC1 double mutant E605A/D606A. This is in line with the three-fold higher unitary conductance of VfTPC1 (232 pS), which harbors neutral luminal pore residues at the homologous sites to AtTPC1. In conclusion, by studying TPC1 channel from Arabidopsis thaliana and Vicia faba, the present thesis provides evidence that the natural TPC1 channel variants exhibit differences in voltage gating, luminal Ca2+ sensitivity and luminal Ca2+ binding sites.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{vonRueden2022,
  author    = {von R{\"u}den, Martin Frederik},
  title     = {The Venus flytrap - Role of oxylipins in trap performance of Dionaea muscipula},
  doi       = {10.25972/OPUS-27385},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-273854},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2022},
  abstract  = {A part of the plant kingdom consists of a variety of carnivorous plants. Some trap their prey using sticky leaves, others have pitfall traps where prey cannot escape once it has fallen inside. A rare trap type is the snap-trap: it appears only twice in the plant kingdom, in the genera Aldrovanda and Dionaea. Even Charles Darwin himself described Dionaea muscipula, the Venus flytrap, with the following words "This plant, commonly called Venus' fly-trap, from the rapidity and force of its movements, is one of the most wonderful in the world". For a long time now, the mechanisms of Dionaea's prey recognition, capture and utilization are of interest for scientists and have been studied intensively. Dionaea presents itself with traps wide-open, ready to catch insects upon contact. For this, the insect has to touch the trigger hairs of the opened trap twice within about 20-30 seconds. Once the prey is trapped, the trap lobes close tight, forming a hermetically sealed "green stomach". Until lately, there was only limited knowledge about the molecular and hormonal mechanisms which lead to prey capture and excretion of digestive fluids. It is known that the digestion process is very water-consuming; therefore, the interplay of digestion-inducing and digestion inhibiting substances was to be analyzed in this work, to elucidate the fine-tuning of the digestive pathway. Special attention was given to the impact of phytohormones on mRNA transcript levels of digestion-related proteins after various stimuli as well as their effect on Dionaea's physiological responses. Jasmonic acid (JA) and its isoleucine-conjugated form, JA-Ile, are an important signal in the jasmonate pathway. In the majority of non-carnivorous plants, jasmonates are critical for the defense against herbivory and pathogens. In Dionaea, this defense mechanism has been restructured towards offensive prey catching. One question in this work was how the frequency of trigger hair bendings is related to the formation of jasmonates and the induction of the digestion process. Upon contact of a prey with the trigger hairs in the inside of the trap, the trap closes and jasmonates are produced biosynthetically. JA-Ile interacts with the COI1- receptor, thereby activating the digestion pathway which leads to the secretion of digestive fluid and production of transporters needed to take up prey-derived nutrients. In this work it could be shown that the number of trigger hair bendings is positively correlated with the level and duration of transcriptional induction of several digestive enzymes/hydrolases. Abscisic acid (ABA) acts, along with many other functions, as the plant "drought stress hormone". It is synthesized either by roots as the primary sensor for water shortage or by guard cells in the leaves. ABA affects a network of several thousand genes whose regulation prepares the plant for drought and initiates protective measurements. It was known from previous work that the application of ABA for 48 hours increased the required amount of trigger hair bendings to achieve trap closure. As the digestion process is very water-intensive, the question arose how exactly the interplay between the jasmonate- and the ABA-pathway is organized, and if ABA could stop the running digestion process once it had been activated. In the present work it could be shown that the application of ABA on intact traps prior to mechanically stimulating the trigger hairs (mechanostimulation) already significantly reduced the transcription of digestive enzymes for an incubation time as short as 4 h, showing that already short-term exposure to ABA counteracts the effects of jasmonates when it comes to initiating the digestion process, but does not inhibit trap closure. Incubation for 24 and 48 hours with 100 μM active ABA had no effect on trap reopening, only very high levels of 200 μM of active ABA inhibited trap reopening but also led to tissue necrosis. As the application of ABA could reduce the transcription of digestive hydrolases, it is likely that Dionaea can stop the digestion process, if corresponding external stimuli are received. Another factor, which only emerged later, was the effect of the wounding-induced systemic jasmonate burst. As efficient as ABA was in inhibiting marker hydrolase expression after mechanostimulation in intact plants, the application of ABA on truncated traps was not able to inhibit mechanostimulation-induced marker hydrolase expression. One reason might be that the ABA-signal is perceived in the roots, and therefore truncated traps were not able to react to it. Another reason might be that the wounding desensitized the tissue for the ABAsignal. Further research is required at this point. Inhibitors of the jasmonate pathway were also used to assess their effect on the regulation of Dionaea´s hunting cycle. Coronatine-O-methyloxime proved to be a potent inhibitor of mechanostimulation-induced expression of digestive enzymes, thus confirming the key regulatory role of jasmonates for Dionaea´s prey consumption mechanism. In a parallel project, the generation of in vitro cultures from sterilized seeds and single plant parts proved successful, which may be important for stock-keeping of future transgenic lines. Protoplasts were generated from leaf blade tissue and transiently transformed, expressing the reporter protein YFP after 24 h of incubation. In the future this might be the starting point for the generation of transgenic lines or the functional testing of DNA constructs.},
  subject      = {Venusfliegenfalle},
  language  = {en}
}
@article{KreuzwieserScheererKruseetal.2014,
  author    = {Kreuzwieser, J{\"u}rgen and Scheerer, Ursel and Kruse, J{\"o}rg and Burzlaff, Tim and Honsel, Anne and Alfarraj, Saleh and Georgiev, Palmen and Schnitzler, J{\"o}rg-Peter and Ghirardo, Andrea and Kreuzer, Ines and Hedrich, Rainer and Rennenberg, Heinz},
  title     = {The Venus flytrap attracts insects by the release of volatile organic compounds},
  series = {Journal of Experimental Botany},
  volume    = {65},
  journal   = {Journal of Experimental Botany},
  number    = {2},
  doi       = {10.1093/jxb/ert455},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-121161},
  pages     = {755-66},
  year      = {2014},
  abstract  = {Does Dionaea muscipula, the Venus flytrap, use a particular mechanism to attract animal prey? This question was raised by Charles Darwin 140 years ago, but it remains unanswered. This study tested the hypothesis that Dionaea releases volatile organic compounds (VOCs) to allure prey insects. For this purpose, olfactory choice bioassays were performed to elucidate if Dionaea attracts Drosophila melanogaster. The VOCs emitted by the plant were further analysed by GC-MS and proton transfer reaction-mass spectrometry (PTR-MS). The bioassays documented that Drosophila was strongly attracted by the carnivorous plant. Over 60 VOCs, including terpenes, benzenoids, and aliphatics, were emitted by Dionaea, predominantly in the light. This work further tested whether attraction of animal prey is affected by the nutritional status of the plant. For this purpose, Dionaea plants were fed with insect biomass to improve plant N status. However, although such feeding altered the VOC emission pattern by reducing terpene release, the attraction of Drosophila was not affected. From these results it is concluded that Dionaea attracts insects on the basis of food smell mimicry because the scent released has strong similarity to the bouquet of fruits and plant flowers. Such a volatile blend is emitted to attract insects searching for food to visit the deadly capture organ of the Venus flytrap.},
  language  = {en}
}
@article{BoehmScherzerKroletal.2016,
  author    = {B{\"o}hm, Jennifer and Scherzer, S{\"o}nke and Krol, Elzbieta and Kreuzer, Ines and von Meyer, Katharina and Lorey, Christian and Mueller, Thomas D. and Shabala, Lana and Monte, Isabel and Salano, Roberto and Al-Rasheid, Khaled A. S. and Rennenberg, Heinz and Shabala, Sergey and Neher, Erwin and Hedrich, Rainer},
  title     = {The Venus Flytrap Dionaea muscipula Counts Prey-Induced Action Potentials to Induce Sodium Uptake},
  series = {Current Biology},
  volume    = {26},
  journal   = {Current Biology},
  number    = {3},
  doi       = {10.1016/j.cub.2015.11.057},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-128054},
  pages     = {286-295},
  year      = {2016},
  abstract  = {Carnivorous plants, such as the Venus flytrap (Dionaea muscipula), depend on an animal diet when grown in nutrient-poor soils. When an insect visits the trap and tilts the mechanosensors on the inner surface, action potentials (APs) are fired. After a moving object elicits two APs, the trap snaps shut, encaging the victim. Panicking preys repeatedly touch the trigger hairs over the subsequent hours, leading to a hermetically closed trap, which via the gland-based endocrine system is flooded by a prey-decomposing acidic enzyme cocktail. Here, we asked the question as to how many times trigger hairs have to be stimulated (e.g., now many APs are required) for the flytrap to recognize an encaged object as potential food, thus making it worthwhile activating the glands. By applying a series of trigger-hair stimulations, we found that the touch hormone jasmonic acid (JA) signaling pathway is activated after the second stimulus, while more than three APs are required to trigger an expression of genes encoding prey-degrading hydrolases, and that this expression is proportional to the number of mechanical stimulations. A decomposing animal contains a sodium load, and we have found that these sodium ions enter the capture organ via glands. We identified a flytrap sodium channel DmHKT1 as responsible for this sodium acquisition, with the number of transcripts expressed being dependent on the number of mechano-electric stimulations. Hence, the number of APs a victim triggers while trying to break out of the trap identifies the moving prey as a struggling Na+-rich animal and nutrition for the plant.},
  subject      = {Venusfliegenfalle},
  language  = {en}
}
@article{BoehmScherzerKroletal.2016,
  author    = {B{\"o}hm, Jennifer and Scherzer, S{\"o}nke and Krol, Elzbieta and Kreuzer, Ines and von Meyer, Katharina and Lorey, Christian and Mueller, Thomas D. and Shabala, Lana and Monte, Isabel and Solano, Roberto and Al-Rasheid, Khaled A. S. and Rennenberg, Heinz and Shabala, Sergey and Neher, Erwin and Hedrich, Rainer},
  title     = {The Venus flytrap Dionaea muscipula counts prey-induced action potentials to induce sodium uptake},
  series = {Current Biology},
  volume    = {26},
  journal   = {Current Biology},
  number    = {3},
  doi       = {10.1016/j.cub.2015.11.057},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-190870},
  pages     = {286-295},
  year      = {2016},
  abstract  = {Carnivorous plants, such as the Venus flytrap (Dionaea muscipula), depend on an animal diet when grown in nutrient-poor soils. When an insect visits the trap and tilts the mechanosensors on the inner surface, action potentials (APs) are fired. After a moving object elicits two APs, the trap snaps shut, encaging the victim. Panicking preys repeatedly touch the trigger hairs over the subsequent hours, leading to a hermetically closed trap, which via the gland-based endocrine system is flooded by a prey-decomposing acidic enzyme cocktail. Here, we asked the question as to how many times trigger hairs have to be stimulated (e.g., now many APs are required) for the flytrap to recognize an encaged object as potential food, thus making it worthwhile activating the glands. By applying a series of trigger-hair stimulations, we found that the touch hormone jasmonic acid (JA) signaling pathway is activated after the second stimulus, while more than three APs are required to trigger an expression of genes encoding prey-degrading hydrolases, and that this expression is proportional to the number of mechanical stimulations. A decomposing animal contains a sodium load, and we have found that these sodium ions enter the capture organ via glands. We identified a flytrap sodium channel DmHKT1 as responsible for this sodium acquisition, with the number of transcripts expressed being dependent on the number of mechano-electric stimulations. Hence, the number of APs a victim triggers while trying to break out of the trap identifies the moving prey as a struggling Na\(^+\)-rich animal and nutrition for the plant.},
  language  = {en}
}
@article{YamakawaFukushimaItohetal.2012,
  author    = {Yamakawa, Hisanori and Fukushima, Yoshimasa and Itoh, Shigeru and Heber, Ulrich},
  title     = {Three different mechanisms of energy dissipation of a desiccation-tolerant moss serve one common purpose: to protect reaction centres against photo-oxidation},
  series = {Journal of Experimental Botany},
  volume    = {63},
  journal   = {Journal of Experimental Botany},
  number    = {10},
  doi       = {10.1093/jxb/ers062},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-126897},
  pages     = {3765-3775},
  year      = {2012},
  abstract  = {Three different types of non-photochemical de-excitation of absorbed light energy protect photosystem II of the sun- and desiccation-tolerant moss Rhytidium rugosum against photo-oxidation. The first mechanism, which is light-induced in hydrated thalli, is sensitive to inhibition by dithiothreitol. It is controlled by the protonation of a thylakoid protein. Other mechanisms are activated by desiccation. One of them permits exciton migration towards a far-red band in the antenna pigments where fast thermal deactivation takes place. This mechanism appears to be similar to a mechanism detected before in desiccated lichens. A third mechanism is based on the reversible photo-accumulation of a radical that acts as a quencher of excitation energy in reaction centres of photosystem II. On the basis of absorption changes around 800 nm, the quencher is suggested to be an oxidized chlorophyll. The data show that desiccated moss is better protected against photo-oxidative damage than hydrated moss. Slow drying of moss thalli in the light increases photo-protection more than slow drying in darkness.},
  language  = {en}
}
@article{DorjiSchuldtNeudametal.2021,
  author    = {Dorji, Yonten and Schuldt, Bernhard and Neudam, Liane and Dorji, Rinzin and Middleby, Kali and Isasa, Emilie and K{\"o}rber, Klaus and Ammer, Christian and Annigh{\"o}fer, Peter and Seidel, Dominik},
  title     = {Three-dimensional quantification of tree architecture from mobile laser scanning and geometry analysis},
  series = {Trees},
  volume    = {35},
  journal   = {Trees},
  number    = {4},
  issn      = {0931-1890},
  doi       = {10.1007/s00468-021-02124-9},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-307501},
  pages     = {1385-1398},
  year      = {2021},
