@phdthesis{Kotzsch2008,
  author    = {Kotzsch, Alexander},
  title     = {BMP Ligand-Rezeptor-Komplexe: Molekulare Erkennung am Beispiel der Spezifischen Interaktion zwischen GDF-5 und BMPR-IB},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-31040},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Knochenwachstumsfaktoren (Bone Morphogenetic Proteins, BMPs) sind ubiquit{\"a}re, sekretierte Proteine mit vielf{\"a}ltigen biologischen Funktionen. Die Vielfalt an zellul{\"a}ren Prozessen, die durch BMPs reguliert werden, von der Knochenentwicklung und Organhom{\"o}ostase bis hin zur Neurogenese, erstaunt - und wirft angesichts von teils redundanten, teils spezifischen Funktionen der BMPs Fragen zu den Mechanismen ihrer Signal{\"u}bermittlung auf. Die Signaltransduktion von BMPs erfolgt wie bei den strukturell verwandten TGF-\&\#946;s und Activinen durch die ligandeninduzierte Oligomerisierung von transmembranen Serin/Threonin-Kinaserezeptoren, von denen zwei Typen - Typ I und Typ II - existieren. Einer Vielzahl von mehr als 18 BMP-Liganden stehen nach derzeitigem Erkenntnisstand nur vier Typ I und drei Typ II Rezeptorsubtypen f{\"u}r die Bildung von heteromeren Rezeptorkomplexen zur Verf{\"u}gung. Ein BMP-Ligand kann hochspezifisch nur einen bestimmten Rezeptorsubtyp oder in einer promisken Art und Weise mehrere Rezeptorsubtypen binden. Trotz dieser Bindungspromiskuit{\"a}t {\"u}ben BMPs ihre biologische Funktion {\"u}berwiegend hochspezifisch aus, d.h. abh{\"a}ngig vom Liganden werden spezifische zellul{\"a}re Prozesse reguliert. Somit stellt sich die Frage, wie die Bildung von heteromeren Ligand-Rezeptor-Komplexen und die Aktivierung definierter intrazellul{\"a}rer Signalkaskaden zusammenh{\"a}ngen und wie letztlich ein bestimmtes BMP-Signal durch einen „Flaschenhals", repr{\"a}sentiert durch die begrenzte Anzahl an Rezeptorsubtypen, in das Zellinnere {\"u}bermittelt wird. Die Interaktionen zwischen BMP-2 / GDF-5 und den Typ I Rezeptoren BMPR-IA / BMPR-IB sind ein Paradebeispiel f{\"u}r Bindungspromiskuit{\"a}t und -spezifit{\"a}t. W{\"a}hrend BMP-2 beide Rezeptoren BMPR-IA und BMPR-IB mit gleicher Bindungsaffinit{\"a}t bindet („promiske Interaktion"), zeigt GDF-5 eine 15-20fach h{\"o}here Bindungsaffinit{\"a}t zu BMPR-IB („spezifische" Interaktion). Dieser Unterschied ist scheinbar gering, aber physiologisch {\"u}beraus relevant. Um Einblick in die Mechanismen der molekularen Erkennung zwischen den Bindungspartnern zu gewinnen, wurden bin{\"a}re und tern{\"a}re Komplexe aus den Liganden BMP-2 oder GDF-5, den extrazellul{\"a}ren Dom{\"a}nen der Typ I Rezeptoren BMPR-IA oder BMPR-IB sowie der extrazellul{\"a}ren Dom{\"a}ne des Typ II Rezeptors ActR-IIB untersucht. Die hier vorliegende Arbeit beschreibt die strukturelle und funktionelle Analyse dieser Ligand-Rezeptor-Komplexe. Um den Einfluss struktureller Flexibilit{\"a}t auf die BMP Typ I Rezeptor Erkennung n{\"a}her zu analysieren, wurde zudem die Struktur von BMPRIA in freiem Zustand mittels NMR-Spektroskopie aufgekl{\"a}rt. Aus Mutagenesedaten und der Kristallstruktur des GDF-5•BMPR-IB-Komplexes lassen sich im Vergleich zu bekannten Kristallstrukturen Merkmale ableiten, mit denen die Ligand-Rezeptor-Bindung und -Erkennung charakterisiert werden kann: (1) Die Hauptbindungsdeterminanten in Komplexen von BMPR-IA und BMPR-IB mit ihren Liganden sind unterschiedlich. W{\"a}hrend in Komplexen mit BMPR-IB ein hydrophobes Motiv die Bindungsaffinit{\"a}t bestimmt, tr{\"a}gt in Komplexen mit BMPR-IA eine polare Interaktion signifikant zur Bindungsenergie bei. Ein Vergleich der Strukturen von freien und gebundenen Liganden und Typ I Rezeptoren zeigt, dass interessanterweise diese Hauptbindemotive erst bei der Ligand-Rezeptor-Interaktion entstehen, sodass ein „induced fit" vorliegt und die Molek{\"u}le entsprechend „aufeinander falten". (2) Die Bindungsspezifit{\"a}t wird durch periphere Schleifen in den Typ I Rezeptoren bestimmt. Wie Untersuchungen von Punktmutationen in BMPR-IA zeigen, die einer krebsartigen Darmerkrankung (Juvenile Polyposis) zugrunde liegen, f{\"u}hrt erst die „richtige" Kombination aus Flexibilit{\"a}t in den Schleifen und Rigidit{\"a}t des Rezeptorgrundger{\"u}sts zu signalaktiven Typ I Rezeptoren mit einer potentiell den Liganden komplement{\"a}ren Oberfl{\"a}che. Die mangelnde sterische Komplementarit{\"a}t von Ligand- und Rezeptoroberfl{\"a}chen f{\"u}hrt zu der niedrigeren Bindungsaffinit{\"a}t von GDF-5 zu BMPR-IA im Vergleich zu BMPR-IB. Interessanterweise zeigen die hier vorgestellten, hochaufgel{\"o}sten Strukturdaten, dass die Orientierungen/Positionen der Typ I Rezeptoren BMPR-IA und BMPR-IB in den Bindeepitopen der Liganden BMP-2 und GDF-5 variieren. Unter der Voraussetzung, dass die extrazellul{\"a}re Dom{\"a}ne, das Transmembransegment und die intrazellul{\"a}re Dom{\"a}ne der Typ I Rezeptoren ein starres Element bilden, sollte sich die unterschiedliche Orientierung der extrazellul{\"a}ren Dom{\"a}nen der Typ I Rezeptoren in der Anordnung der Kinasedom{\"a}nen widerspiegeln und sich auf die Signaltransduktion auswirken. M{\"o}glicherweise ist eine bestimmte Anordnung der Kinasedom{\"a}nen der Typ I und Typ II Rezeptoren f{\"u}r eine effiziente Phosphorylierung bzw. Signaltransduktion erforderlich. Der Vergleich mehrerer Ligand-Typ I Rezeptor-Komplexe zeigt, dass die unterschiedliche Orientierung dieser Rezeptoren m{\"o}glicherweise vom Liganden abh{\"a}ngt. Angesichts der Bindungspromiskuit{\"a}t unter BMP-Liganden und -Rezeptoren k{\"o}nnten so spezifische Signale {\"u}bermittelt und spezifische biologische Funktionen reguliert werden. Die in dieser Arbeit vorgestellten Erkenntnisse tragen wesentlich zur strukturellen Charakterisierung der Ligand-Rezeptor-Erkennung in der BMP-Familie bei. Die Frage, warum trotz strukturell hoch homologer Liganden und Rezeptoren und weitgehend konservierten Bindeepitopen eine teils promiske und teils spezifische Interaktion m{\"o}glich ist, kann nun f{\"u}r die Liganden BMP-2 und GDF-5 sowie den beiden Typ I Rezeptoren BMPR-IA und BMPR-IB beantwortet werden.},
