TY  - THES
A1  - Spohn, Gunther
T1  - The transcriptional control of virulence gene expression in Helicobacter pylori
T1  - Die transkriptionelle Kontrolle der Virulenzgenexpression in Helicobacter pylori
N2  - The Gram-negative, spiral-shaped, microaerophilic bacterium Helicobacter pylori is the causative agent of various disorders of the upper gastrointestinal tract, such as chronic superficial gastritis, chronic active gastritis, peptic ulceration and adenocarcinoma. Although many of the bacterial factors associated with disease development have been analysed in some detail in the recent years, very few studies have focused so far on the mechanisms that regulate expression of these factors at the molecular level. In an attempt to obtain an overview of the basic mechanisms of virulence gene expression in H. pylori, three important virulence factors of this pathogen, representative of different pathogenic mechanisms and different phases of the infectious process, are investigated in detail in the present thesis regarding their transcriptional regulation. As an essential factor for the early phase of infection, including the colonisation of the gastric mucosa, the flagella are analysed; the chaperones including the putative adhesion factors GroEL and DnaK are investigated as representatives of the phase of adherence to the gastric epithelium and persistence in the mucus layer; and finally the cytotoxin associated antigen CagA is analysed as representative of the cag pathogenicity island, which is supposed to account for the phenomena of chronic inflammation and tissue damage observed in the later phases of infection. RNA analyses and in vitro transcription demonstrate that a single promoter regulates expression of cagA, while two promoters are responsible for expression of the upstream divergently transcribed cagB gene. All three promoters are shown to be recognised by RNA polymerase containing the vegetative sigma factor sigma 80. Promoter deletion analyses establish that full activation of the cagA promoter requires sequences up to -70 and binding of the C-terminal portion of the alpha subunit of RNA polymerase to an UP-like element located between -40 and -60, while full activation of the major cagB promoter requires sequences upstream of -96 which overlap with the cagA promoter. These data suggest that the promoters of the pathogenicity island represent a class of minimum promoters, that ensure a basic level of transcription, while full activation requires regulatory elements or structural DNA binding proteins that provide a suitable DNA context. Regarding flagellar biosynthesis, a master transcriptional factor is identified that regulates expression of a series of flagellar basal body and hook genes in concert with the alternative sigma factor sigma 54. Evidence is provided that this regulator, designated FlgR (for flagellar regulatory protein), is necessary for motility and transcription of five promoters for seven basal body and hook genes. In addition, FlgR is shown to act as a repressor of transcription of the sigma 28-regulated promoter of the flaA gene, while changes in DNA topology are shown to affect transcription of the sigma 54-regulated flaB promoter. These data indicate that the regulatory network that governs flagellar gene expression in H. pylori shows similarities to the systems of both Salmonella spp. and Caulobacter crescentus. In contrast to the flagellar genes which are regulated by three different sigma factors, the three operons encoding the major chaperones of H. pylori are shown to be transcribed by RNA polymerase containing the vegetative sigma factor sigma 80. Expression of these operons is shown to be regulated negatively by the transcriptional repressor HspR, a homologue of a repressor protein of Streptomyces spp., known to be involved in negative regulation of heat shock genes. In vitro studies with purified recombinant HspR establish that the protein represses transcription by binding to large DNA regions centered around the transcription initiation site in the case of one promoter, and around -85 and -120 in the case of the the other two promoters. In contrast to the situation in Streptomyces, where transcription of HspR-regulated genes is induced in response to heat shock, transcription of the HspR-dependent genes in H. pylori is not inducible with thermal stimuli. Transcription of two of the three chaperone encoding operons is induced by osmotic shock, while transcription of the third operon, although HspR-dependent, is not affected by salt treatment. Taken together, the analyses carried out indicate that H. pylori has reduced its repertoire of specific regulatory proteins to a basic level that may ensure coordinate regulation of those factors that are necessary during the initial phase of infection including the passage through the gastric lumen and the colonisation of the gastric mucosa. The importance of DNA topology and/or context for transcription of many virulence gene promoters may on the other hand indicate, that a sophisticated global regulatory network is present in H. pylori, which influences transcription of specific subsets of virulence genes in response to changes in the microenvironment.