  abstract  = {Key message Mobile laser scanning and geometrical analysis revealed relationships between tree geometry and seed dispersal mechanism, latitude of origin, as well as growth. Abstract The structure and dynamics of a forest are defined by the architecture and growth patterns of its individual trees. In turn, tree architecture and growth result from the interplay between the genetic building plans and environmental factors. We set out to investigate whether (1) latitudinal adaptations of the crown shape occur due to characteristic solar elevation angles at a species' origin, (2) architectural differences in trees are related to seed dispersal strategies, and (3) tree architecture relates to tree growth performance. We used mobile laser scanning (MLS) to scan 473 trees and generated three-dimensional data of each tree. Tree architectural complexity was then characterized by fractal analysis using the box-dimension approach along with a topological measure of the top heaviness of a tree. The tree species studied originated from various latitudinal ranges, but were grown in the same environmental settings in the arboretum. We found that trees originating from higher latitudes had significantly less top-heavy geometries than those from lower latitudes. Therefore, to a certain degree, the crown shape of tree species seems to be determined by their original habitat. We also found that tree species with wind-dispersed seeds had a higher structural complexity than those with animal-dispersed seeds (p < 0.001). Furthermore, tree architectural complexity was positively related to the growth performance of the trees (p < 0.001). We conclude that the use of 3D data from MLS in combination with geometrical analysis, including fractal analysis, is a promising tool to investigate tree architecture.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{LindenbergverhSchubert2021,
  author    = {Lindenberg [verh. Schubert], Annekathrin},
  title     = {Timing of sensory preferences in \(Camponotus\) Ants},
  doi       = {10.25972/OPUS-16094},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-160948},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Ants belong to the most successful insects living on our planet earth. One criterion of their tremendous success is the division of labor among workers that can be related to age (age¬- or temporal polyethism) and/ or body size (size-related polymorphism). Young ants care for the queen and brood in the nest interior and switch to foraging tasks in the outside environment with ongoing age. This highly flexible interior-exterior transition probably allows the ant workers to properly match the colony needs and is one of the most impressive behaviors a single worker undergoes during its life. As environmental stimuli are changing with this transition, workers are required to perform a new behavioral repertoire. This requires significant adaptions in sensory and higher¬-order integration centers in the brain, like the mushroom bodies. Furthermore, foragers need proper time measuring mechanisms to cope with daily environmental changes and to adapt their own mode of life. Therefore, they possess a functional endogenous clock that generates rhythms with a period length of approximately 24 hours. The species-rich genus of Camponotus ants constitute a rewarding model to study how behavioral duties of division of labor were performed and modulated within the colony and how synaptic plasticity in the brain is processed, as they can divide their labor to both, age and body size, simultaneously. In my PhD thesis, I started to investigate the behavioral repertoire (like foraging and locomotor activity) of two sympatric Camponotus species, C. mus and C. rufipes workers under natural and under controlled conditions. Furthermore, I focused on the division of labor in C. rufipes workers and started to examine structural and ultrastructural changes of neuronal architectures in the brain that are accompanied by the interior-exterior transition of C. rufipes ants. In the first part of my thesis, I started to analyze the temporal organization of task allocation throughout the life of single C. rufipes workers. Constant video-tracking of individually labeled workers for up to 11 weeks, revealed an age-related division of labor of interior and exterior workers. After emergence, young individuals are tended to by older ones within the first 48 hours of their lives before they themselves start nurturing larvae and pupae. Around 52\% switch to foraging duties at an age of 14-20 days. The workers that switched to foraging tasks are mainly media-sized workers and seem to be more specialized than nurses. Variations in proportion and the age of switching workers between and within different subcolonies indicate how highly flexible and plastic the age-related division of labor occurs in this ant species. Most of the observed workers were engaged in foraging tasks exclusively during nighttime. As the experiments were conducted in the laboratory, they are completely lacking environmental stimuli of the ants´ natural habitat. I therefore asked in a second study, how workers of the two closely related Camponotus species, C. rufipes and C. mus, adapt their daily activity patterns (foraging and locomotor activity) under natural (in Uruguay, South America) and controlled (in the laboratory) conditions to changing thermal conditions. Monitoring the foraging activity of both Camponotus species in a field experiment revealed, that C. mus workers are exclusively diurnal, whereas C. rufipes foragers are predominantly nocturnal. However, some nests showed an elevated daytime activity, which could be an adaption to seasonally cold night temperatures. To further investigate the impact of temperature and light on the differing foraging activity patterns in the field, workers of both Camponotus species were artificially exposed to different thermal regimes in the laboratory, simulating local winter and summer conditions. Here again, C. mus workers display solely diurnal locomotor activity, whereas workers of C. rufipes shifted their locomotor activity from diurnal under thermal winter conditions to nocturnal under thermal summer conditions. Hence, the combination of both, field work and laboratory studies, shows that daily activity is mostly shaped by thermal conditions and that temperature cycles are not just limiting foraging activity but can be used as zeitgeber to schedule the outside activities of the nests. Once an individual worker switches from indoor duties to exterior foraging tasks, it is confronted with an entirely new set of sensory information. To cope with changes of the environmental conditions and to facilitate the behavioral switch, workers need a highly flexible and plastic neuronal system. Hence, my thesis further focuses on the underlying neuronal adaptations of the visual system, including the optic lobes as the primary visual neuropil and the mushroom bodies as secondary visual brain neuropil, that are accompanied with the behavioral switch from nursing to foraging. The optic lobes as well as the mushroom bodies of light-deprived workers show an `experience-independent´ volume increase during the first two weeks of adulthood. An additional light exposure for 4 days induces an `experience-dependent´ decrease of synaptic complexes in the mushroom body collar, followed by an increase after extended light exposure for 14 days. I therefore conclude, that the plasticity of the central visual system represents important components for the optimal timing of the interior-exterior transitions and flexibility of the age-related division of labor. These remarkable structural changes of synaptic complexes suggest an active involvement of the mushroom body neuropil in the lifetime plasticity that promotes the interior-exterior transition of Camponotus rufipes ants. Beside these investigations of neuronal plasticity of synaptic complexes in the mushroom bodies on a structural level, I further started to examine mushroom body synaptic structures at the ultrastructural level. Until recently, the detection of synaptic components in projection neuron axonal boutons were below resolution using classical Transmission Electron Microscopy. Therefore, I started to implement Electron Tomography to increase the synaptic resolution to understand architectural changes in neuronal plasticity process. By acquiring double tilt series and consecutive computation of the acquired tilt information, I am now able to resolve individual clear-core and dense-core vesicles within the projection neuron cytoplasm of C. rufipes ants. I additionally was able to reveal single postsynaptic Kenyon cell dendritic spines (~62) that surround one individual projection neuron bouton. With this, I could reveal first insights into the complex neuronal architecture of single projection neuron boutons in the olfactory mushroom body lip region. The high resolution images of synaptic architectures at the ultrastructural level, received with Electron Tomography would promote the understanding of architectural changes in neuronal plasticity. In my PhD thesis, I demonstrate that the temporal organization within Camponotus colonies involves the perfect timing of different tasks. Temperature seems to be the most scheduling abiotic factors of foraging and locomotor activity. The ants do not only need to adapt their behavioral repertoire in accordance to the interior-exterior switch, also the parts in the peripheral and central that process visual information need to adapt to the new sensory environment.},
  subject      = {Rossameise},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Rudolf2013,
  author    = {Rudolf, Ronald},
  title     = {Transcriptional Regulation of and by NFATc1 in Lymphocytes},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-83993},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {The transcription factor NFATc1 has been shown to regulate the activation and differentiation of T-cells and B-cells, of DCs and megakaryocytes. Dysregulation of NFAT signaling was shown to be associated with the generation of autoimmune diseases, malignant transformation and the development of cancer [71]. The primary goal of this work was to gain insights on Nfatc1 induction and regulation in lymphocytes and to find new direct NFATc1 target genes. Three new BAC -transgenic reporter mouse strains (tgNfatc1/Egfp, tgNfatc1/DE1 and tgNfatc1/DE2) were applied to analyze Nfatc1 induction and regulation in primary murine B- and T-cells. As a result, we were able to show the persistent requirement of immunoreceptor-signaling for constant Nfatc1 induction, particularly, for NFATc1/αA expression. Furthermore, we showed that NF-κB inducing agents, such as LPS, CpG or CD40 receptor engagement, in combination with primary receptor-signals, positively contributed to Nfact1 induction in B-cells [137]. We sought to establish a new system which could help to identify direct NFATc1 target genes by means of ChIP and NGS in genom-wide approaches. We were able to successfully generate a new BAC-transgene encoding a biotinylatable short isoform of NFATc1, which is currently injected into mice oocyte at the TFM in Mainz. In addition, in vivo biotinylatable NFATc1-isoforms were cloned and stably expressed in the murine B-cell lymphoma line WEHI-231. The successful use of these cells stably overexpressing either the short NFATc1/αA or the long NFATc1/βC isoform along with the bacterial BirA biotin ligase was confirmed by intracellular stainings, FACS analysis, confocal microscopy and protein IP. By NGS, we detected 2185 genes which are specifically controlled by NFATc1/αA, and 1306 genes which are exclusively controlled by NFATc1/βC. This shows that the Nfatc1 locus encodes "two genes" which exhibit alternate, in part opposite functions. Studies on the induction of apoptosis and cell-death revealed opposed roles for the highly inducible short isoform NFATc1/αA and the constantly expressed long isoform NFATc1/βC. These findings were confirmed by whole transcriptome-sequencing performed with cells overexpressing NFATc1/αA and NFATc1/βC. Several thousand genes were found to be significantly altered in their expression profile, preferentially genes involved in apoptosis and PCD for NFATc1/βC or genes involved in transcriptional regulation and cell-cycle processes for NFATc1/αA. In addition we were able to perform ChIP-seq for NFATc1/αA and NFATc1/βC in an ab-independent approach. We found potential new target-sites, but further studies will have to address this ambitious goal in the future. In individual ChIP assays, we showed direct binding of NFATc1/αA and NFATc1/βC to the Prdm1 and Aicda promoter regions which are individually controlled by the NFATc1 isoforms.},
  subject      = {Lymphozyt},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Ferber2019,
  author    = {Ferber, Elena},
  title     = {Transkriptionelle, metabolische und physiologische Anpassung nach Selbstintoxikation mit reaktiven Sekund{\"a}rstoffen: die Glukosinolat-Bombe in Arabidopsis thaliana},
  doi       = {10.25972/OPUS-18511},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-185116},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {In Brassicaceae werden bei einer Gewebszerst{\"o}rung unreaktive Glukosinolate durch das Enzym Myrosinase hydrolysiert. Es entstehen reaktive Substanzen wie Isothiocyanate (ITCs). Da diese Reaktion sehr schnell erfolgt wird sie auch als Senf{\"o}l-Glukosid-Bombe bezeichnet. In Arabidopsis thaliana erfolgt nach Verwundung und Pathogeninfektion eine massive Akkumulation des ITCs Sulforaphan (SF), welches eine reaktive elektophile Spezies (RES) darstellt. Zu der Gruppe der RES z{\"a}hlen auch einige Oxylipine mit einer α,β-unges{\"a}ttigten Carbonylgruppen wie 12-oxo-Phytodiens{\"a}ure (OPDA) oder Phytoprostan A1 (PPA1). Die F{\"a}higkeit der kovalenten Modifikation von Peptiden und Proteinen gilt als essentiell sowohl f{\"u}r die toxischen als auch die Gen-induzierenden Eigenschaften der RES. Neben ihrer Reaktivit{\"a}t spielt auch die Lipophilie eine Rolle f{\"u}r die F{\"a}higkeit {\"u}ber Membranen zu diffundieren und unspezifisch an Proteine zu binden. Die in der vorliegenden Arbeit durchgef{\"u}hrten Transkriptomanalysen an Arabidopsis-Keimlingen mit sub-toxischen Konzentrationen von SF, Benzylisothiocyanat (BITC) und dem Oxylipin Prostaglandin A1 (PGA1) zeigten, dass strukturell sehr verschiedene RES einen gemeinsamen Satz von 55 Genen induzieren. Unter diesen befanden sich verschiedene Hitzeschock-, Stressassoziierte- und Detoxifizierungsgene. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Aktivierung {\"u}ber eine Muster-spezifische Erkennung der RES erfolgt. Als einen m{\"o}glichen Mechanismus der RES-vermittelten Geninduktion wird die Regulation durch die Ver{\"a}nderung des zellul{\"a}ren Redox-Potentials als Folge kovalenter Modifikation von GSH durch RES diskutiert. Die Untersuchung der GSH-Gehalte sowie des Redox-Potential nach Behandlung mit sub-toxischen RES-Konzentrationen in Arabidopsis-Keimlingen zeigte jedoch unter den getesteten Bedingungen keine Ver{\"a}nderung. Neben dem Erkennungs- und Signaltransduktionsmechanismus ist auch die biologische Bedeutung von RES f{\"u}r die Vermittlung einer Stresstoleranz noch weitgehend unklar. Durch die Untersuchung der Genexpression in Arabidopsis-Pflanzen nach Verwundung konnte gezeigt werden, dass eine wundinduzierte Akkumulation von SF zur Induktion einiger Gene der Hitzeschockreaktion (HSR) im Wildtyp, jedoch nicht in der myrosinase-defiziten tgg1tgg2-Mutante f{\"u}hrte. Auch in der Transkriptomanalyse war nach RES-Gabe ebenfalls eine starke Induktion hitze-responsiver Gene, deren Regulation {\"u}ber den Masterregulator dem Hitzeschock-TF A1 vermittelt wird, zu beobachten. Besonders die Induktion der HSPs, welche als Chaperone fungieren und damit Thiolgruppen von Proteinen vor Modifikation sch{\"u}tzen k{\"o}nnen, haben vermutlich bei chemischer Intoxikation protektive Eigenschaften f{\"u}r die Zellen. Tats{\"a}chlich zeigte sich unter den gew{\"a}hlten Bedingungen die hsfa1a,b,d,e-Mutante empfindlicher gegen{\"u}ber ITCs als der Wildtyp. Die F{\"a}higkeit, eine HSR ausbilden zu k{\"o}nnen, scheint in Arabidopsis bei chemischer Intoxikation eine bedeutende Rolle zu spielen. Eine Vorbehandlung mit RES wie SF, BITC oder dem HSP90-Inhibitor Radicicol in Arabidopsis-Keimlingen konnte eine Schutzwirkung vor chemischer Intoxikation vermitteln. Dies erfolgte jedoch nicht nach Behandlung mit moderater Hitze (zwei Stunden, 37 °C). Somit scheint die HSR alleine nicht ausreichend f{\"u}r den Aufbau eines effektiven Schutzes vor BITC-Intoxikation zu sein. Als metabolische Antwort von Arabidopsis-Keimlingen auf Intoxikation mit RES konnte eine konzentrationsabh{\"a}ngige Senkung der maximalen Quantenausbeute am Photosystem II (PSII), sowie gleichzeitig eine Akkumulation an TAG-Spezies beobachtet werden. Diese metabolische Reaktion ist in der Literatur bereits als Schutz gegen Hitzestress beschrieben. Die Bedeutung der TAG-Akkumulation nach chemischem ITC-Stress ist noch unklar.},