  subject      = {Cytokine},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Muellner2004,
  author    = {M{\"u}llner, Antje},
  title     = {Breeding ecology and related life-history traits of the hoatzin, Opisthocomus hoazin, in a primary rainforest habitat},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-13239},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2004},
  abstract  = {The hoatzin (Opisthocomus hoazin) is an enigmatic bird that lives in the riparian lowlands of northern South America. Among its peculiar attributes are 1) microbial foregut fermentation, unique in birds, to convert plant cellulose in the foliage which it consumes into simple sugars, 2) an ongoing debate about the puzzling taxonomic position, although a relationship to the Cuculiformes appears likely, 3) adaptive wing claws in the young which are used for climbing, and 4) co-operative breeding behaviour. Despite the information available on digestive mode and taxonomy little has been published on its breeding biology and behaviour and until now almost all knowledge was based on a study in the savannah of Venezuela. This is the first detailed study of the hoatzin's nesting ecology in a rainforest habitat. From 1995-1998 and in 2000 I monitored a hoatzin population which consisted of approximately 700 individuals in an Amazonian rainforest in Ecuador situated in the Cuyabeno Wildlife Reserve (between 0°02' N, 76°0' W, 0°03' S, and 76°14' W). The area is composed of various black water lagoons and small rivers, flooded forests and terra firme forest. Primarily, I examined group composition and breeding pattern and success related to traits such as clutch and egg size, offspring sex ratio and the number of parents involved in a common breeding attempt. Apart from standardised observations and monitoring I took blood samples from chicks, which were later used for molecular sexing and for DNA fingerprints. Food plants were collected and determined and a rough habitat mapping was conducted. Since the impacts of boat tourism in the area became apparent I investigated the interactions of adult and young hoatzins with tourists and measured the plasma concentration of the hormone corticosterone in chicks as an indicator of stress. Each chapter has its own introduction to the specific topic and can be read independently. The main findings of this study are: The reproduction of the hoatzin was timed strictly following the bimodal rainy pattern in the area. There was only one breeding attempt per year. Only 18\% of breeding attempts ended successfully with at least one fledgling. Incubation started with the first egg laid and led to hatching asynchrony. In most cases only the A-chick survived and there is evidence for a brood reduction strategy. I observed egg size variation patterns both within the clutches and between the clutches. Approximately 80\% of breeding attempts were carried out with auxiliaries. Units with alloparentals had a higher breeding success than single pairs. The results indicate a trade-off between helping and group size. DNA band-sharing comparisons revealed the existence of joint-nests, where several females laid their eggs in one single nest. The clutches of these joint-nests suffered severe egg loss during all stages of incubation. Breeding success did not differ between single- and joint-nests. The primary offspring sex ratio was biased towards daughters. There was no differential mortality between the sexes until fledging. Individual breeding units employed an adaptive production of offspring of each sex according to their current group size. Rainforest tourism negatively influenced the survival and growth of young, not yet fledged hoatzins. In addition tourist-exposed young showed a stronger hormonal stress response than their conspecifics from undisturbed sites. In contrast, breeding adults appear to have habituated to tourist boats and exposure to observers.},
  subject      = {Hoatzins},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Stegmann2000,
  author    = {Stegmann, Ulrich E.},
  title     = {Brutpflege, Lebensgeschichte und Taxonomie s{\"u}dostasiatischer Membraciden (Insecta: Homoptera)},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-2365},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2000},
  abstract  = {Diese Arbeit untersucht die systematische Verbreitung der Brutpflege bei s{\"u}dostasiatischen Buckelzirpen (Homoptera: Membracidae) sowie verhaltens{\"o}kologische Aspekte dieses Verhaltens bei Pyrgauchenia tristaniopsis. Erg{\"a}nzend dazu wurden Aspekte der Taxonomie, Lebensgeschichte, Reproduktionsbiologie und Morphometrie dieser Art untersucht, deren Kenntnis f{\"u}r die Interpretation des Brutpflegeverhaltens erforderlich waren. Die Ergebnisse (1) widersprechen der starken Version der Semelparitie-Hypothese (ein Fortpflanzungsereignis pro Fortpflanzungsperiode als Voraussetzung f{\"u}r Brutpflege bei Insekten), und sie zeigen, dass (2) Brutpflege bei altweltlichen Centrotinae - entgegen fr{\"u}herer Vermutungen - keine Ausnahme ist. Außerdem konnten erstmals einige grundlegende Aspekte der Biologie eines s{\"u}dostasiatischen Vertreters der Familie Membracidae gekl{\"a}rt werden. Aufsammlungen in der bodennahen Vegetation wurden in 16 Untersuchungsgebieten in West-Malaysia und Sabah (Borneo) von 1996-1998 durchgef{\"u}hrt. Weibliche Brutf{\"u}rsorge in Form von Gelegebewachung wurde bei 11 Arten aus folgenden Gattungen gefunden: Pyrgauchenia, Pyrgonota, Hybandoides, Gigantorhabdus (Hypsaucheniini), Centrochares (Centrocharesini), Ebhul (Ebhuloidesini). Larven dieser Arten lebten in Aggregationen zusammen. Drei Arten werden neu beschrieben (Pyrgauchenia biuni, P. pendleburyi, P. tristaniopsis). Zwei nominelle Arten (P. angulata Funkhouser und P. brunnea Funkhouser) sind Junior-Synonyme von P. colorata Distant. Die Arbeiten zu Pyrgauchenia tristaniopsis fanden im unteren Montanregenwald des Kinabalu Nationalparks (Borneo) statt. Diese Art wurde nur dort gefunden (zwischen 1350 m und 1650 m {\"u}. NN), und sie war polyphag (alle Entwicklungsstadien auf 11 Pflanzenarten aus 8 Familien). Es gab f{\"u}nf Larvenstadien, deren Entwicklungszeit zusammen 63-83 Tage betrug (Embryonalentwicklung: 22 Tage). Larven lebten aggregierend und wurden von Ameisen besucht (insgesamt 4 Morphospecies). Es gab Hinweise, dass frisch geh{\"a}utete Imagines noch etwa 10 Tage in der Aggregation verblieben. Sp{\"a}testens 5 bzw. 10 Tage nach der Imaginalh{\"a}utung waren Weibchen bzw. M{\"a}nnchen zu einer Erstkopulation bereit. Bei der Paarung kletterte das M{\"a}nnchen nach der Kontaktaufnahme auf das Weibchen und blieb dort im Median 138 Sekunden sitzen (Pr{\"a}kopula), worauf eine im Median 116-min{\"u}tige Kopulation folgen konnte. W{\"a}hrend der Pr{\"a}kopula sandte das M{\"a}nnchen Vibrationssignale aus. Die Art war promiskuitiv, und manche Weibchen paarten sich w{\"a}hrend der Gelegebewachung. Das Geschlechterverh{\"a}ltnis war zum Zeitpunkt der Imaginalh{\"a}utung ausgeglichen. Die Eimortalit{\"a}t aufgrund einer Kohortenanalyse betrug 35 Prozent. Pr{\"a}datoren der Larven und Imagines waren besonders Springspinnen (Salticidae). Die Eier wurden von Brachygrammatella sp. (Trichogrammatidae) parasitiert. Eier wurden als Gelege ins Gewebe von Wirtspflanzenzweigen gelegt (Unterseite). Die Anzahl Eier pro Gelege (etwa 57) nahm mit der Bewachungsdauer des Weibchens zu. Bevorzugungen von Gelegepositionen ober- oder unterhalb bereits vorhandener Gelege waren nicht festzustellen. Im Median wurden 3-4 (1998er, 1997er Zensus) Gelege zusammen auf einem Zweig gefunden. Bei einem Wiederfangversuch legte mindestens die H{\"a}lfte aller Weibchen w{\"a}hrend ihres Lebens mindestens zwei Gelege. Zwischen Verlassen des ersten Geleges (auf dem ein Weibchen gefunden wurde) und der Oviposition ihres Folgegeleges vergingen im Median 5 Tage. Folgegelege wurden meist auf derselben Wirtspflanze wie das erste Gelege abgelegt. Der Fettk{\"o}rper vergr{\"o}ßerte sich wieder nach der Oviposition, aber noch w{\"a}hrend der Bewachung des aktuellen Geleges. Weibchen saßen 26-28 Tage lang (nach Beginn der Oviposition) auf ihrem Gelege, d.h. bis zum 5.-8. Tag nach Schlupfbeginn der Larven (die Larven schl{\"u}pften sukzessiv, erst 9 Tage nach Schlupfbeginn waren die meisten LI geschl{\"u}pft). Weibchen kehrten nach experimenteller Vertreibung vom Gelege auf dieses zur{\"u}ck. In Wahlversuchen wurde aber das eigene Gelege gegen{\"u}ber einem fremden nicht pr{\"a}feriert. Weibchen wichen bei St{\"o}rungen stets zur Seite aus und begannen ihre Suche immer mit Seitw{\"a}rtsbewegungen. Experimentell herbeigef{\"u}hrter Kontakt mit dem Eiparasitoid Brachygrammatella sp. gen{\"u}gte, um die Beinabwehr bewachender Weibchen zu erh{\"o}hen. Die H{\"a}ufigkeit von Beinbewegungen war nicht nur vom Vorhandensein eines Geleges, sondern auch von der Tageszeit abh{\"a}ngig. Gelegebewachung f{\"o}rderte das {\"U}berleben der Eier: Die Eimortalit{\"a}t stieg mit experimenteller Verk{\"u}rzung der weiblichen Bewachungsdauer an (unabh{\"a}ngig von der Gelegegr{\"o}ße). Gelegebewachung verz{\"o}gerte die Ablage von Folgegelegen, wie durch experimentelles Verk{\"u}rzen der Bewachungsdauer aktuell bewachter Gelege gezeigt wurde. Abgebrochene pronotale Dorsaldornen minderten nicht die Paarungswahrscheinlichkeit: Die H{\"a}ufigkeit kopulierender M{\"a}nnchen und Weibchen mit abgebrochenem Dorn wich nicht von ihrer jeweiligen H{\"a}ufigkeit in der Population ab. Bei 52 Prozent aller Gelege bewachenden Weibchen war der Dorsaldorn abgebrochen. Weibchen waren l{\"a}nger und schwerer als M{\"a}nnchen, und einige pronotale Merkmale (z.B. der Caudaldorn) waren ebenfalls bei den Weibchen l{\"a}nger. Dorsaldorn und Distallobus waren dagegen bei M{\"a}nnchen l{\"a}nger, und zwar bei gleicher K{\"o}rpergr{\"o}ße. Geschwister {\"a}hnelten sich besonders hinsichtlich Gewicht sowie K{\"o}rper- und Dorsaldornl{\"a}nge, was durch große Heritabilit{\"a}t, gleiche Umweltbedingungen und Inzucht erkl{\"a}rt werden k{\"o}nnte.},
  subject      = {S{\"u}dostasien},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Halboth2018,
  author    = {Halboth, Florian},
  title     = {Building behavior and nest climate control in leaf-cutting ants: How environmental cues affect the building responses of workers of \(Atta\) \(vollenweideri\)},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-161701},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2018},