  subject      = {Ackerschmalwand},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Krause2012,
  author    = {Krause, Diana},
  title     = {Transport der Hauptosmotika an der vakuol{\"a}ren Membran von Schließzellen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-75043},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2012},
  abstract  = {Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden neue Einblicke bez{\"u}glich des Transport-prozesses vakuol{\"a}rer Protonenpumpen, Zuckertransporter und des SV-Kanals von Arabidopsis thaliana gewonnen: 1. Mittels Patch-clamp-Technik wurden ATP- und Pyrophosphat-induzierte Pump-str{\"o}me an Mesophyllvakuolen des Wildtyps gemessen. Die durch ATP hervor-gerufenen Pumpstr{\"o}me konnten durch den spezifischen V-ATPase-Inhibitor Concanamycin A vollst{\"a}ndig inhibiert werden. Messungen an der V-ATPase-Doppelmutante vha-a2-vha-a3 hingegen zeigten eine kaum vorhandene ATPase-Aktivit{\"a}t auf. Die vakuol{\"a}re Pyrophosphatase-Aktivit{\"a}t der vha-a2-vha-a3-Mutante war mit dem WT vergleichbar und konnte die verminderten Pumpstr{\"o}me der V-ATPase nicht kompensieren. Zudem wurde an A. thaliana WT-Pflanzen die Expressionsrate und Pumpstromdichte der V-ATPase von Schließzellen und Mesophyllzellen untersucht. Dabei konnte bei Schließzellen eine h{\"o}here Expressionsrate sowie Pumpleistung im Vergleich zu Mesophyllzellen detektiert werden, wodurch an der vakuol{\"a}ren Membran von Schließzellen eine starke protonenmotorische Kraft generiert werden kann. 2. Des Weiteren wurden die Transporteigenschaften des im Tonoplasten lokalisierten Transportproteins AtINT1 an Arabidopsis Mesophyllzellen des Wildtyps n{\"a}her untersucht. Unter inversen pH-Wert-Bedingungen konnte AtINT1 als Symporter identifiziert werden, welcher myo-Inositol H+-gekoppelt aus der Vakuole in das Cytosol transportiert. 3. {\"U}berdies wurde eine elektrophysiologische Charakterisierung des AtSUC4-Transporters durchgef{\"u}hrt. Unter einem physiologischen Protonengradienten konnte bei WT- und Atsuc4.1-Vakuolen ausschließlich ein Saccharose/H+ ge-triebener Antiportmechanismus detektiert werden. Im Gegensatz dazu zeigten 60 \% der AtSUC4-{\"U}E unter inversen pH-Gradienten w{\"a}hrend Saccharose-Applikation Str{\"o}me, die auf einen Saccharose/H+-Symportmechanismus hinweisen. Bei der Atsuc4.1-Verlustmutante hingegen konnten unter gleichen L{\"o}sungsbedingungen ausschließlich Str{\"o}me detektiert werden, die mit einem Saccharose/H+-gekoppelten Antiportmechanismus in Einklang zu bringen sind. Durch die Erkenntnisse der Arbeitsgruppe unter Norbert Sauer, Universit{\"a}t Erlangen, wird die Vermutung untermauert, dass AtSUC4 Saccharose im Symport mit H+ aus der Vakuole in das Cytosol transportiert und somit eine Rolle bei der Remobilisierung der in der Vakuole gespeicherten Saccharose {\"u}bernimmt. 4. Dar{\"u}ber hinaus konnten Studien am nichtselektiven spannungsabh{\"a}ngigen „slow-vacuolar-channel" (SV-Kanal) von Arabidopsis Mesophyllvakuolen durchgef{\"u}hrt werden. Dabei wurde das 14-3-3-Protein GRF6 als regulatorisches Protein identifiziert, welches die SV-Kanalaktivit{\"a}t stark verringert. Die gain-of-function Mutante fou2 mit der Punktmutation D454N im TPC1-Kanalprotein zeigt abweichende Kanaleigenschaften zum WT auf. Das Aktivie-rungspotential des fou2-SV-Kanals liegt bei 30 mV negativeren Membranspan-nungen, was die Offenwahrscheinlichkeit des SV-Kanals unter physiologischen Membranspannungen erh{\"o}ht. Die fou2-Mutation beeinflusst außerdem die luminale Ca2+-Bindestelle des SV-Kanals, wodurch die Affinit{\"a}t bzgl. luminalem Ca2+ geringer ist und die fou2-SV-Kanalaktivit{\"a}t bei hohen luminalen Ca2+-Konzentrationen bestehen bleibt. Die absolute Offenwahrscheinlichkeit des WT-SV-Kanals nimmt mit Ans{\"a}uern des vakuol{\"a}ren Lumens im Gegensatz zum fou2-SV-Kanal stark ab, die Einzelkanalleitf{\"a}higkeit des WT- als auch des fou2-SV-Kanals dagegen zu. Anhand der durchgef{\"u}hrten Messungen konnte eine regulatorische, vakuol{\"a}r gelegene Ca2+-Bindestelle des TPC1-kodierten Kanals lokalisiert und charakterisiert werden, welche sich vermutlich nahe am Spannungssensor befindet und unter physiologischen Membranspannungen einen einw{\"a}rtsgerichteten Kationenstrom erm{\"o}glicht. 5. Ferner wurden SV-Kan{\"a}le von Schließzellen untersucht und deren spezifische Eigenschaften mit Mesophyll-SV-Kan{\"a}len verglichen. In Schließzellen liegt neben einer erh{\"o}hten Transkriptmenge des single-copy Gens TPC1 eine h{\"o}here Stromdichte des SV-Kanals vor. Unter einw{\"a}rtsgerichtetem K+-Gradienten liegt das Aktivierungspotential von Schließzell-SV-Kan{\"a}le um 30 mV negativer als bei Mesophyllvakuolen, was unter physiologischen Membranspannungen zu einem ausgepr{\"a}gtem K+-Einstrom f{\"u}hrt. Dar{\"u}ber hinaus zeigte der Schließzell-SV-Kanal eine h{\"o}here Permeabilit{\"a}t von Na+- gegen{\"u}ber K+-Ionen (1,3:1) auf. W{\"a}hrend Schließzell- und Mesophyll-SV-Kan{\"a}le eine vergleichbare luminale Ca2+-Sensitivit{\"a}t aufweisen, zeigen Schließzell-SV-Kan{\"a}le eine h{\"o}here cytosoli-sche Ca2+- und vakuol{\"a}re pH-Sensitivit{\"a}t auf. Sequenzanalysen der TPC1-cDNA zeigten, dass die Zelltypspezifischen Unterschiede des SV-Kanals nicht durch posttranskriptionale Modifikation hervorgerufen werden.},
  subject      = {Ackerschmalwand},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Fiebig2014,
  author    = {Fiebig, Juliane},
  title     = {Twisted gastrulation - ein BMP-Modulatorprotein mit dualer Funktionalit{\"a}t},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-107270},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {Bone Morphogenetic Proteins (BMPs) sind extrazellul{\"a}r vorkommende Wachstumsfaktoren und werden der Superfamilie der Transforming Growth Factors β (TGF-β) zugeordnet. Entgegen ihrem Namen spielen sie nicht nur eine Rolle bei der Ausbildung und Regeneration der Knochenmatrix, sondern regulieren bereits w{\"a}hrend der Embryonalentwicklung zahlreiche Abl{\"a}ufe. Unter anderem sind sie an der Festlegung der K{\"o}rperachsen und Entwicklung der Organanlagen beteiligt. Sp{\"a}ter steuern sie das Wachstum von Organen und Geweben und sind schließlich im adulten Organismus f{\"u}r deren Hom{\"o}ostase und Regeneration verantwortlich. Bei fast allen Mitgliedern der TGF-β Superfamilie erfolgt die Signalbildung nach derzeitigem Kenntnisstand durch die Bindung an transmembrane Serin/Threonin-Kinaserezeptoren, die in zwei Untergruppen unterteilt werden k{\"o}nnen. Dabei werden von einem Liganden jeweils zwei Typ I- und zwei Typ II-Rezeptoren gebunden, wodurch ein aktiver Komplex entsteht, der im Inneren der Zelle eine Signalkaskade ausl{\"o}st. Um die vielseitigen Aufgaben der BMPs spezifisch vermitteln zu k{\"o}nnen, gibt es zahlreiche Mechanismen, die Signalbildung stringent neben der Ligand-Rezeptor-Interaktion zu regulieren. Die Small Mothers Against Decapentaplegic (Smad)-Signalkaskade im Zellinneren wird beispielsweise durch die Interaktion der inhibitorischen Smads mit rezeptor-regulierten Smads oder durch den proteasomalen Abbau der rezeptor-regulierten Smads durch die Bindung von Ubiquitin-Ligasen der Smurf-Familie beeinflusst. Auch auf Membranebene besteht die M{\"o}glichkeit der negativen Signalmodulation durch Pseudorezeptoren oder der Verst{\"a}rkung der Signalbildung durch positive Effektoren wie beispielsweise aktivit{\"a}tssteigernde Co-Rezeptoren. Ein Charakteristikum der TGF-β Superfamilie stellt jedoch die Vielzahl an sekretierten, l{\"o}slichen Modulatorproteinen dar. Die meist glykosylierten Proteine {\"u}ben, bis auf wenige Ausnahmen, einen antagonistischen Effekt auf die BMPs aus. Bei dem BMP-spezifischen Modulatorprotein Twisted gastrulation handelt es sich um ein extrazellul{\"a}res Glykoprotein, das im Gegensatz zu den meisten anderen BMP-Modulatoren jedoch eine duale Funktion als Besonderheit aufweist. Es zeigt zum einen eine anti-BMP-Wirkung, indem es den BMP-inhibierenden Einfluss von Chordin durch Bildung eines stabilen tern{\"a}ren Komplexes verst{\"a}rkt; andererseits kann Twisted gastrulation in Gegenwart spezifischer Metalloproteasen eine proteolytische Spaltung von Chordin und die anschließende Freisetzung von aktivem BMP f{\"o}rdern und so eine BMP-Aktivit{\"a}t vermittelnde Wirkung aufweisen. Twisted gastrulation hat keine beziehungsweise nur eine {\"a}ußerst geringe Homologie zu anderen (Modulator)Proteinen. Um daher den komplexen Wirkmechanismus detailliert molekular beschreiben zu k{\"o}nnen, ist die Aufkl{\"a}rung der Struktur /Funktions-beziehungen essentiell. Im Rahmen dieser Arbeit konnten unterschiedliche Expressionsstrategien f{\"u}r die rekombinante Herstellung von Twisted gastrulation etabliert werden, welche eine umfassende Charakterisierung des Proteins in vitro erm{\"o}glichen. Erste Kristallisationsversuche von isoliertem Twisted gastrulation f{\"u}r die Aufkl{\"a}rung der dreidimensionalen Struktur mittels R{\"o}ntgenbeugung verliefen ohne Erfolg, allerdings gelang die Pr{\"a}paration stabiler tern{\"a}rer Proteinkomplexe f{\"u}r weiterf{\"u}hrende Kristallisationsans{\"a}tze. Hochdurchsatzverfahren f{\"u}r die Expression und Interaktionsanalyse erlauben zudem die Untersuchung einer Vielzahl von Twisted gastrulation-Proteinvarianten. Auf diese Weise konnten Aminos{\"a}uren identifiziert werden, die an der Wechselwirkung von Twisted gastrulation mit seinem Interaktionspartner BMP 2 beteiligt sind. Dies erm{\"o}glichte eine detaillierte Lokalisation des Bindeepitops im N-terminalen Bereich von Twisted gastrulation. Dabei konnte auch gezeigt werden, dass die Glykosylierung von Twisted gastrulation f{\"u}r die Wechselwirkung mit BMP-2 von Bedeutung ist. Eine experimentelle Strukturanalyse von Twisted gastrulation f{\"u}r die detaillierte Aufkl{\"a}rung des Mechanismus der Interaktion mit BMP-2 und anderen Modulatorproteinen bleibt allerdings weiterhin aufgrund der Einzigartigkeit dieses Modulatorproteins zwingend erforderlich. F{\"u}r eine Fortsetzung der Untersuchungen bietet der stabile tern{\"a}re Komplex eine gute Voraussetzung in Hinblick auf weitere Kristallisationsans{\"a}tze.},
  subject      = {Knochen-Morphogenese-Proteine},
  language  = {de}
}
@article{CicovaDejungSkalickyetal.2016,
  author    = {Cicova, Zdenka and Dejung, Mario and Skalicky, Tomas and Eisenhuth, Nicole and Hanselmann, Steffen and Morriswood, Brooke and Figueiredo, Luisa M. and Butter, Falk and Janzen, Christian J.},
  title     = {Two flagellar BAR domain proteins in Trypanosoma brucei with stage-specific regulation},
  series = {Scientific Reports},
  volume    = {6},
  journal   = {Scientific Reports},
  doi       = {10.1038/srep35826},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-181021},
  year      = {2016},
  abstract  = {Trypanosomes are masters of adaptation to different host environments during their complex life cycle. Large-scale proteomic approaches provide information on changes at the cellular level, and in a systematic way. However, detailed work on single components is necessary to understand the adaptation mechanisms on a molecular level. Here, we have performed a detailed characterization of a bloodstream form (BSF) stage-specific putative flagellar host adaptation factor Tb927.11.2400, identified previously in a SILAC-based comparative proteome study. Tb927.11.2400 shares 38\% amino acid identity with TbFlabarin (Tb927.11.2410), a procyclic form (PCF) stage-specific flagellar BAR domain protein. We named Tb927.11.2400 TbFlabarin-like (TbFlabarinL), and demonstrate that it originates from a gene duplication event, which occurred in the African trypanosomes. TbFlabarinL is not essential for the growth of the parasites under cell culture conditions and it is dispensable for developmental differentiation from BSF to the PCF in vitro. We generated TbFlabarinL-specific antibodies, and showed that it localizes in the flagellum. Co-immunoprecipitation experiments together with a biochemical cell fractionation suggest a dual association of TbFlabarinL with the flagellar membrane and the components of the paraflagellar rod.},
  language  = {en}
}
@article{TianGaovonderHeydeetal.2018,
  author    = {Tian, Yuehui and Gao, Shiqiang and von der Heyde, Eva Laura and Hallmann, Armin and Nagel, Georg},
  title     = {Two-component cyclase opsins of green algae are ATP-dependent and light-inhibited guanylyl cyclases},
  series = {BMC Biology},
  volume    = {16},
  journal   = {BMC Biology},
  number    = {144},
  doi       = {10.1186/s12915-018-0613-5},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-177516},
  year      = {2018},
  abstract  = {Background: The green algae Chlamydomonas reinhardtii and Volvox carteri are important models for studying light perception and response, expressing many different photoreceptors. More than 10 opsins were reported in C. reinhardtii, yet only two—the channelrhodopsins—were functionally characterized. Characterization of new opsins would help to understand the green algae photobiology and to develop new tools for optogenetics. Results: Here we report the characterization of a novel opsin family from these green algae: light-inhibited guanylyl cyclases regulated through a two-component-like phosphoryl transfer, called "two-component cyclase opsins" (2c-Cyclops). We prove the existence of such opsins in C. reinhardtii and V. carteri and show that they have cytosolic N- and C-termini, implying an eight-transmembrane helix structure. We also demonstrate that cGMP production is both light-inhibited and ATP-dependent. The cyclase activity of Cr2c-Cyclop1 is kept functional by the ongoing phosphorylation and phosphoryl transfer from the histidine kinase to the response regulator in the dark, proven by mutagenesis. Absorption of a photon inhibits the cyclase activity, most likely by inhibiting the phosphoryl transfer. Overexpression of Vc2c-Cyclop1 protein in V. carteri leads to significantly increased cGMP levels, demonstrating guanylyl cyclase activity of Vc2c-Cyclop1 in vivo. Live cell imaging of YFP-tagged Vc2c-Cyclop1 in V. carteri revealed a development-dependent, layer-like structure at the immediate periphery of the nucleus and intense spots in the cell periphery. Conclusions: Cr2c-Cyclop1 and Vc2c-Cyclop1 are light-inhibited and ATP-dependent guanylyl cyclases with an unusual eight-transmembrane helix structure of the type I opsin domain which we propose to classify as type Ib, in contrast to the 7 TM type Ia opsins. Overexpression of Vc2c-Cyclop1 protein in V. carteri led to a significant increase of cGMP, demonstrating enzyme functionality in the organism of origin. Fluorescent live cell imaging revealed that Vc2c-Cyclop1 is located in the periphery of the nucleus and in confined areas at the cell periphery.},