  abstract  = {The present work investigates the influence of environmental stimuli on the building behavior of workers of the leaf-cutting ant Atta vollenweideri. It focuses on cues related to the airflow-driven ventilation of their giant underground nests, i.e., air movements and their direction, carbon dioxide concentrations and humidity levels of the nest air. First, it is shown that workers are able to use airflow and its direction as learned orientation cue by performing learning experiments with individual foragers using a classical conditioning paradigm. This ability is expected to allow workers to also navigate inside the nest tunnels using the prevailing airflow directions for orientation, for example during tasks related to nest construction and climate control. Furthermore, the influence of carbon dioxide on the digging behavior of workers is investigated. While elevated CO2 levels hardly affect the digging rate of the ants, workers prefer to excavate at locations with lower concentrations and avoid higher CO2 levels when given a choice. Under natural conditions, shifting their digging activity to soil layers containing lower carbon dioxide levels might help colonies to excavate new or to broaden existing nest openings, if the CO2 concentration in the underground rises. It is also shown that workers preferably transport excavated soil along tunnels containing high CO2 concentrations, when carbon dioxide levels in the underground are elevated as well. In addition, workers prefer to carry soil pellets along outflow tunnels instead of inflow tunnels, at least for high humidity levels of the air. The material transported along tunnels providing outflow of CO2-rich air might be used by workers for the construction of ventilation turrets on top of the nest mound, which is expected to promote the wind-induced ventilation and the removal of carbon dioxide from the underground. The climatic conditions inside the nest tunnels also influence the structural features of the turrets constructed by workers on top the nest. While airflow and humidity have no effect on turret structure, outflow of CO2-rich air from the nest causes workers to construct turrets with additional openings and increased aperture, potentially enhancing the airflow-driven gas exchanges within the nest. Finally, the effect of airflow and ventilation turrets on the gas exchanges in Atta vollenweideri nests is tested experimentally on a physical model of a small nest consisting of a single chamber and two nest tunnels. The carbon dioxide clearance rate from the underground was measured depending on both the presence of airflow in the nest and the structural features of the built turrets. Carbon dioxide is removed faster from the physical nest model when air moves through the nest, confirming the contribution of wind-induced flow inside the nest tunnels to the ventilation of Atta vollenweideri nests. In addition, turrets placed on top of one of the tunnel openings of the nest further enhance the CO2 clearance rate and the effect is positively correlated with turret aperture. Taken together, climatic variables like airflow, carbon dioxide and humidity levels strongly affect the building responses of Atta vollenweideri leaf-cutting ants. Workers use these environmental stimuli as orientation cue in the nest during tasks related to excavation, soil transport and turret construction. Although the effects of these building responses on the microclimatic conditions inside the nest remain elusive so far, the described behaviors are expected to allow ant colonies to restore and maintain a proper nest climate in the underground.},
  subject      = {Verhalten},
  language  = {en}
}
@phdthesis{BollazziSosa2008,
  author    = {Bollazzi Sosa, Leonardo Martin},
  title     = {Building behaviour and the control of nest climate in Acromyrmex leaf-cutting ants},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-27610},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {This work was aimed at experimentally studying whether climatic variables act as environmental cues for workers' building behaviour in leaf-cutting ants of the genus Acromyrmex, and to what extent building responses account for the maintenance of nest climate in a proper range for the inhabiting colony. Specifically, this work presents independent analysis in different Acromyrmex species with disparate ecology and nesting habits, aimed at understanding to what extent: i) temperature and humidity act as cues for workers' building behaviour, ii) inter- and intraspecific differences in the nesting habits observed in South American Acromyrmex are based on distinct building behaviours and on the variation in regional climate across continent, iii) differences in nest architecture account for the maintenance of nest climate in a proper range for colony members and, iv) climatic variables trigger building responses aimed at controlling short-term changes in nest climate. It is first experimentally shown that soil temperature acts as a cue for workers' digging behaviour. Acromyrmex lundi workers were observed to respond to both soil temperature as well as its changes, and to decide accordingly where to start or whether to stop digging. The soil temperature range preferred by workers to dig, between 20°C and maximally 30.6°C, matches the range at which colony growth is expected to be maximized. Temperature-sensitive digging might therefore lead to the establishment of the fungus chambers in soil layers with a proper range of temperatures for colony growth. Based on that, it was hypothesized that nest depth in Acromyrmex largely depends on the depth at which this temperature range is located across the soil profile, i.e., the higher the temperature in the superficial soil layers, the deeper the nest location, since soil temperature decreases with increasing depth. A bibliographic survey on nesting habits of 21 South American Acromyrmex species confirmed that the warmer the soil temperature at 50 cm depth throughout the South American continent, the higher the number of species presenting subterranean nests, compared with those inhabiting superficial nests. Temperature-sensitive digging in Acromyrmex would therefore explain the geographical distribution of nesting habits observed for this genus in the South American continent, i.e., subterranean in the northern tropical regions, and superficial in the southern temperate ones. In addition, results showed that Acromyrmex colonies from temperate regions indeed achieve thermoregulatory benefits through the determination of nest depth based on thermoregulatory needs. In sympatrically-occurring