  language  = {en}
}
@article{KarimiFreundWageretal.2021,
  author    = {Karimi, Sohail M. and Freund, Matthias and Wager, Brittney M. and Knoblauch, Michael and Fromm, J{\"o}rg and M. Mueller, Heike and Ache, Peter and Krischke, Markus and Mueller, Martin J. and M{\"u}ller, Tobias and Dittrich, Marcus and Geilfus, Christoph-Martin and Alfaran, Ahmed H. and Hedrich, Rainer and Deeken, Rosalia},
  title     = {Under salt stress guard cells rewire ion transport and abscisic acid signaling},
  series = {New Phytologist},
  volume    = {231},
  journal   = {New Phytologist},
  number    = {3},
  doi       = {10.1111/nph.17376},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-259635},
  pages     = {1040-1055},
  year      = {2021},
  abstract  = {Soil salinity is an increasingly global problem which hampers plant growth and crop yield. Plant productivity depends on optimal water-use efficiency and photosynthetic capacity balanced by stomatal conductance. Whether and how stomatal behavior contributes to salt sensitivity or tolerance is currently unknown. This work identifies guard cell-specific signaling networks exerted by a salt-sensitive and salt-tolerant plant under ionic and osmotic stress conditions accompanied by increasing NaCl loads. We challenged soil-grown Arabidopsis thaliana and Thellungiella salsuginea plants with short- and long-term salinity stress and monitored genome-wide gene expression and signals of guard cells that determine their function. Arabidopsis plants suffered from both salt regimes and showed reduced stomatal conductance while Thellungiella displayed no obvious stress symptoms. The salt-dependent gene expression changes of guard cells supported the ability of the halophyte to maintain high potassium to sodium ratios and to attenuate the abscisic acid (ABA) signaling pathway which the glycophyte kept activated despite fading ABA concentrations. Our study shows that salinity stress and even the different tolerances are manifested on a single cell level. Halophytic guard cells are less sensitive than glycophytic guard cells, providing opportunities to manipulate stomatal behavior and improve plant productivity.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Kasang2013,
  author    = {Kasang, Christa},
  title     = {Untersuchung der Effekte von Prednisolon auf die HIV-Progression und Ermittlung der Medikamentenresistenz in antiretroviral-unbehandelten HIV-Patienten in Tansania},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-85638},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Die Progression der HIV Infektion ist vermutlich bedingt von einer unspezifischen generalisierten Immunaktivierung des Patienten (Sousa, Carneiro et al. 2002; Hazenberg, Otto et al. 2003). Somit k{\"o}nnte ein immunsuppressives Medikament wie das Kortisonpr{\"a}parat Prednisolon die Progression der Erkrankung verlangsamen. Im Rahmen nicht-kontrollierter Studien konnte die Stabilisierung der CD4+ T-Lymphozyten in HIV-Patienten durch den Einsatz von Kortison beobachtet werden (Andrieu, Lu et al. 1995; Lu, Salerno-Goncalves et al. 1995). Dieser Effekt konnte auch mit niedrig dosiertem Prednisolon (5 mg/Tag) nachgewiesen werden (Ulmer, Muller et al. 2005). Jedoch zeigen neuere Ergebnisse, dass der CD4+ T-Lymphozytenwert bei Studien zu Immunmodulatoren kein verl{\"a}sslicher Surrogatmarker f{\"u}r die Progression ist (Abrams, Levy et al. 2009). In der vorliegenden Arbeit sollte untersucht werden, ob sich zum Einen der stabilisierende Effekt von niedrig dosiertem Prednisolon (5 mg pro Tag) auf CD4+ T-Lymphozyten in einer kontrollierten Studie best{\"a}tigt, ob zum Zweiten die CD4+ T-Lymphozytenstabilisierung auf eine Senkung der Immunaktivierung zur{\"u}ckgef{\"u}hrt werden kann und ob zum Dritten die CD4+ TLymphozytenstabilisierung die klinische Krankheitsprogression verlangsamt. Im Rahmen der ProCort-Studie sollte außerdem eine Bestimmung der Pr{\"a}valenz medikamentenresistenter HIV-Infektionen bei ART unbehandelten Patienten erfolgen. Hierbei wurden die WHO Kriterien {\"u}berpr{\"u}ft, die als Einschlusskriterien f{\"u}r Patienten in Resistenz-{\"U}berwachungsstudien ein H{\"o}chstalter von 25 Jahren festgelegt hat. In unserer Untersuchung wurden demgegen{\"u}ber Proben von Patienten mit h{\"o}herem Alter und bereits therapierten Partnern analysiert.Methoden: Im Rahmen einer doppelblinden randomisierten klinischen Studie (ProCort1) im Bugando Medical Center (BMC) in Mwanza, Tansania, wurden 326 HIV-Patienten eingeschlossen, die zuvor noch nie mit ART behandelt wurden und einen CD4+ TLymphozytenwert von mindestens 300/μl aufwiesen. In 14 Visiten wurden, w{\"a}hrend einer zweij{\"a}hrigen Behandlungsdauer entweder mit 5mg Prednisolon t{\"a}glich oder mit Placebo, die CD4+ T-Lymphozytenwerte und das Auftreten von Progression der HIV-Infektion bestimmt. Prim{\"a}rer Studienendpunkt war die Krankheitsprogression, definiert als ein Unterschreiten von 200 CD4-Zellen/μl oder dem Auftreten AIDS-definierender Erkrankungen. Um die immunologische Wirkungsweise von Prednisolon in HIV-infizierten Patienten zu untersuchen wurden sowohl in den tansanischen Studienpatienten als auch in einer mit 5 mg Prednisolon behandelten deutschen Kohorte die Lymphozytenaktivierungsmarker CD38/HLADR auf CD3/CD8-Zellen, der Monozytenaktivierungsmarker sCD14 und der Entz{\"u}ndungsmarker suPAR bestimmt. Um die Pr{\"a}valenz der HIV Medikamentenresistenz (HIVDR) in der ProCort Studienpopulation zu ermitteln wurden 88 Proben der ART unbehandelten Patienten sequenziert. Ergebnisse: Die Ergebnisse der ProCort Studie zeigten eine statistisch signifikante Stabilisierung der CD4+ T-Lymphozytenwerte im Vergleich zum Ausgangswert durch Einsatz einer niedrig dosierten Prednisolonbehandlung (5 mg t{\"a}glich). In der Intent to treat Analyse wurde ein Zugewinn von +20,1 Zellen/μl pro Jahr f{\"u}r den Prednisolonarm (p < 0.0001) im Vergleich zu -54,2 Zellen/μl pro Jahr f{\"u}r den Placeboarm (p < 0.0001) bestimmt. Die CD4+ T-Lymphozytenwerte zum Zeitpunkt der Startvisite waren im Prednisolonarm statistisch signifikant niedriger (Mean 512.14 Zellen/μl ± S.E.M. 13.39) als im Placeboarm (Mean 554.40 ± S.E.M 15.75; p = 0.042). Dies bedeutet eine schlechtere Ausgangslage f{\"u}r die mit Prednisolon behandelten Patienten. Trotzdem entwickelten nur vier Patienten mit Prednisolonbehandlung im Vergleich zu 11 Patienten mit Placebobehandlung AIDS, was eine statistisch signifikante Verringerung der Progressionsrate bedeutet (p=0.0196). In 16 Patienten versus 18 Patienten fielen die CD4+ T-Lymphozytenwerte unter die Werte von 200 Zellen/μl. Die Behandlung mit Prednisolon war nicht mit einer h{\"o}heren Rate von unerw{\"u}nschten Ereignissen oder h{\"o}herer Viruslast assoziiert.},
  subject      = {Retroviren},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Rienmueller2014,
  author    = {Rienm{\"u}ller, Florian Christian},
  title     = {Untersuchung der oxidativen und pH-abh{\"a}ngigen Regulation der vakuol{\"a}ren Protonen-ATPase und calciumabh{\"a}ngigen vakuol{\"a}ren Membranleitf{\"a}higkeiten von Arabidopsis thaliana},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-104891},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {Im Rahmen der hier vorliegenden Arbeit konnten neue Erkenntnisse zur oxidativen, pH- und ATP-abh{\"a}ngigen Regulation der V-ATPase-Funktion in Mesophyllvakuolen von A. thaliana erarbeitet werden. Dazu wurden Patch-Clamp-Experimente an der vakuol{\"a}ren Protonen-ATPase durchgef{\"u}hrt, die eine elektrophysiologische Untersuchung der Protonentransporteigenschaften und deren Regulation erm{\"o}glichten. Zus{\"a}tzlich gestattete die Anwendung von intrazellul{\"a}ren Mikroelektroden zusammen mit einem Fluoreszenz-Bildgebungsverfahren an intakten Wurzelrhizodermiszellen von A. thaliana Keimlingen die in vivo Untersuchung von vakuol{\"a}ren Membranleitf{\"a}higkeiten und deren Regulation durch cytosolisches Calcium. Durch die Patch-Clamp-Technik konnte die Spannungsabh{\"a}ngigkeit der V-ATPase bei verschiedenen luminalen pH-Werten erfasst werden. Mit Hilfe thermodynamischer Berechnungen konnte daraus eine Abnahme der Protonentransportrate pro hydrolysiertem ATP-Molek{\"u}l bei gleichzeitigem Anstieg der vakuol{\"a}ren Protonenkonzentration berechnet werden. Durch die Kombination verschiedener pH-Werte in Cytosol bzw. Vakuole und zus{\"a}tzlich ansteigenden ATP-Konzentrationen konnten tiefere Einblicke in die pH-abh{\"a}ngige Regulation der V-ATPase-Aktivit{\"a}t erlangt werden. Es konnte aufgezeigt werden, dass eine Abweichung des vakuol{\"a}ren pH-Wertes wesentlich st{\"a}rker auf die ATP-Bindungsaffinit{\"a}t und Transportkapazit{\"a}t des Enzyms wirkt, als {\"A}nderungen der Protonenkonzentration auf cytosolischer Seite. Daraus konnte abgeleitet werden, dass cytosolische bzw. luminale pH-{\"A}nderungen auf das gesamte Membran-durchquerende Enzym wirken und jeweils auf die andere Membranseite der V-ATPase weitergegeben werden. Zus{\"a}tzlich wurden die in dieser Arbeit erhobenen Daten zur V-ATPase im Rahmen einer Zusammenarbeit von Prof. Dr. Ingo Dreyer (Universidad Politecnica, Madrid, Spanien) f{\"u}r die Erstellung eines mathematischen Modells genutzt. Es untermauert einen R{\"u}ckkopplungsmechanismus der Protonenkonzentration auf die maximale Protonentransportrate (vmax) und die ATP-Affinit{\"a}t (Km) und schl{\"a}gt eine pH-abh{\"a}ngige Dissoziation der Protonen von der V-ATPase, auch unter ung{\"u}nstigen intrazellul{\"a}ren Bedingungen, vor. Die Ausweitung der Regulationsstudien unter Einbeziehung verschiedener Mutanten konnte in Zusammenarbeit mit Jun. Prof. Dr. Thorsten Seidel und Mitarbeitern (Universit{\"a}t Bielefeld, Deutschland) eine oxidative Inhibierung der V-ATPase-Aktivit{\"a}t durch den Wegfall von Disulfidbr{\"u}cken innerhalb des Pumpproteins erfassen und m{\"o}gliche Auswirkungen von Disulfidbindungen auf die Protonenkopplungsrate aufzeigen. Mit Hilfe von intrazellul{\"a}ren Mikroelektroden konnte im zweiten Teil der vorliegenden Arbeit der Nachweis erbracht werden, dass vakuol{\"a}re Leitf{\"a}higkeiten von Atrichoblasten in A. thaliana durch Stressfaktoren - verursacht durch den Einstich von intrazellul{\"a}ren Mikroelektroden - deutliche Ver{\"a}nderungen zeigen. Durch die Kombination der Zwei-Elektroden-Spannungsklemme mit einem Fluoreszenz-Bildgebungsverfahren konnte eine Methode zur simultanen Aufzeichnung von Calcium{\"a}nderungen und elektrischen Membranleitf{\"a}higkeiten an Trichoblastenvakuolen entwickelt werden. Dadurch konnte in weiterf{\"u}hrenden Untersuchungen in vivo nachgewiesen werden, dass ein transienter Anstieg der cytosolischen Calciumkonzentration zu einer reversiblen Zunahme der Str{\"o}me von vakuol{\"a}ren Membranleitf{\"a}higkeiten f{\"u}hrt, deren unbekannter Ursprung allerdings bereits bekannten Transportproteinen noch zugeordnet werden muss.},
  subject      = {Ackerschmalwand},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Grun2006,
  author    = {Grun, Christoph},
  title     = {Untersuchung enzymatisch und nicht-enzymatisch gebildeter Oxylipine in Arabidopsis thaliana in der kompatiblen und der inkompatiblen Interaktion mit Pseudomonas syringae},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-20804},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {1. OH-FS wurden in vitro hergestellt, um als Standardsubstanzen zur gaschromato-graphischen Identifizierung von OH-FS in Pflanzenmaterial eingesetzt zu werden. 2. F{\"u}r die Untersuchung der Oxylipin-Gehalte in A. thaliana wurden der virulente Pst-Stamm DC3000 sowie der avirulente Stamm avrRPM1 verwendet, um die kompatible Interaktion mit der inkompatiblen Interaktion vergleichen zu k{\"o}nnen. Die Konzentrationen der Oxylipine sowie SA wurden innerhalb einer Versuchsdauer von 60 h verfolgt. Dabei wurden PPF1 sowie 12- und 16-OH-FS, als Vertreter der nicht-enzymatisch entstandenen Oxylipine, 9- und 13-OH-FS, sowohl als enzymatisch als auch nicht-enzymatisch entstandene Oxylipine, sowie JA und deren Vorstufe OPDA als enzymatisch gebildete Phytohormone untersucht. Es wurden monophasische Konzentrationsanstiege, bei allen untersuchten Substanzen, in der kompatiblen Interaktion ermittelt, wohingegen die Konzentrationsanstiege in der inkompatiblen Interaktion biphasisch waren. In beiden Interaktionen wurden nach 48 bis 60 h Konzentrationsmaxima der freien sowie der veresterten OH-FS und PPF1 nachgewiesen, ein fr{\"u}her Konzentrationsanstieg nach 5 bis 10 h konnte ausschließlich in der inkompatiblen Interaktion ermittelt werden. Die gleichzeitige Akkumulation von 9-, 10-, 12-, 13, 15- und 16-OH-FS und PPF1 deutet auf eine parallel ablaufende Oxylipin-Synthese durch enzymatische, Photo-oxidative und {\"u}ber freie Radikale vermittelte Prozesse hin. Die Akkumulation veresterter OH-FS und PPF1 erfolgte in beiden Interaktionen 5 bis 12 h fr{\"u}her als die Konzentrationsanstiege der freien OH-FS und PPF1. Die Ergebnisse best{\"a}tigen die Hypothese, dass nicht-enzymatische Oxylipine in Membranen gebildet werden k{\"o}nnen und anschließend vermutlich durch eine Lipase frei gesetzt werden. In der inkompatiblen Interaktion konnte ein erstes fr{\"u}hes Konzentrationsmaximum von JA und OPDA nach 5 h beobachtet werden, w{\"a}hrend sp{\"a}te Maxima in beiden Interaktionen nach 24 bis 36 h erfolgten. Somit akkumulierten die OH-FS und PPF1 in der inkompatiblen Interaktion zeitgleich mit den Jasmonaten nach 5 h. 3. Bei einer K{\"a}lteexposition von A. thaliana bei 4°C {\"u}ber 2 h wurde jeweils ein 3,3-facher Konzentrationsanstieg der freien und der veresterten enzymatisch gebildeten 13-OH-FS nachgewiesen. Dar{\"u}berhinaus wurde ein 4,6-facher Anstieg der enzymatisch entstandenen 9-OH-FS ermittelt. Die nicht-enzymatisch gebildeten 12- und 16-OH-FS zeigten dagegen keine signifikanten Konzentrationsanstiege {\"u}ber die basalen Konzentrationen hinaus. Die angewendeten Stressbedingungen bewirken demnach ausschließlich eine enzymatische Bildung von OH-FS in A. thaliana. 4. Zur Untersuchung der OH-FS-Synthese in der inkompatiblen Interaktion in Abh{\"a}ngigkeit von der bei der Pflanzenanzucht eingesetzten Lichtst{\"a}rke wurden A. thaliana bei Licht und in Dunkelheit mit Pst avrRPM1 infiziert. Nach 10 h wurde eine 1,1- bis 3,7-fach st{\"a}rkere Bildung der freien sowie eine 2,0- bis 3,4-fach st{\"a}rkere Akkumulation der veresterten 9-, 10-, 12-, 13, 15- und 16-OH-FS bei den Pflanzen ermittelt, die bei Licht angezogen wurden. Die Lichtintensit{\"a}t, der Pflanzen w{\"a}hrend der Infektion mit Pst ausgesetzt sind, hat demnach große Bedeutung f{\"u}r die Entstehung enzymatisch und nicht-enzymatisch gebildeter OH-FS. Ein 4,9-facher Anstieg veresterter 15-OH-FS, ein Marker f{\"u}r eine photooxidative OH-FS-Entstehung, auch bei Dunkelheit widersprach der Hypothese, dass 15-OH-FS ohne Lichteinwirkung nicht gebildet werden k{\"o}nnen und deutet auf eine bisher unbekannte Licht-unabh{\"a}ngige Entstehung von 1O2 bzw. von 15-OH-FS hin. 5. Die Bestimmung von OH-FS in Bl{\"a}ttern und Wurzeln von unbehandelten A. thaliana-Pflanzen ergab eine 13- bis 31-fach h{\"o}here Konzentration veresterter 9-, 10-, 12-, 13- und 16-OH-FS in den Bl{\"a}ttern. Dar{\"u}berhinaus wurde eine 111-fach h{\"o}here Konzentration von veresterten 15-OH-FS in Bl{\"a}ttern im Vergleich zu Wurzeln nachgewiesen. 15-OH-FS wurden als selektiver Marker f{\"u}r eine Photo-oxidative OH-FS-Bildung durch 1O2 verwendet. Mit 0,57 µg/g TG kommt 15-OH-FS allerdings auch im Wurzelgewebe vor, was einen Hinweis darauf darstellt, dass neben einem Licht-abh{\"a}ngigen Hauptweg auch ein Licht-unabh{\"a}ngiger Entstehungsmechanismus von 15-OH-FS bzw. 1O2 existiert. Alternativ w{\"a}re es denkbar, dass ein Transport von 15-OH-FS von den Bl{\"a}ttern in die Wurzeln stattfindet. 6. Eine Untersuchung der Gehalte an OH-FS und PPF1 in NahG-, lsd1-, atrbohD- und atrbohF-Mutanten ergab 48 h nach Infiltration von Pst avrRPM1 keine signifikanten Unterschiede im Vergleich zu den Pflanzen des jeweiligen Wildtyps Col-0 und WS. Unter den gew{\"a}hlten Versuchsbedingungen bewirken die genetischen Defekte der untersuchten Mutanten keine ver{\"a}nderte Akkumulation enzymatisch sowie nicht-enzymatisch gebildeter Oxylipine.},
  subject      = {Lipid-Peroxide},
  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}
}
@phdthesis{Scheerer2001,
  author    = {Scheerer, Jochen},
  title     = {Untersuchungen zum Einfluss exogener und endogener Faktoren auf den Pilocarpingehalt von Pilocarpus microphyllus Stapf ex Wardleworth unter nat{\"u}rlichen Bedingungen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-1181463},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2001},
  abstract  = {Mit dieser Arbeit sollten, vor anwendungsbezogenem Hintergrund, die Einfl{\"u}sse endogener und exogener Faktoren auf den Pilocarpingehalt von P. microphyllus Stapf unter nat{\"u}rlichen Bedingungen untersucht werden. Die Bestimmung der Pilocarpingehalte der entsprechenden Proben erfolgte mit Hilfe von HPLC -Analysen der, zuvor durch Festphasenextraktion aufgereinigten, Pflanzenextrakte. Mit dem Ziel, Pflanzenmaterial gleicher genetischer Herkunft untersuchen zu k{\"o}nnen, wurde versucht, die Pflanzen {\"u}ber Keimlinge und Sprosstecklinge zu vermehren. W{\"a}hrend erstere Versuche zu Keimraten von bis zu mehr als 80 Prozent f{\"u}hrten, blieben die Bem{\"u}hungen einer Stecklingsvermehrung trotz unterschiedlicher Ans{\"a}tze erfolglos. Im Zusammenhang mit Untersuchungen zum Einfluß endogener Faktoren auf den Pilocarpingehalt in den Bl{\"a}ttern, wurden vegetative Merkmale (Bl{\"u}ten, Knospen, Fr{\"u}chte und Blattaustriebe) den jeweiligen Gehalten gegen{\"u}bergestellt. In einem Zeitraum von zehn Monaten konnten bei keiner der Versuchspflanzen ein Zusammenhang zwischen dem jeweiligen vegetativen Zustand und der Menge an Pilocarpin in den Bl{\"a}ttern festgestellt werden. W{\"a}hrend der vegetative Zustand von P.microphyllus Stapf keine offensichtlichen Auswirkungen auf den Pilocarpingehalt der Bl{\"a}tter hatte, ergaben die Versuchsreihen zum Blattalter einen deutlichen Einfluß dieses endogenen Faktors. In zahlreichen Analysen konnte gezeigt werden, daß junge Bl{\"a}tter durchschnittlich 70 Prozent mehr Pilocarpin enthalten als alte Bl{\"a}tter der jeweils selben Pflanze. Pilocarpin wurde in unterschiedlichen Konzentrationen in allen Teilen von P. microphyllus Stapf nachgewiesen. In Langzeitbeobachtungen {\"u}ber den Zeitraum eines Jahres, konnten in allen F{\"a}llen Schwankungen im Pilocarpingehalt der Bl{\"a}tter beobachtet werden. Bis auf eine Ausnahme verliefen diese {\"A}nderungen nach einem {\"a}hnlichen Muster, welches sich jedoch nicht mit klimatischen Faktoren in einen logischen Zusammenhang bringen ließ. Als ein exogener Faktor mit deutlichem Einfluß auf den Pilocarpingehalt der Bl{\"a}tter, wurden die Strahlungsverh{\"a}ltnisse identifiziert. Bei vergleichenden Analysen von Versuchspflanzen, welche in einem Schattenbeet wuchsen, mit solchen, die der vollen Sonneneinstrahlung ausgesetzt waren, wurde deutlich, daß die Schattenpflanzen durchschnittlich etwa 37 Prozent mehr Pilocarpin enthielten. In einem D{\"u}ngungsversuch konnte gezeigt werden, daß sich die N{\"a}hrstoffversorgung entscheidend auf den Pilocarpingehalt auswirken kann. Nach dreimaliger Zugabe eines D{\"u}ngers, welcher vor allem die Phosphat- und Kaliumversorgung der Pflanzen verbesserte, wurden Mengen an Pilocarpin gefunden, welche um bis zu knapp 300 Prozent {\"u}ber den Werten vor der D{\"u}ngung lagen. Experimente mit unterschiedlichen Methoden zur Trocknung von geernteten Pilocarpusbl{\"a}ttern ergaben, daß die Art der Trocknung einen entscheidenten Einfluß auf den Gehalt an Pilocarpin in den Bl{\"a}ttern nach der Ernte hat. Unter g{\"u}nstigen Lagerbedingungen konnten Pilocarpusbl{\"a}tter f{\"u}r mindestens ein Jahr ohne gr{\"o}ßere Verluste an Pilocarpin aufbewahrt werden. Im Laufe dieser Arbeit ergaben sich aus den Chromatogramspektren der verschiedenen Analysen Hinweise auf verschiedene, m{\"o}glicherweise chemische, Variet{\"a}ten innerhalb der Art P.microphyllus Stapf.},
  subject      = {Parna´iba <Region>},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Hose2000,
  author    = {Hose, Eleonore},
  title     = {Untersuchungen zum radialen Abscisins{\"a}ure- und Wassertransport in Wurzeln von Helianthus annuus L. und Zea mays L.},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-1421},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2000},
  abstract  = {Mit den Experimenten dieser Arbeit konnte erstmals gezeigt werden, dass ein Phytohormon wie Abscisins{\"a}ure mit dem "Solvent-drag" des Wasserflusses apoplastisch durch den Wurzelzellwandbereich in die Xylemgef{\"a}ße transportiert werden kann. Es konnte ein Bypass-Fluss f{\"u}r ABA durch den gesamten Zellwandapoplasten, auch durch lipophile Barrieren wie Exo- und Endodermis nachgewiesen werden. Dies ist durch die speziellen Molek{\"u}leigenschaften von Abscisins{\"a}ure m{\"o}glich: (i) der geringe Durchmesser des Molek{\"u}ls (8 - 11 nm) und (ii) die hohe Lipophilie von ABA bei schwach sauren pH-Werte. Mit einer Penetration apoplastischer Barrieren ist demnach zu rechnen. Weiterhin wurde gezeigt, dass die Ausbildung solcher lipophilen Zellwandnetze einen signifikanten Einfluss auf den apoplastischen ABA-Transport besitzt. Die Ausbildung einer Exodermis in Mais, wie sie unter nat{\"u}rlichen Bedingungen zu beobachten ist, konnte den ABA-Fluss in das Xylem um die Faktoren 2 bis 4 reduzieren. Da gleichzeitig eine Verminderung der hydraulischen Wurzelleitf{\"a}higkeit um denselben Betrag auftrat, blieb das Wurzel-Spross-ABA-Signal, die Phytohormonkonzentration, im Xylem gleich. Die zu den Stomata geleitete Information {\"u}ber den Wasserzustand der Wurzel {\"a}nderte sich also nicht. Im nat{\"u}rlichen System ist sogar eine Verst{\"a}rkung des Signals zu erwarten, da eine Exodermis nicht als Aufnahme-Barriere f{\"u}r gewebeproduzierte ABA wirkt. Gleichzeitig verringert sie den Verlust von apoplastischer ABA an die Rhizosph{\"a}re. Außerdem wird der Wasserverlust aus dem Gewebe durch eine Exodermis signifikant reduziert wird. Somit sind solche Wurzeln gut an die Bedingungen eines eintrocknenden Bodens angepasst. Apoplastische Barrieren sind demnach, neben membran-lokalisierten Tranportern, wichtige Parameter f{\"u}r die Beurteilung von Wurzeltransporteigenschaften f{\"u}r Wasser und darin gel{\"o}ste Substanzen. Der Beitrag der apoplastischen Komponente zum Gesamt-ABA-Transport ist abh{\"a}ngig von der untersuchten Pflanzenart, der aktuellen Transpirations- oder Wasserflussrate und von Umwelteinfl{\"u}ssen wie erh{\"o}hter ABA-Konzentration im Wurzelgewebe (z.B. durch Trockenstress), pH-Wert der Rhizosph{\"a}re und den Ern{\"a}hrungsbedingungen der Pflanze. Erh{\"o}hter radialer Wasserfluss, erh{\"o}hte ABA-Wurzelgewebegehalte und niedriger pH-Wert der Rhizosph{\"a}re verst{\"a}rken den apoplastischen Bypass-Fluss unter physiologischen Bedingungen. Geringe Wassertransportraten, niedrige ABA-Konzentrationen im Gewebe, alkalische pH-Werte der Rhizosph{\"a}re und Ammoniumern{\"a}hrung verst{\"a}rken dagegen den symplastischen Beitrag zum ABA-Transport. In der vorliegenden Arbeit konnten die sich widersprechenden Theorien bez{\"u}glich des ABA-Effektes auf die hydraulische Leitf{\"a}higkeit von Wurzeln erkl{\"a}rt werden. ABA erh{\"o}ht {\"u}ber einen Zeitraum von 2 Stunden die Zellleitf{\"a}higkeit (Lp) mit einem Maximum 1 Stunde nach ABA-Inkubation. Dies wirkt sich in einem verst{\"a}rktem Lpr von intakten Wurzelsystemen aus, das einem {\"a}hnlichen Zeitmuster folgt. Pflanzen sind demnach in der Lage, mittels ABA den zellul{\"a}ren Wassertransportweg reversibel zu optimieren, um so unter mildem Trockenstress, wie er in einem gerade eintrocknenden Boden auftritt, die Pflanze mit ausreichend Wasser zu versorgen. Tritt ein l{\"a}nger andauernder Wassermangel ein, versperrt die Pflanze diesen Weg wieder. Dieser transiente Effekt erkl{\"a}rt auch die aus der Literatur bekannten stimulierenden und inhibierenden ABA-Wirkungen. Durch den verst{\"a}rkten Wasserfluss zu Beginn der Stresssituation erzeugt ABA auf diese Weise ein sich selbst verst{\"a}rkendes, wurzelb{\"u}rtiges Hormonsignal in den Spross. Das Blatt erreicht in effektiver Weise eine ABA-Menge, die ausreichend ist, um die Stomata zu schließen. Es folgt eine Reduktion der Transpiration. Eine weiter andauernde Erh{\"o}hung des symplastischen Wassertransportweges w{\"a}re ohne physiologische Bedeutung. Regulierende Membranstrukturen f{\"u}r diesen Vorgang k{\"o}nnten ABA-sensitive Wasserkan{\"a}le (Aquaporine) der Plasmamembran sein. Es wurde gezeigt, dass der Rezeptor f{\"u}r diesen Vorgang innerhalb von corticalen Maiswurzelzellen lokalisiert und hochspezifisch f{\"u}r (+)-cis-trans-ABA ist. Die Signaltransduktion f{\"u}r diesen Kurzzeiteffekt erfolgt nicht mittels verst{\"a}rkter Aquaporintranskription, k{\"o}nnte aber {\"u}ber ABA-induzierte Aktivierung (Phosphorylierung), oder Einbau von Aquaporinen in die Zellmembran ablaufen. Der Abscisins{\"a}ure-Transport ist ein komplexer Vorgang. Er wird beeinflusst durch Umwelteinfl{\"u}sse, Wurzelanatomie, ist gekoppelt mit dem Wasserfluss und durch sich selbst variierbar. Herk{\"o}mmliche Vorstellungen einer simplen Hormondiffusion k{\"o}nnen diesen regulierbaren Vorgang nicht mehr beschreiben. Pflanzen besitzen ein ABA-Transportsystem, das schnell, effektiv und an sich ver{\"a}ndernde Umweltbedingungen adaptierbar ist.},
  subject      = {Sonnenblume},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Gloeckner2013,
  author    = {Gl{\"o}ckner, Volker},
  title     = {Untersuchungen zur Diversit{\"a}t, Abundanz und vertikalen Weitergabe von Bakterien in marinen Schw{\"a}mmen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-79327},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Marine Schw{\"a}mme (Phylum Porifera) geh{\"o}ren mit ihrem ersten Auftreten im Pr{\"a}kambrium vor ungef{\"a}hr 580 Millionen Jahren zu den {\"a}ltesten Vertretern der Metazoen weltweit. {\"A}hnlich lange leben sie wahrscheinlich schon in Symbiose mit Mikroorganismen. In der vorliegenden Doktorarbeit soll der karibische Schwamm Ectyoplasia ferox als Modellsystem zur Erforschung der Schwamm-assoziierten mikrobiellen Konsortien, deren Weitergabe und Interaktionen mit dem Schwamm, vorgestellt werden. Mit Hilfe von 16S rRNA-Genbanken sowie der denaturierenden Gradienten-Gelelektrophorese (DGGE) konnte gezeigt werden, dass Symbionten aus sechs der in E. ferox gefundenen acht Phyla sowie der „sponge-associated unclassified lineage" SAUL vertikal an die n{\"a}chste Schwammgeneration weitergegeben werden. Mittels phylogenetischer Analysen wurden insgesamt 21 „vertical transmission" (VT) Cluster identifiziert, von denen 19 in „sponge specific" Cluster (SSC) bzw. „sponge coral" Clustern (SCC) lagen. Daraus kann man schließen, dass ein Großteil des mikrobiellen Konsortiums von E. ferox {\"u}ber die reproduktiven Stadien weitergegeben wird. Auch konnten zwei Cyanobakterien identifiziert werden, die nicht in den reproduktiven Stadien vorhanden waren und h{\"o}chstwahrscheinlich horizontal aus dem umgebenden Meerwasser aufgenommen wurden. Eine Reduzierung von 50\% der Symbionten im Mesohyl nach dem „spawning" zeigte erstmalig experimentell auf, dass Schwammsymbionten aus dem Schwamm in das umgebende Meerwasser gelangen k{\"o}nnen. In dieser Arbeit wurde zum ersten Mal der „presence vs. activity"-Vergleich zur Feststellung der metabolischen Aktivit{\"a}t von Bakterien auf die DGGE-Methode {\"u}bertragen. Es konnte gezeigt werden, dass die meisten mikrobiellen Symbionten im Adult-Schwamm, Embryo- sowie Larvalstadium metabolisch aktiv waren. Erste Versuche die Anzahl von Symbionten in den Larven von E. ferox mittels Antibiotika zu reduzieren, verliefen positiv. So wiesen die mit Antibiotika behandelten Larven in der DGGE eine deutliche Reduzierung der Bandenintensit{\"a}t auf. Die Verf{\"u}gbarkeit aller reproduktiver Stadien von E. ferox sowie die M{\"o}glichkeit die Larven im Labor experimentell zu manipulieren, machen E. ferox zu einem geeigneten Modellschwamm f{\"u}r zuk{\"u}nftige Studien bez{\"u}glich der vertikalen Weitergabe von Symbionten.},
  subject      = {Meeresschw{\"a}mme},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Kolb2003,
  author    = {Kolb, Christiane},
  title     = {Untersuchungen zur Erfassung und Bewertung der UV-Abschirmung bei Kulturvariet{\"a}ten verschiedener Nutzpflanzenarten},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-5365},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2003},
  abstract  = {In dieser Arbeit wurden unter naturnahen Bedingungen die Effekte von UV-Strahlung auf die Akkumulation l{\"o}slicher phenolischer Komponenten und die epidermale UV-Transmission in vivo bei Kulturvariet{\"a}ten di- und monokotyler Arten untersucht. Durch die Versuchsanordnungen konnten die Effekte der spektralen Bereiche der UV-A- und UV-B-Strahlung von denen des sichtbaren Bereichs getrennt betrachtet werden. Visuelle Schadensevaluierungen und die Erfassung der variablen Chlorophyllfluoreszenz dienten der Beurteilung einer durch Strahlungseinfl{\"u}sse bedingten Sch{\"a}digung der untersuchten Organe. In kurzfristigen Experimenten erfolgte bei unter Schwachlichtbedingungen angezogenen Pflanzen eine rasche Verringerung der epidermalen UV-Transmission, die durch UV-Strahlung induziert oder verst{\"a}rkt wurde. Dies stimmte f{\"u}r alle untersuchten Arten (Vitis vinifera, Hordeum vulgare, Avena sativa und Triticum aestivum) {\"u}berein. Hingegen war in keinem Fall eine durch UV verst{\"a}rkte Inhibierung der Photosynthese, bestimmt {\"u}ber die variable Chlorophyllfluoreszenz (FV/FM), zu erkennen. Zwischen der epidermalen Transmission f{\"u}r UV-A- und UV-B-Strahlung wurde bei allen drei monokotylen Arten ein strikt linearer Zusammenhang festgestellt. Dieser Zusammenhang bestand jedoch nicht f{\"u}r die untersuchten Organe in V. vinifera. Bei Vitis vinifera und Hordeum vulgare wurde {\"u}ber HPLC- Analytik eine positive Wirkung besonders der UV-B-Strahlung auf die Akkumulation der Flavonoide sowohl kurz- als auch langfristig nachgewiesen. Bei V. vinifera wurden die f{\"u}r Bl{\"a}tter bereits festgestellten Zusammenh{\"a}nge (Kolb et al., 2001) an Beeren untersucht. Es wurden einerseits allgemeine Reaktionsmuster auf kurz- und langfristige UV- Exposition erfasst, und andererseits zwei Kulturvariet{\"a}ten (cv. Bacchus und Silvaner) verglichen, deren Anf{\"a}lligkeit f{\"u}r ein strahlungsbedingtes Schadsymptom unterschiedlich war. In allen Experimenten konnten ohne UV-Strahlung keine nennenswerten Mengen an Flavonoiden gebildet werden. Die l{\"o}slichen Hydroxyzimts{\"a}urederivate (HZS) hingegen waren bei den Beeren von der Art der Exposition weitgehend unabh{\"a}ngig. Die Identit{\"a}t der phenolischen Komponenten wurde {\"u}ber HPLC, UV-Spektroskopie, sowie Massenspektrometrie abgekl{\"a}rt. Ihre Lokalisation in mehreren Zelllagen der Beerenhaut wurde durch Epifluoreszenzmikroskopie gezeigt. Der Einfluss des physiologischen Stadiums der Beeren auf die Akkumulation einzelner phenolischer Komponenten wurde durch Verwendung verschiedener Reifeindikatoren belegt. Im Vergleich zu den Bl{\"a}ttern wurden Unterschiede bez{\"u}glich der Akkumulation der HZS festgestellt, w{\"a}hrend f{\"u}r die Akkumulation der Flavonoide weitgehend {\"U}bereinstimmung herrschte. Anders als bei den Bl{\"a}ttern konnte bei den Beeren die fluorometrisch bestimmte epidermale Transmission nur zum Teil auf die Absorption der phenolischen Extrakte zur{\"u}ckgef{\"u}hrt werden. Die qualitativen Substanzmuster stimmten zwischen den Beeren der beiden Sorten {\"u}berein, es konnten aber signifikante Unterschiede bez{\"u}glich der Quantit{\"a}t einzelner Komponenten festgestellt werden. Zwei bisher unter "Sonnenbrand" zusammengefasste Schadbilder konnten voneinander getrennt dargestellt werden. Eines der beiden wurde eindeutig durch UV- Strahlung induziert, wobei UV-B die Intensit{\"a}t verst{\"a}rkte. Das Ziel, einen praxisrelevanten Bezug zwischen dem Schadbild der nicht-parasit{\"a}r bedingten Blattverbr{\"a}unung (NBV) bei Gerste und der Akklimatisation an verschiedene Strahlungsbedingungen herzustellen, bedingte eine Festlegung auf ausdifferenzierte Bl{\"a}tter adulter Pflanzen anstelle von Prim{\"a}rbl{\"a}ttern. Die Auswahl der Kulturvariet{\"a}ten bei H. vulgare erfolgte im Hinblick auf unterschiedliche Anf{\"a}lligkeit f{\"u}r NBV. Zwischen den Sorten konnte jedoch bez{\"u}glich der Anpassungsf{\"a}higkeit der epidermalen UV-Transmission an die unterschiedlichen Strahlungsbedingungen kein eindeutiger Unterschied ermittelt werden. Die epidermale UV-Transmission in vivo wurde bei H. vulgare ebenfalls mit der Absorption von Extrakten l{\"o}slicher phenolischer Komponenten in Beziehung gesetzt und mit der f{\"u}r die Bl{\"a}tter von V. vinifera gefundenen Relation verglichen. {\"U}bereinstimmend konnten ca. 80\% der Transmissionseigenschaften {\"u}ber die Absorption der Extrakte erkl{\"a}rt werden. Dennoch bestanden deutliche Unterschiede in der Art der Relationen. {\"U}ber HPLC-Analytik und UV-Spektroskopie wurden bei H. vulgare die l{\"o}slichen phenolischen Komponenten in Derivate einzelner Flavonoide unterteilt. Die l{\"o}slichen HZS hatten im Gegensatz zu V. vinifera nur einen geringen Anteil an der Gesamtmenge der phenolischen Substanzen. Das Substanzmuster der beiden Variet{\"a}ten stimmte {\"u}berein; teilweise auftretende Konzentrationsunterschiede bez{\"u}glich der Flavonoide insgesamt bzw. einzelner Komponenten waren zwischen den verschiedenen Experimenten nicht konsistent. Ein Zusammenhang zwischen der UV-Exposition und dem Auftreten oder der Intensit{\"a}t des Schadbildes NBV konnte nicht festgestellt werden.},