colonies of the grass-cutting ant A. heyeri, temperature inside superficial thatched nests was higher, and more suitable for colony growth, than that inside subterranean nests. This temperature surplus was even higher in spring, at the time of production of sexual brood, than in winter or summer. It was demonstrated that such temperature surplus was brought about by the low thermal diffusivity of the nest thatch, which prevents diurnal nest overheating by the incoming solar radiation, and avoids losses of the accumulated daily heat into the cold air during night, thus leading to high average nest temperatures. Although highly advantageous for colonies in terms of nest temperature, the determination of nest depth based on thermoregulatory needs may differentially affect nest ventilation and humidity depending on how nest exposition influences the exchange of nest air with the outside air. For instance, colonies with a superficial nesting habit might benefit from improved nest ventilation, but be at risk of desiccation due to their exposition and the consequent humidity losses into the dry outside air. Results demonstrated that in two Acromyrmex species, short-term regulatory building responses triggered and spatially organized by climatic variables occur, and may counteract undesired changes in internal nest humidity. Workers of the thatching grass-cutting ant A. heyeri, for instance, closed a number of nest-thatch openings as a response to desiccation of the outside air, even at a nest temperature that otherwise triggered the response of opening them so as to reduce nest temperature. In the leaf-cutting ant A. ambiguus, the direction of the airflow inside nest tunnels was shown to act as a cue for spatially guiding the building behaviour of plugging nest entrances. However, workers only responded if the humidity content of the circulating air was low, trading therefore nest ventilation for humidity maintenance.},
  subject      = {Verhaltens{\"o}kologie},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Kibler2002,
  author    = {Kibler, Eike Mathias U.},
  title     = {Casein-Kinase-2-Beta und neuronale Entwicklungsprozesse},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-4202},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2002},
  abstract  = {Die Pilzk{\"o}rper von Drosophila melanogaster stellen eine f{\"u}r die Lebensf{\"a}higkeit dieses Organismus entbehrliche Gehirnstruktur dar. Die Entwicklungsprozesse, die der Bildung dieser zentralnerv{\"o}sen Struktur zugrunde liegen, sind gut erforscht. Die neuronalen Stammzellen, die f{\"u}r die Bildung dieser Gehirnstruktur verantwortlich sind, sind identifiziert und experimentell gut zug{\"a}nglich. Daher bietet sich die Drosophila-Pilzk{\"o}rperentwicklung als neurogenetisches Modellsystem an, grundlegende Mechanismen der Gehirnentwicklung durch die Untersuchung von Pilzk{\"o}rperstrukturmutanten zu erforschen. In dieser Arbeit wurde mushroom bodies undersized P1 (mbuP1) als eine durch Transposon- Insertion in den Casein-Kinase-2ß-Genlokus verursachte, hypomorphe Mutation identifiziert, die zu einer starken Verringerung der Anzahl der die Pilzk{\"o}rper bildenden intrinsischen Neurone f{\"u}hrt. Eine Reversion des mbuP1-Pilzk{\"o}rperph{\"a}notyps konnte unter anderem durch die Expression von Casein-Kinase-2ß-(CK2ß)-Transgenen im mbuP1-Hintergrund erzielt werden. Durch Rekombination wurde ein fertiler mbuP1-Stamm etabliert, der nun die Untersuchung der zellul{\"a}ren mbuP1-Defekte erm{\"o}glicht. Eine partielle, letale Deletion der CK2ß-Transkriptionseinheit wurde erzeugt. Die Letalit{\"a}t dieser Deletion konnte sowohl durch ein genomisches CK2ß-Transgen als auch durch die ubiquit{\"a}re Expression einer CK2ß-cDNA gerettet, und hierdurch die essentielle Funktion der CK2ß-Transkriptionseinheit in Drosophila belegt werden. Durch die ubiquit{\"a}re Expression von in vitro-mutagenisierten CK2ß-cDNAs im CK2ß-Letalhintergrund wurde gezeigt, daß die Phosphorylierung der regulatorischen CK2ß-Untereinheit durch die katalytisch aktive CK2\&\#945;-Untereinheit kein lebensnotwendiger Prozess ist. Gleichartige Experimente wurden zur Untersuchung der funktionellen Bedeutung eines CK2ß-Zinkfingermotivs und eines CK2ß-Destruction-Box-Motivs durchgef{\"u}hrt. Diese legen nahe, daß das Zinkfingermotiv im Gegensatz zum Destruction-Box-Motiv f{\"u}r die in vivo-Funktion der CK2ß-Untereinheit essentiell ist. Expression der in vitro-mutagenisierten CK2ß-cDNAs im mbuP1-Hintergrund werden die funktionelle Bedeutung der ausgetauschten Aminos{\"a}uren f{\"u}r die Pilzk{\"o}rperentwicklung zeigen. Eine letale genetische Interaktion von mbuP1 mit einer Mutation des Drosophila-MAP-Kinase-Gens rolled (rlSem) und eine lebensf{\"a}hige Interaktion von mbuP1 mit einer Mutation des Drosophila-S6-Kinase-p90rsk-Gens ignorant (ignP1), bei der Fl{\"u}gel- und Augenent-wicklungsdefekte zu beobachten sind, wurden gefunden. Es wurde zudem gezeigt, daß rlSem als Suppressor des Pilzk{\"o}rperph{\"a}notyps eines schw{\"a}cheren mbu-Allels wirkt. Hierdurch konnte eine Beteiligung der Casein-Kinase-2 an MAP-Kinase-Signal{\"u}bertragungswegen wahrscheinlich gemacht werden.},
  subject      = {Taufliege},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Herrmann2014,
  author    = {Herrmann, Alexander Michael},
  title     = {CD8+ Lymphozyten mediierter Angriff auf Neuronen des ZNS: Relevanz von Granzym B und Perforin f{\"u}r akute elektrophysiologische Ver{\"a}nderungen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-109124},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {Zytotoxische CD8+ T-Lymphozyten spielen in vielen inflammatorischen, aber auch prim{\"a}r neurodegenerativen Erkrankungen eine wichtige Rolle. Daher besitzt die Fragestellung inwiefern CD8+ ZTL Neurone direkt sch{\"a}digen und ggf. welche mechanistischen Aspekte dieser Sch{\"a}digung zugrunde liegen, eine hohe Relevanz. Um diese Fragestellung eingehender zu beleuchten, wurde mit dem OT-I-System gearbeitet. Dieses gut vorcharakterisierte CD8+ T-Zell-Modell besitzt den Vorteil, dass diese transgenen Zellen nur eine Peptidsequenz des Ovalbumin (OVA) Protein als spezifisches Antigen erkennen. Zun{\"a}chst wurden in der vorliegenden Arbeit Co-Kultivierungs-Experimente durchgef{\"u}hrt. Hierzu wurden akut isolierte murine Hippokampus-Neurone unter verschiedenen Bedingungen mit OT-I Lymphozyten co-kultiviert. Hierbei konnte gezeigt werden, dass unter Antigenpr{\"a}sentation der Neurone signifikant mehr Neurone in die Apoptose/Nekrose gef{\"u}hrt werden, als unter Kontroll-Bedingungen, in denen entweder kein Antigen oder ein Antigen, das nicht von OT-I Lymphozyten erkannt wird, pr{\"a}sentiert wird. Nachdem die Antigen-abh{\"a}ngigen zytotoxischen Effekte auf Neurone gezeigt werden konnten, wurde mithilfe elektrophysiologischer Techniken die mechanistischen und funktionellen Konsequenzen des direkten neuronalen/OT-I-vermittelten Zellkontakts untersucht. Bei diesem experimentellen Ansatz wurde durch elektrisches Auslenken eines Neurons nach Kontakt mit einem OT-I Lymphozyt die passiven elektrischen Parameter der Neuronenmembran gemessen. In diesen Messungen konnte gezeigt werden, dass nach unmittelbarem Kontakt eines Neurons mit einem OT-I Lymphozyt der neuronale Membranwiderstand reduziert wird bzw. die Leitf{\"a}higkeit der Zellmembran erh{\"o}ht wird. Diese {\"A}nderung der neuronalen Membran-Leitf{\"a}higkeit findet in einem Zeitraum von 10 min nach dem Zell-Zell-Kontakt statt. Auch hier konnte gezeigt werden, dass dieser Einfluss von OT-I Lymphozyten auf Neurone strikt Antigen-abh{\"a}ngig ist. Zur Untersuchung des Mechanismus der OT-I T-Lymphozyten auf Neurone wurde das Augenmerk auf verschiedene T-Zell-induzierte Apoptosewegegelegt. Es konnte gezeigt werden, dass durch Blockieren der Fas/FasL-Interaktion mittels eines Antik{\"o}rpers kein Unterschied, weder in der neuronalen Apoptoserate nach Co-Kultivierung, noch eine {\"A}nderung der passiven neuronalen Membran-Leitf{\"a}higkeit auftritt. Weiterhin wurde die Rolle der von T-Zellen sezernierten Granula Perforin und Granzym B untersucht. Um den Einfluss dieser Granula aufzukl{\"a}ren, wurden OT-I Lymphozyten verwendet, die entweder defizient f{\"u}r Perforin oder Granzym B waren. In diesem experimentellen Ansatz wurde gezeigt, dass ausschließlich Perforin f{\"u}r die Erniedrigung des passiven neuronalen Membran-Widerstandes verantwortlich ist. Diese Erh{\"o}hung der neuronalen Membranleitf{\"a}higkeit f{\"u}hrte aber nicht direkt zum neuronalen Zelltod. Vielmehr wurde durch die einhergehende Depolarisation des Neurons die elektrische Aktivit{\"a}t der Zelle vermindert, sodass es zu einem sogenannten „electrical silencing" kommt. Dieser Umstand konnte auch in der Betrachtung der spontanen Netzwerkaktivit{\"a}t von Neuronenkulturen gezeigt werden. Hierf{\"u}r wurden hoch dichte Neuronenkulturen auf MEA-Chips kultiviert. Mit Hilfe dieser MEA konnten die Summenfeldpotentiale der Neuronenkulturen detektiert werden. Hierbei wurde beobachtet, dass nach Beladung der Neuronen mit dem spezifischen OT-I-Antigen und OT-I Zellen eine Verringerung der spontanen Netzwerkaktivit{\"a}t einhergeht. Auch in diesem Effekt konnte eine Antigen-Spezifit{\"a}t nachgewiesen werden. Da der Prozess der zellul{\"a}ren Apoptose mit einem Anstieg der intrazellul{\"a}ren Ca2+-Konzentration einhergeht, und Perforin als Ca2+-durchl{\"a}ssiger unselektiver Porenbildner fungiert, wurden zur {\"U}berpr{\"u}fung der Hypothese calcium imaging-Experimente durchgef{\"u}hrt. Analog zu den elektrophysiologischen Messungen wurde gezeigt, dass nach direktem Zell-Zell-Kontakt zwischen Neuron und OT-I Lymphozyt eine Erh{\"o}hung der intrazellul{\"a}ren Ca2+-Konzentration zu messen ist. Dass diese {\"A}nderung des neuronalen Ca2+-Einstroms durch Perforin-abh{\"a}ngige Membranporen hervorgerufen wird, konnte durch die Verwendung von Perforin-defizienten OT-I Lymphozyten bewiesen werden. Unter Verwendung von Perforin-defizienten OT-I Lymphozyten wurde keine {\"A}nderung der neuronalen Ca2+-Konzentration ermittelt. Weiterhin wurde in diesem experimentellen Ansatz gezeigt, dass auch der OT-I-vermittelte neuronale Ca2+-Anstieg strikt Antigen-abh{\"a}ngig ist.Zusammengefasst konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass MHC-I/Antigen-vermittelte CD8+ Lymphozyten-Interaktion mit einem Neuron zu „electrical silencing" des Neurons f{\"u}hrt. Dieser Prozess ist klar Perforin-abh{\"a}ngig, f{\"u}hrt jedoch nicht zum unmittelbaren Zelltod des Neurons.},
  subject      = {Antigen CD8},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Scholl2015,
  author    = {Scholl, Christina},
  title     = {Cellular and molecular mechanisms contributing to behavioral transitions and learning in the honeybee},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-115527},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {The honeybee Apis mellifera is a social insect well known for its complex behavior and the ability to learn tasks associated with central place foraging, such as visual navigation or to learn and remember odor-reward associations. Although its brain is smaller than 1mm² with only 8.2 x 105 neurons compared to ~ 20 x 109 in humans, bees still show amazing social, cognitive and learning skills. They express an age - related division of labor with nurse bees staying inside the hive and performing tasks like caring for the brood or cleaning, and foragers who collect food and water outside the hive. This challenges foragers with new responsibilities like sophisticated navigation skills to find