  subject      = {Getreide},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Ruemer2013,
  author    = {R{\"u}mer, Stefan},
  title     = {Untersuchungen zur oxidativen Bildung von Stickstoffmonoxid in Pflanzen sowie zur Visualisierung von Stickstoffmonoxid mittels Fluoreszenzfarbstoffen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-77115},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Stickstoffmonoxid (NO) ist ein gasf{\"o}rmiges, relativ stabiles Radikal, das in Pflanzen u. a. durch Reduktion aus Nitrit unter Katalyse des Enzyms Nitratreduktase gebildet wird. In tierischen Organismen wird NO dagegen {\"u}ber einen oxidativen Syntheseweg aus der Ami-nos{\"a}ure L-Arginin katalysiert durch verschiedene Isoformen der NO-Synthasen (NOS) hergestellt. Es besitzt im tierischen System vielf{\"a}ltige Funktionen u. a. als Neurotransmitter sowie Blutfluss und -druck regulierendes Agens. Im Pflanzenreich werden NO u. a. Aufgaben bei der Regulierung von Spalt{\"o}ffnungen, der Abwehr von Pathogenen sowie der Differenzierung der Xylemelemente zugeschrieben. Die vorliegende Arbeit verfolgte zwei Ziele: - Erforschung alternativer oxidativer Synthesewege von NO in Pflanzen und - Untersuchung der NO-Spezifit{\"a}t der DAF-Fluoreszenzfarbstoffe ausgehend Diskrepanzen zwischen Daten aus Floureszenzanalysen und der Gasphasen-Chemilumineszenz in fr{\"u}heren Arbeiten unserer Arbeitsgruppe und zahlreichen weiteren Publikationen. a) NO-Produktion aus Hydroxylaminen Hydroxylamin ist ein Zwischenprodukt bei der bakteriellen Denitrifizierung und wurde auch als Intermediat bei der Nitratreduktion in Pflanzen diskutiert. Hier wird gezeigt, dass Tabaksuspensionzellen in der Lage waren, exogenes Hydroxylamin schon in sehr niedrigen Konzentrationen (4 µM) zu NO zu oxidieren. Auch ein anderes HA-Derivat, n{\"a}mlich der Hemmstoff der Alternativen Oxidase (AOX) in Mitochondrien, Salicylhydroxams{\"a}ure (SHAM), wurde zu NO oxidiert. Die Vermutung, reaktive Sauerstoffspezies (ROS) k{\"o}nn-ten bei diesem Oxidationsprozess eine Rolle spielen, wurde {\"u}berpr{\"u}ft: Nach Einwirkung des ROS-abbauenden Enzyms Superoxid-Dismutase (SOD) konnte aber {\"u}berraschender-weise keine Verminderung, sondern eher eine Steigerung der NO-Emission beobachtet werden. Die Rolle der SOD in diesem Reaktionsprozess ist daher noch nicht verstanden. b) NO-Detektion mittels Fluoreszenzindikatoren Zur Visualisierung und Lokalisierung von NO in tierischen und pflanzlichen Zellen und Geweben (in situ) mittels mikroskopischer (LSM) oder fluorimetrischer Methoden werden Fluoreszenzfarbstoffe, z. B. DAF-2 oder DAF-FM verwendet. Diese Farbstoffe reagieren mit NO zu stark fluoreszierenden Triazol-Derivaten. Eine Situation, in der Pflanzen u. a. mit NO-Freisetzung reagieren, ist der Pathogenbefall. Wir untersuchten die Reaktion von Tabaksuspensionszellen auf den pilzlichen Elicitor Cryptogein, ein Protein des Oomyceten Phytophthora cryptogea. Im Filtrat der Zellen, die mit Cryptogein behandelt wurden, zeigte sich nach Zugabe von DAF-Farbstoffen ein starker Fluoreszenzanstieg. Um die fluoreszenzerh{\"o}henden Stoffe zu charakterisieren, wurde das Filtrat vor der DAF-Zugabe verschiedentlich behandelt. Bei Zugabe von KCN bzw. Katalase zum {\"U}berstand, verringerte sich der Fluoreszenzanstieg. Gleichzeitige Behandlung der Zellen mit Cryptogein sowie dem NADPH-Oxidase-Inhibitor DPI unterband den Fluoreszenzanstieg im {\"U}berstand nahezu komplett. Enzym-Assays mit Amplex Rot zeigten die Anh{\"a}ufung von H2O2 im Filtrat der elicitierten Zellen. Neben ROS werden von Pflanzenzellen auch Peroxidasen in den Apoplasten sekretiert, die mit Hilfe von H2O2 f{\"u}r eine verst{\"a}rkte Quervernetzung der Zellwand sorgen. Sowohl in unbehandelten Kontrollzellen als auch in elicitierten Zellen wurde Peroxidase-Aktivit{\"a}t nachgewiesen. Nach Zugabe von H2O2 und DAF-2 zum Filtrat von Kontrollzellen ergab sich ein Fluoreszenzanstieg {\"a}hnlich dem im Filtrat von behandelten Zellen. Mit Hilfe eines einfachen In-vitro-Systems aus Meerettich-Peroxidase (MR-PO), Wasser-stoffperoxid (H2O2) und DAF-2 konnten noch h{\"o}here Fluoreszenzwerte erzielt werden, was die Vermutung der Fluoreszenzerh{\"o}hung ohne Anwesenheit von NO erh{\"a}rtete. Um diese nicht aus einer Reaktion mit NO resultierenden DAF-Produkte n{\"a}her zu charak-terisieren, wurden Trennungen mittels Umkehrphasen-Hochdruck-Fl{\"u}ssigkeitschro-matographie mit Fluoreszenzdetektion (RP-HPLC-FL) und Massenspektrometrie (UPLC-MS) durchgef{\"u}hrt. Dabei wurden tats{\"a}chlich zwei neue Reaktionsprodukte festgestellt, die sich eindeutig von DAF-2T unterschieden. Letzteres konnte nur bei Hinzuf{\"u}gen des NO-Donors DEA-NO detektiert werden. Zur Erfassung von intrazellul{\"a}ren Reaktionsprodukten von DAF wurden die chromatogra-phischen Trennmethoden auch auf Extrakte von mit DAF-2 DA aufgeladenen und danach elicitierten Zellen angewandt. Bei dieser Auftrennung tauchten noch mehr DAF-Reaktionsprodukte auf. Die Hauptfluoreszenz, die auch bei nicht inkubierten Zellen auf-trat, konnte auf eine Reihe sehr fr{\"u}h eluierender Substanzen zur{\"u}ckgef{\"u}hrt werden. Die zwei DAF-Derivate aus dem {\"U}berstand inkubierter Zellen bzw. der In-vitro-Reaktion (MR-PO+H2O2+DAF-2) tauchten jedoch {\"u}berhaupt nicht auf. Vorl{\"a}ufige massenspektrometrische Analysen legen nahe, dass es sich bei den in Abwe-senheit von NO gebildeten zwei Verbindungen um isomere Dimere von DAF-2 handelt.},
  subject      = {Stickstoffmonoxid},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schaefer2012,
  author    = {Sch{\"a}fer, Barbara},
  title     = {Untersuchungen zur Regulation der Invertaseaktivit{\"a}t und zu Invertaseinhibitoren aus Pflanzenextrakten},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-71469},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2012},
  abstract  = {Die Spaltung verschiedener Zuckerverbindungen ist ein elementarer Vorgang in allen Lebewesen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Enzyme untersucht, die Saccharose, einen wichtigen Energietr{\"a}ger und Botenstoff, in Fructose und Glucose spalten. Sie liefert einen umfassenden {\"U}berblick saccharosespaltender Enzyme und deren Inhibitoren, der erstmals die Gebiete der β-Fructofuranosidasen und der α-Glucosidasen vereinigt. Invertasen (β-Fructofuranosidasen, Abspaltung der Fructose) spielen eine zentrale Rolle im Metabolismus der Pflanzen und werden auf vielf{\"a}ltige Art und Weise reguliert. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Ver{\"a}nderungen in der Aktivit{\"a}t durch verschiedene Einfl{\"u}sse in vitro untersucht. Dabei konnte gezeigt werden, dass die Temperaturoptima der Invertasen erstaunlich hoch liegen. Das Verhalten der getesteten alkalischen / neutralen Invertase aus Lolium temulentum unterschied sich bei vielen Tests von dem der anderen eingesetzten Invertasen. Auch in Tieren bzw. im Menschen sind saccharosespaltende Enzyme, hier bezeichnet als Sucrasen bzw. α-Glucosidasen (Abspaltung der Glucose), an vielen wichtigen Vorg{\"a}ngen beteiligt, etwa der Glykosilierung von Proteinen oder der Verdauung. Die humane Sucrase-Isomaltase aus dem D{\"u}nndarm ist ein Target in der Diabetestherapie. Erstmals konnte die humane Sucrase als aktive Untereinheit in der Hefe Pichia pastoris exprimiert werden. Neben den Enzymen selbst wurden das Wirkspektrum und die Wirkst{\"a}rke verschiedener Inhibitoren untersucht. Dabei konnte festgestellt werden, dass Acarbose, ein Pseudotetrasaccharid, das in der Diabetestherapie verwendet wird, auch pflanzliche Invertasen hemmt. Die in ihrer Struktur zueinander sehr {\"a}hnlichen Iminozucker DMDP, Miglitol und Calystegin B2 unterschieden sich erheblich in ihrer Hemmaktivit{\"a}t. DMDP ist dabei am potentesten, Miglitol f{\"u}hrt teilweise zu einer erh{\"o}hten Invertaseaktivit{\"a}t und Calystegin B2 verf{\"u}gt nur {\"u}ber ein beschr{\"a}nktes Hemmspektrum. Pflanzliche proteinogene Invertaseinhibitoren hemmten auch die humane Sucrase und die Hefeinvertase; wurden die Inhibitorproteine in P. pastoris exprimiert und dabei glykosiliert, hatten sie keine Hemmaktivit{\"a}t. Als einziger Inhibitor zeigte Miglitol der getesteten alkalischen / neutralen Invertase gegen{\"u}ber ein Verhalten, das als selektiv bezeichnet werden kann, da die Hemmung mit Konzentrationen, die um den Faktor 1000 niedriger waren als bei anderen Invertasen, eintrat. F{\"u}r die Suche nach neuen Inhibitoren wurden ein Screening und eine Literaturrecherche zum Thema Pflanzen in der Diabetestherapie bzw. pflanzliche Glucosidasehemmstoffe durchgef{\"u}hrt. Die Literaturrecherche weist darauf hin, dass eine große Anzahl an Pflanzen potentielle Wirkstoffe beinhalten k{\"o}nnte. Das Screening nach neuen Hemmstoffen wurde gr{\"o}ßtenteils mit Pflanzenextrakten aus der Traditionellen Chinesischen Medizin durchgef{\"u}hrt. Dabei wurden hemmende Extrakte entdeckt, die weiter auf ihre aktiven Komponenten hin untersucht werden sollten.},
  subject      = {Invertase},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Findling2012,
  author    = {Findling, Simone},
  title     = {Untersuchungen zur Relevanz der reversiblen Methylierung von Jasmons{\"a}ure in Solanum lycopersicum},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-74595},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2012},
  abstract  = {Jasmonate sind wichtige zellul{\"a}re Mediatoren, die eine essentielle Rolle in der Pflanzen-entwicklung und Abwehr von biotischem und abiotischem Stress spielen. Jasmons{\"a}ure (JA) als zentrales Intermediat kann dabei auf unterschiedlichste Art und Weise metaboli-siert werden. Eine M{\"o}glichkeit der Metabolisierung ist die Veresterung der JA zu Methyljasmonat (MeJA) durch die Jasmons{\"a}ure-Carboxyl-Methyltransferase (JMT). Interessanterweise ist diese Reaktion reversibel, da die Methyljasmonatesterase (MJE) die Hydrolyse zu JA katalysiert. Obwohl die Funktion diverser Metabolite, wie die des biologisch aktivsten Metaboliten JA-Isoleucin, aufgekl{\"a}rt wurde, ist die Rolle der reversiblen Methylierung noch weitestgehend unklar. Aufgrund der differenten physikochemischen Eigenschaften von JA und MeJA wird diskutiert ob MeJA von JA unterschiedliche biologische Eigenschaften aufweist und/oder als transzellul{\"a}res oder systemisches Signal fungiert. Anhand der Generierung transgener Pflanzen, in denen die Umwandlung zwischen JA und MeJA gest{\"o}rt ist, sollten diese Hypothesen {\"u}berpr{\"u}ft werden. Dazu wurden Tomatenlinien hergestellt, die die Enzyme der reversiblen Methylierung (JMT, MJE) {\"u}berexprimieren (JMT-OE, MJE-OE) sowie Linien, in denen durch ,,Post transcriptional gene silencing" die MJE verringert exprimiert wird. Basierend auf MJE-RNAi-Linien, die eine reduzierte in vitro MeJA-Hydrolyseaktivit{\"a}t auf-weisen, sollte durch exogene Applikation von MeJA analysiert werden, ob MeJA selbst biologische Aktivit{\"a}ten aufweist oder zun{\"a}chst mittels MJE in JA umgewandelt werden muss. Es war kein reproduzierbarer Unterschied der Reaktion auf die MeJA-Applikation {\"u}ber die w{\"a}ssrige Phase und {\"u}ber die Gasphase zwischen Kontroll- und MJE-RNAi-Linien festzustellen. Um zu eruieren, ob MeJA als transzellul{\"a}res, parakrines Signal agiert, wurden die Gen-expression und das Oxylipinprofil in verwundeten Bl{\"a}ttern der transgenen Linien unter-sucht. Ob MeJA als systemisches Signal dient, sollte anhand der Verwundung von Pfropfkombinationen aus Kontrolllinie als Unterlage und MJE-RNAi als Spross anhand der Analyse der Genexpression in distalen Bereichen festgestellt werden. Die Ergebnisse der Studien deuten daraufhin, dass MeJA weder als transzellul{\"a}res Signal noch als sys-temisches Signal bei der Verwundungsantwort agiert. Zudem kann ausgeschlossen wer-den, dass die MJE in distalen Bereichen der Pflanze in der Perzeption des systemischen Signals involviert ist. Da Jasmonate an der Abwehr von Pathogenen beteiligt sind, wurde die Empfindlichkeit gegen{\"u}ber dem nekrotrophen Pilz S. sclerotiorum getestet. Alle transgenen Linien mit Ver{\"a}nderung der reversiblen Methylierung wiesen erh{\"o}hte L{\"a}sionsgr{\"o}ßen, st{\"a}rkeres Pilzwachstum und erh{\"o}hte JA-Isoleucin und 12-OH-JA-Isoleucin Spiegel auf. Allerdings war keine Korrelation zwischen den erh{\"o}hten JA-Isoleucin Spiegeln und der Expression von Abwehrgenen wie PINII und JA-Biosyntheseenzymen wie AOC zu verzeichnen. Somit scheint die reversible Methylierung eine Rolle in der Pathogenabwehr gegen{\"u}ber S. sclerotiorum zu spielen jedoch sind die Mechanismen, die zur erh{\"o}hten Suszeptibilit{\"a}t der Linien f{\"u}hren, noch unklar.},
  subject      = {Jasmons{\"a}ure},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Bonfig2008,
  author    = {Bonfig, Katharina Barbara},