and remember food sources, drastic changes in the sensory environment and to communicate new information to other bees. Associated with this plasticity of the behavior, the brain and especially the mushroom bodies (MBs) - sensory integration and association centers involved in learning and memory formation - undergo massive structural and functional neuronal alterations. Related to this background my thesis on one hand focuses on neuronal plasticity and underlying molecular mechanisms in the MBs that accompany the nurse - forager transition. In the first part I investigated an endogenous and an internal factor that may contribute to the nurse - forager phenotype plasticity and the correlating changes in neuronal network in the MBs: sensory exposure (light) and juvenile hormone (JH). Young bees were precociously exposed to light and subsequently synaptic complexes (microglomeruli, MG) in the MBs or respectively hemolymph juvenile hormone (JH) levels were quantified. The results show that light input indeed triggered a significant decrease in MG density, and mass spectrometry JH detection revealed an increase in JH titer. Interestingly light stimulation in young bees (presumably nurse bees) triggered changes in MG density and JH levels comparable to natural foragers. This indicates that both sensory stimuli as well as the endocrine system may play a part in preparing bees for the behavioral transition to foraging. Considering a connection between the JH levels and synaptic remodeling I used gene knockdown to disturb JH pathways and artificially increase the JH level. Even though the knockdown was successful, the results show that MG densities remained unchanged, showing no direct effect of JH on synaptic restructuring. To find a potential mediator of structural synaptic plasticity I focused on the calcium-calmodulin-dependent protein kinase II (CaMKII) in the second part of my thesis. CaMKII is a protein known to be involved in neuronal and behavioral plasticity and also plays an important part in structural plasticity reorganizing synapses. Therefore it is an interesting candidate for molecular mechanisms underlying MG reorganization in the MBs in the honeybee. Corresponding to the high abundance of CaMKII in the learning center in vertebrates (hippocampus), CaMKII was shown to be enriched in the MBs of the honeybee. Here I first investigated the function of CaMKII in learning and memory formation as from vertebrate work CaMKII is known to be associated with the strengthening of synaptic connections inducing long term potentiation and memory formation. The experimental approach included manipulating CaMKII function using 2 different inhibitors and a specific siRNA to create a CaMKII knockdown phenotype. Afterwards bees were subjected to classical olfactory conditioning which is known to induce stable long-term memory. All bees showed normal learning curves and an intact memory acquisition, short-term and mid-term memory (1 hour retention). However, in all cases long-term memory formation was significantly disrupted (24 and 72 hour retention). These results suggests the necessity of functional CaMKII in the MBs for the induction of both early and late phases of long-term memory in honeybees. The neuronal and molecular bases underlying long-term memory and the resulting plasticity in behavior is key to understanding higher brain function and phenotype plasticity. In this context CaMKII may be an important mediator inducing structural synaptic and neuronal changes in the MB synaptic network.},
  subject      = {Biene},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Reinboth2012,
  author    = {Reinboth, Jennifer},
  title     = {Cellular Factors Contributing to Host Cell Permissiveness in Support of Oncolytic Vaccinia Virus Replication},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-85392},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2012},
  abstract  = {In initial experiments, the well characterized VACV strain GLV-1h68 and three wild-type LIVP isolates were utilized to analyze gene expression in a pair of autologous human melanoma cell lines (888-MEL and 1936 MEL) after infection. Microarray analyses, followed by sequential statistical approaches, characterized human genes whose transcription is affected specifically by VACV infection. In accordance with the literature, those genes were involved in broad cellular functions, such as cell death, protein synthesis and folding, as well as DNA replication, recombination, and repair. In parallel to host gene expression, viral gene expression was evaluated with help of customized VACV array platforms to get better insight over the interplay between VACV and its host. Our main focus was to compare host and viral early events, since virus genome replication occurs early after infection. We observed that viral transcripts segregated in a characteristic time-specific pattern, consistent with the three temporal expression classes of VACV genes, including a group of genes which could be classified as early-stage genes. In this work, comparison of VACV early replication and respective early gene transcription led to the identification of seven viral genes whose expression correlated strictly with replication. We considered the early expression of those seven genes to be representative for VACV replication and we therefore referred to them as viral replication indicators (VRIs). To explore the relationship between host cell transcription and viral replication, we correlated viral (VRI) and human early gene expression. Correlation analysis revealed a subset of 114 human transcripts whose early expression tightly correlated with early VRI expression and thus early viral replication. These 114 human molecules represented an involvement in broad cellular