  title     = {Untersuchungen zur Rolle des Kohlenhydratmetabolismus w{\"a}hrend Pflanze-Pathogen-Interaktionen und der Keimlingsentwicklung},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-32488},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Invertasen sind Schl{\"u}sselenzyme in der Kohlenhydratverteilung und haben m{\"o}glicherweise auch w{\"a}hrend einer Pathogeninfektion eine zentrale Bedeutung. In vorliegender Arbeit wurde zun{\"a}chst die Regulation verschiedener Stoffwechselwege in Arabidopsis thaliana nach Infektionen mit einem virulenten oder avirulenten Stamm von Pseudomonas syringae untersucht. Mit Hilfe der Chlorophyllfluoreszenz-Bildgebung konnten r{\"a}umliche und zeitliche Ver{\"a}nderungen der Photosynthese verfolgt werden. Verschiedene Parameter waren unterschiedlich reguliert. In beiden Interaktionen waren Effekte nur lokal um die Infektionsstellen erkennbar und qualitativ {\"a}hnlich. Unterschiede waren im zeitlichen Eintreten und Verlauf sichtbar. Die Methode schien geeignet f{\"u}r die sensitive, nicht-invasive Pathogenfr{\"u}herkennung vor dem Auftreten sichtbarer Symptome. Die Regulation verschiedener Gene innerhalb von Source-Sink-{\"U}berg{\"a}ngen und die Aktivit{\"a}t von Invertasen war in den beiden Interaktionen qualitativ unterschiedlich. Die Infektion mit virulenten Bakterien resultierte in einer Repression photosynthetischer Gene. Die Aktivit{\"a}t vakuol{\"a}rer Invertasen stieg vor{\"u}bergehend nach Infektion mit virulenten Bakterien an, w{\"a}hrend sie nach Infektion mit avirulenten Bakterien sank. Die Aktivit{\"a}t extrazellul{\"a}rer Invertasen war in beiden Interaktionen reprimiert. Die erfolgreiche Generierung verschiedener Bakterienst{\"a}mme von P. syringae, die das gr{\"u}n fluoreszierende Protein exprimieren, kann bei der weiteren Charakterisierung von Pflanze-Pathogen-Interaktionen helfen. Die Regulation von Invertasen erfolgt auf transkriptioneller und posttranslationaler Ebene. Um die Funktion von Invertasen in Pflanze-Pathogen-Interaktionen zu verstehen, wurde zun{\"a}chst die Regulation von Invertasen durch endogene proteinogene Invertaseinhibitoren untersucht. In {\"U}bereinstimmung mit in silico Expressionsdaten konnte durch Untersuchung von Reportergenlinien und in Northern Blot Analysen eine starke Expression von Invertaseinhibitoren in Bl{\"a}ttern von A. thaliana festgestellt werden. Nach Applikation biotischer und abiotischer Stressfaktoren wurde diese Expression nahezu vollst{\"a}ndig reprimiert. Die indirekte Bestimmung der Invertaseinhibitoraktivit{\"a}t durch Messung der Invertaseaktivit{\"a}t in Mischextrakten zeigte, dass diese nach einer Pathogeninfektion vollst{\"a}ndig reprimiert war. In funktionellen Ans{\"a}tzen wurden transgene Pflanzen generiert, die Invertaseinhibitoren unter Kontrolle induzierbarer Promotoren exprimieren. Die Induktion der Invertaseinhibitorexpression {\"a}nderte die Sensitivit{\"a}t gegen{\"u}ber verschiedenen Pathogenen nicht signifikant. In einem pharmakologischen Ansatz wurde der chemische Inhibitor Acarbose zur Hemmung der Invertaseaktivit{\"a}t in A. thaliana verwendet. Eine Behandlung von Bl{\"a}ttern bei gleichzeitiger Infektion mit Bakterien verursachte eine erh{\"o}hte Sensitivit{\"a}t der Pflanzen gegen{\"u}ber der Infektion, eine st{\"a}rkere Repression verschiedener Chlorophyllfluoreszenzparameter sowie ein erh{\"o}htes Bakterienwachstum im Vergleich zu einer Infektion mit den Bakterien allein. Keine Effekte wurden auf transkriptioneller Ebene bei der Untersuchung von Genen verschiedener Stoffwechselwege gefunden. Die Invertaseaktivit{\"a}t nach zus{\"a}tzlicher Behandlung mit Acarbose war tendenziell niedriger als die Aktivit{\"a}t nach einer Pathogeninfektion alleine. Acarbose erh{\"o}hte die Spiegel an Salicyls{\"a}ure unabh{\"a}ngig von einer Pathogeninfektion. Da das Bakterienwachstum in Mutanten des Salicyls{\"a}ure-vermittelten Abwehrweges bei zus{\"a}tzlicher Behandlung mit Acarbose ebenfalls erh{\"o}ht war, kann eine Beteiligung dieses Abwehrweges am Acarboseeffekt bisher ausgeschlossen werden. Invertasen sind neben ihrer Beteiligung an der Abwehr f{\"u}r die Regulation von Entwicklungsprozessen wichtig. In einem funktionellen Ansatz mit Pflanzen, die Invertaseinhibitoren induzierbar produzieren, wurde die Funktion von Invertasen getestet. Zur Generierung spezifischer Effekte wurden die Inhibitoren unter Kontrolle synthetischer Promotoren in A. thaliana exprimiert. Unerwarteterweise war das Wachstum putativ transgener Keimlinge jedoch im 4-Blatt-Stadium arretiert. Eine Analyse der Aktivit{\"a}t der ß-Glucuronidase in den entsprechenden Reporterlinien zeigte eine Korrelation zwischen der Wachstumsarretierung und einer hohen Aktivit{\"a}t dieser Promotoren unter verschiedenen in vitro Bedingungen. Dieser negative Effekt der Invertaseinhibition auf das Keimlingswachstum wurde in transgenen Tabakpflanzen bekr{\"a}ftigt, die Invertaseinhibitoren unter Kontrolle eines Tetracyclin-induzierbaren Promotors exprimierten. Eine erfolgreiche Induktion des Promotors resultierte in einer Reduktion des Frischgewichtes der Keimlinge. Mittels in silico Expressionsdaten und Northern Blot Analysen konnte f{\"u}r A. thaliana eine spezifische und starke Expression verschiedener Invertaseisoformen in Keimlingen nachgewiesen werden. Diese komplement{\"a}ren Ergebnisse zeigen die Notwendigkeit der Invertaseaktivit{\"a}t f{\"u}r eine normale Keimlingsentwicklung.},
  subject      = {Invertase},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Gueta2012,
  author    = {Gueta, Ronnie},
  title     = {Untersuchungen zur Struktur und Funktion von Channelrhodopsinen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-85693},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2012},
  abstract  = {Die zur Gruppe der mikrobiellen Rhodopsine geh{\"o}renden lichtaktivierbaren Ionenkan{\"a}le Channelrhodopsin 1 (ChR1) und Channelrhodopsin 2 (ChR2) aus dem Augenfleck von C. rheinhardtii sind Bestandteile des visuellen Systems und an der Phototaxis beteiligt. Sie bestehen aus einem zytosolisch gelegenen C Terminus, dessen Funktion noch ungekl{\"a}rt ist und einem, f{\"u}r die Kanalaktivit{\"a}t verantwortlichen, N terminalen Bereich aus sieben Transmembranhelices. Der lichtsensitive Kofaktor all trans Retinal ist kovalent an einen Lysinrest (K257) der siebten Transmembranhelix gebunden. Bei einer Belichtung mit Blaulicht isomerisiert das Chromophor zur 13 cis Form, was eine Konformations{\"a}nderung und das {\"O}ffnen des Kanals zur Folge hat. Im Zuge dessen str{\"o}men ein und zweiwertige Kationen in die Zelle und eine Depolarisation findet statt. Um einen tieferen Einblick in Struktur und funktionelle Mechanismen zu bekommen, wurden Wildtyp und Mutanten von Ch1 und ChR2 heterolog in Oozyten von X. laevis exprimiert. In Bakteriorhodopsin bilden die Seitenketten von T90 und D115 eine f{\"u}r Stabilit{\"a}t und Funktion wichtige Wasserstoffbr{\"u}cke aus. Durch elektrophysiologische, fluoreszenzmikroskopische und biochemische Verfahren wurden Mutanten der entsprechenden Reste in ChR2 (C128, D156) untersucht. Diese zeigten eine deutlich verlangsamte Kinetik und eine 10 bis 100fache Erh{\"o}hung der Lichtempfindlichkeit. Die identischen Auswirkungen von Mutationen beider Reste deuten auf eine Bindung mit funktioneller Bedeutung zwischen C128 und D156 hin. Im Falle von ChR2 C128T, C128A und D156A konnte der Kanal nach Anregung mit Blaulicht, durch gr{\"u}nes und violettes Licht vorzeitig geschlossen werden. Diese Lichtqualit{\"a}ten entsprechen den Absorptionswellenl{\"a}ngen zweier Intermediate des Photozyklus von ChR2 (P390 und P520). Durch Ver{\"a}nderung des externen pH-Wertes konnten Hinweise auf eine protonenabh{\"a}ngige Gleichgewichtsreaktion dieser Intermediate gefunden werden. Auch in dem f{\"u}r Protonen h{\"o}her leitf{\"a}higen ChR1 konnten Hinweise auf eine Interaktion zwischen den Resten C167 und D195 gefunden werden. Elektrische Messungen von Mutanten zeigten eine deutliche Erh{\"o}hung des Photostroms bei verh{\"a}ltnism{\"a}ßig geringem Anstieg der Schließzeit. Der Einfluss dieser Mutationen auf die Kinetik war somit weniger ausgepr{\"a}gt als bei ChR2. Einen besonderen Stellenwert unter allen Channelrhodopsin Mutanten nehmen ChR2 D156C und ChR1 D195C ein. Mit einem Photostrom von 5 µA bei ChR1 D195C und bis zu 50 µA bei ChR2 D156C konnten f{\"u}r diese die h{\"o}chsten Photostr{\"o}me aller bisher charakterisierten ChR1 bzw. ChR2 Varianten nachgewiesen werden. Durch fluoreszenzmikroskopische Quantifizierung konnte f{\"u}r alle im Rahmen dieser Arbeit erstellten ChR1 und ChR2 Mutanten eine erh{\"o}hte Proteinmenge sowohl in Anwesenheit als auch Abwesenheit zus{\"a}tzlichen all trans Retinals w{\"a}hrend der Inkubation nachgewiesen werden. Die Fluoreszenzintensit{\"a}ten korrelierten hierbei mit der H{\"o}he der Stromamplituden und erreichten ein Maximum bei ChR2 D156C. Biochemische Experimente mit der Gesamtmembranfraktion von ChR2 exprimierenden Oozyten lieferten Hinweise auf eine dimere Quart{\"a}rstruktur von Channelrhodopsinen, was durch die Kristallstruktur einer Chim{\"a}re aus ChR1 und ChR2 von (Kato et al., 2012) best{\"a}tigt wurde. Unter der Annahme, dass die Poren in den Proteomeren gebildet werden, konnte eine gegenseitige Beeinflussung der Regionen in heterodimeren Kan{\"a}len aus ChR2 Wildtyp und Mutanten aufgrund kinetischer Unterschiede bei kurzer und langer Belichtung oder der Verwendung von unterschiedlichen Lichtintensit{\"a}ten nachgewiesen werden. Eine Voraussetzung f{\"u}r diesen Effekt ist eine synchrone Anregung beider Untereinheiten. Die Interaktion von Channelrhodopsin Untereinheiten konnte in vivo mithilfe der bimolekularen Fluoreszenzkomplementation nachgewiesen werden. Dabei zeigte sich, dass die Wechselwirkung nicht nur auf identische Untereinheiten in Homodimeren beschr{\"a}nkt ist, sondern auch bei Heterodimeren aus verschiedenen ChR2 Untereinheiten und sogar zwischen ChR2 und ChR1 m{\"o}glich ist.},
  subject      = {Ionenkanal},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Dunkel2008,
  author    = {Dunkel, Marcel},
  title     = {Untersuchungen zur Translokation und Funktion von Tandem-Poren Kaliumkan{\"a}len der TPK-Familie aus Arabidopsis thaliana},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-34743},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {• Die Modellpflanze der Pflanzenphysiologen, Arabidopsis thaliana, besitzt mindestens 15 verschiedene kaliumselektive Kan{\"a}le, von denen 5 der Strukturklasse der Tandemporen-Kaliumkan{\"a}le angeh{\"o}ren und daher TPK-Kan{\"a}le genannt werden. • Tandemporenkan{\"a}le findet man nur bei eukaryontischen Organismen. Die pflanzlichen Tandemporen Kaliumkan{\"a}le haben einen gemeinsamen phylogenetischen Ursprung und unterscheiden sich von den Tierischen und denen der Pilze und Einzeller. Die pflanzlichen TPK-Kan{\"a}le lassen sich wiederum in die TPK1-Unterfamilie und die TPK2-Unterfamilie unterteilen. Die weitere Evolution der TPK2-Unterfamilie von A. thaliana, TPK2, TPK3, TPK4 und TPK5, l{\"a}sst sich eindeutig auf bestimmte Duplikationsereignisse im Genom von A. thaliana und dessen Ahnen zur{\"u}ckf{\"u}hren. Auch der Ein-Poren Kaliumkanal KCO3 geht sehr wahrscheinlich auf die Duplikation des TPK2 und einer anschließenden Deletion und nicht auf einen der prokaryontischen Ein-Poren-Kaliumkanal-Prototypen zur{\"u}ck. • Vier der A. thaliana TPK-Kan{\"a}le (TPK1, 2, 3 und 5) lokalisieren in der Vakuolenmembran, w{\"a}hrend einer, TPK4, zum großen Teil im ER, aber auch in der Plasmamembran zu finden ist. Die Translokation des TPK1 folgt dem sekretorischen Pfad vom ER, durch den Golgi und m{\"o}glichen intermedi{\"a}ren Kompartimenten hin zur Membran der lytischen Vakuole. Von entscheidender Bedeutung ist dabei der zytoplasmatische Carboxy-Terminus (CT) des TPK1. Deletionsmutanten des TPK1 CT zeigen, dass die Translokation mindestens zwei Sortierungsschritten, am Ausgang des ER und des Golgi, unterliegt. Fehlt der CT komplett bleibt der Kanal im ER. Die Sortierungssignale des TPK1 CT konnten auf die EF-Hand Dom{\"a}ne I eingegrenzt werden. Anschließende Punktmutationen in diesem Bereich konnten zeigen, dass TPK1 in der eigentlich f{\"u}r die Ca2+ Bindung zust{\"a}ndigen Dom{\"a}ne ein di-azidisches ER-Export Motiv bestehend aus Asparagins{\"a}ure, Leucin und Glutamins{\"a}ure enth{\"a}lt. Andere Arbeiten legen nahe, dass der Mechanismus des ER-exports von TPK1 auf der Interaktion mit COPII Vesikelh{\"u}llproteinen beruht; TPK1 also in Vesikel sortiert wird, die sich am ER abschn{\"u}ren und mit dem cis-Golgi fusionieren. Der Vergleich mit anderen pflanzlichen TPK Kan{\"a}len l{\"a}sst vermuten, dass TPK1 Orthologe, nicht aber die A. thaliana Homologen ein di-azidisches ER-Exportmotiv besitzen. Die Translokation des TPK3 erwies sich dementsprechend als unabh{\"a}ngig von dessen CT. Weitere Experimente schließen außerdem eine Beteiligung der 14-3-3 Bindung an der Translokation aus. • TPK4 ist der einzige TPK der heterolog in Xenopus Oozyten funktionell exprimiert werden kann. Wie Mutationen an einem essentiellen Aspartat (Asp86, Asp200) in der Pore zeigten, sind beide tandem repetierten Porendom{\"a}nen einer Kanaluntereinheiten an der Porenbildung beteiligt. Somit formt sich TPK4 {\"a}hnlich wie die tierischen TPK-Kan{\"a}le voraussichtlich aus zwei Untereinheiten. Ein Austausch der zweiten Porendom{\"a}ne von TPK4 konnte zeigen, dass TPK2, TPK3 und TPK5, mit ihrer zweiten Porendom{\"a}ne und TPK4 mit seiner ersten Porendom{\"a}ne den TPK4 zu einem funktionellen Kaliumkanal komplementieren k{\"o}nnen. Da keine der TPK4 Eigenschaften, außer geringf{\"u}gig die relative Permeabilit{\"a}t f{\"u}r Rb+, ver{\"a}ndert wurde, kann man absehen, dass die homologen TPK2, TPK3 und TPK5 als instantan aktivierte, spannungsunabh{\"a}ngige Kaliumkan{\"a}le der Vakuolenmembran fungieren. Dazu kommt wahrscheinlich {\"a}hnlich wie bei TPK1 ein 14-3-3 und Ca2+ abh{\"a}ngiges {\"O}ffnen und Schließen. • Weiterf{\"u}hrende elektrophysiologische Untersuchungen am TPK4 zeigten eine Beteiligung einer transmembranen Asparagins{\"a}ure (Asp110) an der Kaliumpermeation und der schwachen Einw{\"a}rtsgleichrichtung. Der Aspartatrest ist in die wassergef{\"u}llte Aussparung der zytoplasmatischen Porenh{\"a}lfte orientiert. Damit kann er {\"u}ber ionische Wechselwirkungen sowohl Kalium in der Pore konzentrieren als auch potentielle Kanalblocker wie Mg2+ oder Polyamine binden. Die Konservierung des Aspartats unter anderem bei TPK2, TPK3 und TPK5 deutet daraufhin, dass auch die vakuol{\"a}ren TPK-Kan{\"a}le eine Einw{\"a}rtsgleichrichtung vermitteln, die auf einem spannungsabh{\"a}ngigen Block von zytoplasmatischer Seite basiert. • Im Gegensatz zum zytoplasmatischen Block ist das Schließen des TPK4 durch zytoplasmatische Ans{\"a}uerung spannungsunabh{\"a}ngig und ist daher von einer Protonierungsreaktion abh{\"a}ngig. {\"U}ber zahlreiche Deletionen und Chim{\"a}ren des TPK4 wurde der Bereich, in dem sich pH-Sensor und pH-Tor befinden, auf den Bereich zwischen transmembranen und zytoplasmatischen Dom{\"a}nen eingegrenzt. Dar{\"u}ber hinaus fungieren Histidine nicht als pH-Sensor.},
  subject      = {Vakuole},
  language  = {de}
}
@article{KunzGoetzGaoetal.2020,
  author    = {Kunz, Tobias C. and G{\"o}tz, Ralph and Gao, Shiqiang and Sauer, Markus and Kozjak-Pavlovic, Vera},
  title     = {Using Expansion Microscopy to Visualize and Characterize the Morphology of Mitochondrial Cristae},
  series = {Frontiers in Cell and Developmental Biology},
  volume    = {8},
  journal   = {Frontiers in Cell and Developmental Biology},
  issn      = {2296-634X},
  doi       = {10.3389/fcell.2020.00617},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-208296},
  year      = {2020},
  abstract  = {Mitochondria are double membrane bound organelles indispensable for biological processes such as apoptosis, cell signaling, and the production of many important metabolites, which includes ATP that is generated during the process known as oxidative phosphorylation (OXPHOS). The inner membrane contains folds called cristae, which increase the membrane surface and thus the amount of membrane-bound proteins necessary for the OXPHOS. These folds have been of great interest not only because of their importance for energy conversion, but also because changes in morphology have been linked to a broad range of diseases from cancer, diabetes, neurodegenerative diseases, to aging and infection. With a distance between opposing cristae membranes often below 100 nm, conventional fluorescence imaging cannot provide a resolution sufficient for resolving these structures. For this reason, various highly specialized super-resolution methods including dSTORM, PALM, STED, and SIM have been applied for cristae visualization. Expansion Microscopy (ExM) offers the possibility to perform super-resolution microscopy on conventional confocal microscopes by embedding the sample into a swellable hydrogel that is isotropically expanded by a factor of 4-4.5, improving the resolution to 60-70 nm on conventional confocal microscopes, which can be further increased to ∼ 30 nm laterally using SIM. Here, we demonstrate that the expression of the mitochondrial creatine kinase MtCK linked to marker protein GFP (MtCK-GFP), which localizes to the space between the outer and the inner mitochondrial membrane, can be used as a cristae marker. Applying ExM on mitochondria labeled with this construct enables visualization of morphological changes of cristae and localization studies of mitochondrial proteins relative to cristae without the need for specialized setups. For the first time we present the combination of specific mitochondrial intermembrane space labeling and ExM as a tool for studying internal structure of mitochondria.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Beck2019,
  author    = {Beck, Sebastian},
  title     = {Using optogenetics to influence the circadian clock of \(Drosophila\) \(melanogaster\)},
  doi       = {10.25972/OPUS-18495},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-184952},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2019},
  abstract  = {Almost all life forms on earth have adapted to the most impactful and most predictable recurring change in environmental condition, the cycle of day and night, caused by the axial rotation of the planet. As a result many animals have evolved intricate endogenous clocks, which adapt and synchronize the organisms' physiology, metabolism and behaviour to the daily change in environmental conditions. The scientific field researching these endogenous clocks is called chronobiology and has steadily grown in size, scope and relevance since the works of the earliest pioneers in the 1960s. The number one model organism for the research of circadian clocks is the fruit fly, Drosophila melanogaster, whose clock serves as the entry point to understanding the basic inner workings of such an intricately constructed endogenous timekeeping system. In this thesis it was attempted to combine the research on the circadian clock with the techniques of optogenetics, a fairly new scientific field, launched by the discovery of Channelrhodopsin 2 just over 15 years ago. Channelrhodopsin 2 is a light-gated ion channel found in the green alga Chlamydomonas reinhardtii. In optogenetics, researches use these light-gated ion channels like Channelrhodopsin 2 by heterologously expressing them in cells and tissues of other organisms, which can then be stimulated by the application of light. This is most useful when studying neurons, as these channels provide an almost non-invasive tool to depolarize the neuronal plasma membranes at will. The goal of this thesis was to develop an optogenetic tool, which would be able to influence and phase shift the circadian clock of Drosophila melanogaster upon illumination. A phase shift is the adaptive response of the circadian clock to an outside stimulus that signals a change in the environmental light cycle. An optogenetic tool, able to influence and phase shift the circadian clock predictably and reliably, would open up many new ways and methods of researching the neuronal network of the clock and which neurons communicate to what extent, ultimately synchronizing the network. The first optogenetic tool to be tested in the circadian clock of Drosophila melanogaster was ChR2-XXL, a channelrhodopsin variant with dramatically increased expression levels and photocurrents combined with a prolonged open state. The specific expression of ChR2-XXL and of later constructs was facilitated by deploying the three different clock-specific GAL4-driver lines, clk856-gal4, pdf-gal4 and mai179-gal4. Although ChR2-XXL was shown to be highly effective at depolarizing neurons, these stimulations proved to be unable to significantly phase shift the circadian clock of Drosophila. The second series of experiments was conducted with the conceptually novel optogenetic tools Olf-bPAC and SthK-bPAC, which respectively combine a cyclic nucleotide-gated ion channel (Olf and SthK) with the light-activated adenylyl-cyclase bPAC. These tools proved to be quite useful when expressed in the motor neurons of instar-3 larvae of Drosophila, paralyzing the larvae upon illumination, as well as affecting body length. This way, these new tools could be precisely characterized, spawning a successfully published research paper, centered around their electrophysiological characterization and their applicability in model organisms like Drosophila. In the circadian clock however, these tools caused substantial damage, producing severe arrhythmicity and anomalies in neuronal development. Using a temperature-sensitive GAL80-line to delay the expression until after the flies had eclosed, yielded no positive results either. The last series of experiments saw the use of another new series of optogenetic tools, modelled after the Olf-bPAC, with bPAC swapped out for CyclOp, a membrane-bound guanylyl-cyclase, coupled with less potent versions of the Olf. This final attempt however also ended up being unsuccessful. While these tools could efficiently depolarize neuronal membranes upon illumination, they were ultimately unable to stimulate the circadian clock in way that would cause it to phase shift. Taken together, these mostly negative results indicate that an optogenetic manipulation of the circadian clock of Drosophila melanogaster is an extremely challenging subject. As light already constitutes the most impactful environmental factor on the circadian clock, the combination of chronobiology with optogenetics demands the parameters of the conducted experiments to be tuned with an extremely high degree of precision, if one hopes to receive positive results from these types of experiments at all.},
  subject      = {Chronobiologie},
  language  = {en}
}
@article{BoehmScherzerShabalaetal.2016,
  author    = {B{\"o}hm, J. and Scherzer, S. and Shabala, S. and Krol, E. and Neher, E. and Mueller, T. D. and Hedrich, R.},
  title     = {Venus flytrap HKT1-type channel provides for prey sodium uptake into carnivorous plant without conflicting with electrical excitability},
  series = {Molecular Plant},
  volume    = {9},
  journal   = {Molecular Plant},
  number    = {3},
  doi       = {10.1016/j.molp.2015.09.017},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-189803},
  pages     = {428-436},
  year      = {2016},
  abstract  = {The animal diet of the carnivorous Venus flytrap, Dionaea muscipula, contains a sodium load that enters the capture organ via an HKT1-type sodium channel, expressed in special epithelia cells on the inner trap lobe surface. DmHKT1 expression and sodium uptake activity is induced upon prey contact. Here, we analyzed the HKT1 properties required for prey sodium osmolyte management of carnivorous Dionaea. Analyses were based on homology modeling, generation of model-derived point mutants, and their functional testing in Xenopus oocytes. We showed that the wild-type HKT1 and its Na\(^+\)- and K\(^+\)-permeable mutants function as ion channels rather than K\(^+\) transporters driven by proton or sodium gradients. These structural and biophysical features of a high-capacity, Na\(^+\)-selective ion channel enable Dionaea glands to manage prey-derived sodium loads without confounding the action potential-based information management of the flytrap.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Wittek2013,
  author    = {Wittek, Anke},
  title     = {Vergleichende elektrophysiologische Untersuchungen zweier Saccharose/H +-Symporter, ZmSUT1 (Zea mays) und UmSrt1 (Ustilago maydis)},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-85279},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Bei der Betrachtung des Pathosystems Ustilago maydis/Zea mays kommen sich Proteine unterschiedlicher Organismen sehr nahe. Die derzeitige Hypothese zur lokalen Szenerie in der ausgebildeten Interaktionszone von Pflanze und Pilz spricht zwei SUC-Transportern dabei wichtige Rollen in der Pflanze/Pilz Interaktion zu. UmSrt1, der erste beschriebene pilzliche SUC-Transporter aus dem Maispathogen Ustilago maydis (Wahl et al., 2010) und ZmSUT1, der aus Zea mays stammende low affinity SUC-Transporter (Carpaneto et al., 2005) werden als Gegenspieler im Konkurrenzkampf um die extrazellul{\"a}re SUC beschrieben (Wahl et al., 2010). ZmSUT1 ist in der Plasmamembran der Geleitzellen lokalisiert und dort f{\"u}r die Beladung des Phloems mit SUC aus dem Apoplasten zust{\"a}ndig. UmSrt1, f{\"u}r den eine Lokalisation in der Plasmamembran in Hefen gezeigt werden konnte, sorgt als „high affinity" Transporter mit dem Import extrazellul{\"a}rer SUC f{\"u}r die Kohlenhydratversorgung der pilzlichen Entwicklung und Ern{\"a}hrung (Wahl et al., 2010). Gegenstand der vorliegenden Arbeit waren vergleichende elektrophysiologische Charakterisierungen der SUC-Transporteigenschaften von ZmSUT1 und UmSrt1. Durch heterologe Expression der Proteine in Xenopus Oozyten und anschließende Messungen unter Verwendung der DEVC-Technik wurden die Eigenschaften des SUC-Transports beider SUC-Transporter im Hinblick auf ihre Konzentrations-, pH-, Spannungsabh{\"a}ngigkeit, sowie auf die Substratspezifit{\"a}t hin untersucht. Diese vergleichenden Studien zur Charakterisierung beider Transportproteine ergaben ihren physiologischen Aufgaben entsprechende Unterschiede. ZmSUT1 konnte ein Verhalten als „low affinity/high capacity" Transporter mit Affinit{\"a}ten gegen{\"u}ber SUC im millimolaren Bereich mit einer spannungsunabh{\"a}ngigen Transportaktivit{\"a}t best{\"a}tigt werden. Zudem konnte die Transportaktivit{\"a}t als stark H+-abh{\"a}ngig beschrieben werden (Carpaneto et al., 2005), deren Optimum nahe des physiologischen Bereichs des Apoplasten bestimmt werden konnte. Des Weiteren wurden Untersuchungen zur Substratspezifit{\"a}t angefertigt, die ZmSUT1 eindeutig eine Typ-II SUT Zugeh{\"o}rigkeit (Sivitz et al., 2005; Reinders et al., 2006; Sun et al., 2010) mit einem engen Substratspektrum belegen. F{\"u}r UmSrt1 dagegen wurde ein Transportverhalten als „high affinity/low capacity" Transporter mit h{\"o}heren Affinit{\"a}ten gegen{\"u}ber SUC im mikromolaren Bereich ermittelt (Wahl et al., 2010). Dar{\"u}ber hinaus beschreiben die Ergebnisse dieser Arbeit eine weitestgehend H+-unabh{\"a}ngige Transportaktivit{\"a}t in einem weiten pH-Wert Bereich. Im Profil der Substratspezifit{\"a}t zeigte sich neben SUC als prim{\"a}rem Substrat ein eher unspezifischer Transport weiterer Mono-, Di- und Trisaccharide. Die postulierte SUC-Spezifit{\"a}t von UmSrt1 (Wahl et al., 2010) konnte mit den vorliegenden Ergebnissen nicht best{\"a}tigt werden. Mit einem effektivem Import von SUC mittels UmSrt1 in den Pilz umgeht U. maydis die Hydrolyse von SUC im pflanzlichen Apoplasten und damit die Bildung extrazellul{\"a}rer Glukose, die ein Signal in der pflanzlichen Pathogenabwehr darstellt (Herbers et al., 1996b; Ehness et al., 1997; Kocal et al., 2008). Somit scheint es f{\"u}r Ustillago maydis m{\"o}glich zu sein, eine von der Wirtspflanze Zea mays weitestgehend „unbemerkte" Aufnahme von Kohlenhydraten {\"u}ber einen breiten pH-Wert Bereich bewerkstelligen zu k{\"o}nnen. Die vielfach h{\"o}heren Affinit{\"a}ten gegen{\"u}ber SUC und H+ verschaffen UmSrt1 im Konkurrenzkampf um die extrazellul{\"a}re SUC einen klaren Vorteil gegen{\"u}ber ZmSUT1. Diese Daten deuten darauf hin, dass U. maydis auch unter Stressbedingungen der Pflanze und damit resultierenden Schwankungen der H+-Konzentrationen in der Lage ist, den SUC-Import f{\"u}r seine eigene Ern{\"a}hrung sicher zu stellen. Das Gebiet posttranslationaler Modifikationen von SUC-Transportern ist weitestgehend unerforscht. In planta Versuche deuteten darauf hin, dass Redox-aktive Substanzen den Zuckertransport beeinflussen. Im Oozytensystem wurde deshalb die Aktivit{\"a}t von ZmSUT1 in Anwesenheit der Redox-aktiven Substanzen GSH, GSSG, H2O2 und DTT getestet. Der geringf{\"u}gige Einfluss dieser Substanzen auf SUC-induzierte Str{\"o}me von ZmSUT1 deuten jedoch darauf hin, dass SUC-Transporter nicht ein direktes Ziel von Redox-Ver{\"a}nderungen darstellen. Um die Struktur des pflanzlichen SUC-Transporters ZmSUT1 n{\"a}her zu beleuchten und die an der Bindung von SUC involvierten Aminos{\"a}uren zu identifizieren, wurde auf der Basis der bereits bekannten Struktur von LacY aus E.coli, ebenfalls einem Vertreter der MFS, ein 3D-Modell f{\"u}r ZmSUT1 erstellt. Die AS, die in LacY an der Bindung des Substrats beteiligt sind, wurden bereits identifiziert (Vadyvaloo et al., 2006). Darauf aufbauend wurden im Rahmen einer Mutagenesestudie gezielt AS im Protein ZmSUT1 ausgew{\"a}hlt, die in verwandten SUC-Transportern konserviert und in homolgen Positionen zu den in LacY bereits identifizierten AS vorliegen. In diesen ausgew{\"a}hlten Positionen wurden mittels gerichteter Mutagenese acht Mutanten generiert. Die elektrophysiologische Charakterisierung dieser ZmSUT1-Mutanten identifizierte zwei Mutanten, die in der SUC-/H+-Translokation gest{\"o}rt waren sowie zwei WT-{\"a}hnliche. Es konnten vier Mutanten mit erniedrigten Affinit{\"a}ten gegen{\"u}ber SUC identifiziert werden, von denen zwei zus{\"a}tzlich Ver{\"a}nderungen in ihrer Substratspezifit{\"a}t aufweisen. Diese vier AS werden als m{\"o}gliche Kandidaten angesehen, an der Bindung und/oder Translokation von SUC beteiligt zu sein.},
  subject      = {Saccharose},
  language  = {de}
}
@article{LuDreyerDickinsonetal.2023,
  author    = {Lu, Jinping and Dreyer, Ingo and Dickinson, Miles Sasha and Panzer, Sabine and Jaślan, Dawid and Navarro-Retamal, Carlos and Geiger, Dietmar and Terpitz, Ulrich and Becker, Dirk and Stroud, Robert M. and Marten, Irene and Hedrich, Rainer},
  title     = {Vicia faba SV channel VfTPC1 is a hyperexcitable variant of plant vacuole two pore channels},
  series = {eLife},
  volume    = {12},
  journal   = {eLife},
  doi       = {10.7554/eLife.86384},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-350264},
  year      = {2023},
  abstract  = {To fire action-potential-like electrical signals, the vacuole membrane requires the two-pore channel TPC1, formerly called SV channel. The TPC1/SV channel functions as a depolarization-stimulated, non-selective cation channel that is inhibited by luminal Ca\(^{2+}\). In our search for species-dependent functional TPC1 channel variants with different luminal Ca\(^{2+}\) sensitivity, we found in total three acidic residues present in Ca\(^{2+}\) sensor sites 2 and 3 of the Ca\(^{2+}\)-sensitive AtTPC1 channel from Arabidopsis thaliana that were neutral in its Vicia faba ortholog and also in those of many other Fabaceae. When expressed in the Arabidopsis AtTPC1-loss-of-function background, wild-type VfTPC1 was hypersensitive to vacuole depolarization and only weakly sensitive to blocking luminal Ca\(^{2+}\). When AtTPC1 was mutated for these VfTPC1-homologous polymorphic residues, two neutral substitutions in Ca\(^{2+}\) sensor site 3 alone were already sufficient for the Arabidopsis At-VfTPC1 channel mutant to gain VfTPC1-like voltage and luminal Ca\(^{2+}\) sensitivity that together rendered vacuoles hyperexcitable. Thus, natural TPC1 channel variants exist in plant families which may fine-tune vacuole excitability and adapt it to environmental settings of the particular ecological niche.},
  language  = {en}
}