functions. We found at least six out of 114 correlates to be involved in protein ubiquitination or proteasomal function. Another molecule of interest was the serine-threonine protein kinase WNK lysine-deficient protein kinase 1 (WNK1). We discovered that WNK1 features differences on several molecular biological levels associated with permissiveness to VACV infection. In addition to that, a set of human genes was identified with possible predictive value for viral replication in an independent dataset. A further objective of this work was to explore baseline molecular biological variances associated with permissiveness which could help identifying cellular components that contribute to the formation of a permissive phenotype. Therefore, in a subsequent approach, we screened a set of 15 melanoma cell lines (15-MEL) regarding their permissiveness to GLV-1h68, evaluated by GFP expression levels, and classified the top four and lowest four cell lines into high and low permissive group, respectively. Baseline gene transcriptional data, comparing low and highly permissive group, suggest that differences between the two groups are at least in part due to variances in global cellular functions, such as cell cycle, cell growth and proliferation, as well as cell death and survival. We also observed differences in the ubiquitination pathway, which is consistent with our previous results and underlines the importance of this pathway in VACV replication and permissiveness. Moreover, baseline microRNA (miRNA) expression between low and highly permissive group was considered to provide valuable information regarding virus-host co-existence. In our data set, we identified six miRNAs that featured varying baseline expression between low and highly permissive group. Finally, copy number variations (CNVs) between low and highly permissive group were evaluated. In this study, when investigating differences in the chromosomal aberration patterns between low and highly permissive group, we observed frequent segmental amplifications within the low permissive group, whereas the same regions were mostly unchanged in the high group. Taken together, our results highlight a probable correlation between viral replication, early gene expression, and the respective host response and thus a possible involvement of human host factors in viral early replication. Furthermore, we revealed the importance of cellular baseline composition for permissiveness to VACV infection on different molecular biological levels, including mRNA expression, miRNA expression, as well as copy number variations. The characterization of human target genes that influence viral replication could help answering the question of host cell response to oncolytic virotherapy and provide important information for the development of novel recombinant vaccinia viruses with improved features to enhance replication rate and hence trigger therapeutic outcome.},
  subject      = {Vaccinia-Virus},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Blume2009,
  author    = {Blume, Constanze},
  title     = {Cellular functions of VASP phosphorylations},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-48321},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Members of the enabled/vasodilator-stimulated phosphoprotein (Ena/VASP) family are important regulators of the actin cytoskeleton dynamics. VASP functions as well as its interactions with other proteins are regulated by phosphorylation at three sites - serine157 (S157), serine239 (S239), and threonine278 (T278) in humans. cAMP- and cGMP- dependent protein kinases phosphorylate S157 and S239, respectively. In contrast, the kinase responsible for T278 was as yet unknown and identified in the first part of this thesis. In a screen for T278 phosphorylating kinases using a phospho-specific antibody against phosphorylated T278 AMP-activated protein kinase (AMPK) was identified in endothelial cells. Mutants of AMPK with altered kinase-activity modulate T278-phosphorylation levels in cells. AMPK-driven T278-phosphorylation impaired stress fiber formation and changed cell morphology in living cells. AMPK is a fundamental sensor of cellular and whole body energy homeostasis. Zucker Diabetic Fatty (ZDF) rats, which are an animal model for type II diabetes mellitus, were used to analyze the impact of phosphorylated T278 in vivo. AMPK-activity and T278-phosphorylation were substantially reduced in arterial vessel walls of ZDF rats in comparison to control animals. These findings demonstrate that VASP is a new AMPK substrate, that VASP phosphorylation mediates the effects of metabolic regulation on actin cytoskeleton rearrangements, and that this signaling system becomes down-regulated in diabetic vessel disorders in rats. In the second part of this thesis, a functional analysis of differential VASP phosphorylations was performed. To systematically address VASP phosphorylation patterns, a set of VASP phosphomimetic mutants was cloned. These mutants enable the mimicking of defined phosphorylation patterns and the specific analysis of single kinase-mediated phosphorylations. VASP localization to the cell periphery was increased by S157- phosphorylation and modulated by phosphorylation at S239 and T278. Latter phosphorylations synergistically reduced actin polymerization. In contrast, S157- phosphorylation had no effect on actin-dynamics. Taken together, the results of the second part show that phosphorylation of VASP serves as a fine regulator of localization and actin polymerization activity. In summary, this study revealed the functions of VASP phosphorylations and established novel links between signaling pathways and actin cytoskeleton rearrangement.},
  subject      = {Vasodilatator-stimuliertes Phosphoprotein},
  language  = {en}
}