N2  - Das Gram-negative, spiralförmige Bakterium Helicobacter pylori verursacht verschiedene Krankheiten des oberen Verauungstraktes, wie z.B. chronische superfizielle Gastritis, chronische aktive Gastritis, Ulzera und Magenkarzinom. Obwohl viele der bakteriellen Faktoren, die zur Entwicklung dieser Krankheitsformen beitragen, in den letzten Jahren untersucht wurden, sind die molekularen Mechanismen, die die Expression dieser Faktoren regulieren, noch weitgehend unbekannt. Als Ansatz zur Untersuchung der grundlegenden Mechanismen der Virulenzgenexpression in H. pylori wurden in der vorliegenden Arbeit drei wichtige Virulenzfaktoren repräsentativ für die verschiedenen Phasen des Infektionsprozesses ausgewählt und in Bezug auf ihre transkriptionelle Regulation analysiert. Als essentielle Faktoren für die frühe Phase der Infektion, gekennzeichnet durch die Erstbesiedelung der Schleimschicht des Magens durch die Bakterien, wurden die Flagellen untersucht. Die Chaperone-Proteine mit den mutmaßlichen Adhärenzfaktoren GroEL und DnaK wurden stellvertretend für die Phase der Adhäsion an die Magenepithelzellen und die anschließende persistente Besiedelung der Magenschleimhaut analysiert. Als Verteter der cag Pathogenitätsinsel, die mit großer Wahrscheinlichkeit für die chronische Entzündung und Schädigung des Magengewebes in den späteren Phasen der Infektion verantwortlich ist, wurde schließlich das sogenannte Cytotoxin-assoziierte Antigen CagA untersucht. RNA-Analysen und in vitro-Transkriptionsstudien konnten zeigen, daß die Transkription des cagA-Gens von einem einzigen Promotor aus gesteuert wird, während die Expression des stromaufwärts gelegenen divergenten cagB-Gens von zwei Promotoren reguliert wird. Alle drei Promotoren werden von der vegetativen, sigma 80-enthaltenden RNA-Polymerase erkannt. Durch die Einführung spezifischer Deletionen zwischen cagA und cagB konnte weiterhin gezeigt werden, daß zur vollständigen Aktivierung des cagA-Promoters Sequenzen bis -70 sowie die Bindung der alpha-Untereinheit der RNA-Polymerase an ein UP-ähnliches Element zwischen -40 und -60 erforderlich sind, während die vollständige Aktivierung des wichtigsten cagB-Promotors Sequenzen oberhalb von -96 erfordert, die mit denjenigen des cagA Promoters überlappen. Diese Daten lassen darauf schließen, daß die Promotoren der Pathogenitätsinsel eine Klasse von Minimalpromotoren darstellen, die ein geringes Niveau an Transkription garantieren, für ihre volle Aktivierung aber regulatorische Elemente oder strukturelle DNA-bindende Proteine benötigen, die ein spezielles topologisches Umfeld produzieren. Bezüglich der Flagellen konnte ein zentraler Transkriptionsfaktor identifiziert werden, der in Kooperation mit dem alternativen Sigma-Faktor sigma 54 die Expression einer Serie von Genen kontrolliert, die für strukturelle Komponenten des Flagellenkörpers kodieren. Es konnte gezeigt werden, daß dieser Faktor (genannt FlgR für Flagellen-Regulator) für die Motilität der Bakterien notwendig ist und die Transkription von fünf Operonen reguliert, die für sieben strukturelle Gene des Flagellen-Basalkörpers und -Hakens kodieren. Darüberhinaus reprimiert FlgR die Transkription des sigma 28-regulierten flaA-Gens, während Änderungen der DNA-Topologie die Transkription des sigma 54-regulierten flaB-Promotors beeinflussen. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, daß das regulatorische Netzwerk, welches die Expression der strukturellen Komponenten der Flagellen in H. pylori kontrolliert, Ähnlichkeiten zu den in Caulobacter crescentus und Salmonella spp. beschriebenen Systemen aufweist. Im Gegensatz zu den Flagellengenen, die von drei verschiedenen Sigma-Faktoren reguliert werden, konnte im Fall der drei Operone, die für die Haupt-Chaperone von H. pylori kodieren, eine sigma 80-abhängige Transkription nachgewiesen werden. Die Expression dieser Operone wird darüberhinaus negativ reguliert durch den transkriptionellen Repressor HspR, ein Homolog des gleichnamigen Hitzeschockrepressors von Streptomyces spp. In vitro-Experimente mit gereinigtem rekombinantem HspR konnten zeigen, daß das Protein die Transkription durch die Bindung an große DNA Regionen reprimiert, die in einem Fall mit dem Transkriptionsstart überlappen, und in den anderen beiden Fällen um -85 bzw. -120 lokalisiert sind. Im Gegensatz zur Situation in Streptomyces, wo die Transkription HspR-abhängiger Gene durch Hitzeschock induziert werden kann, ist die Transkription der HspR-regulierten Gene in H. pylori nicht mit Temperaturerhöhungen induzierbar. Die Expression zweier der drei Chaperone-kodierenden Operone kann dagegen durch osmotischen Schock induziert werden, während die Transkription des dritten Operons, trotz seiner HspR-Abhängigkeit, nicht durch osmotische Reize beeinflußbar ist. In ihrer Gesamtheit lassen die transkriptionellen Analysen der verschiedenen Virulenzfaktoren darauf schließen, daß H. pylori sein Repertoire an spezifischen regulatorischen Genen auf ein minimales Niveau reduziert hat, das die koordinierte Regulation derjenigen Faktoren sicherstellt, die für die Anfangsphase der Infektion, namentlich die Durchquerung des Magenlumens und die Erstbesiedelung des Magenepithels, notwendig sind. Die Bedeutung von DNA-Topologie und -Kontext für die Transkription vieler Virulenzgene könnte andererseits auf die Anwesenheit eines hochentwickelten globalen regulatorischen Netzwerkes hinweisen, welches die Transkription spezifischer Untergruppen von Virulenzgenen in Reaktion auf bestimmte Umweltfaktoren beeinflußt.
KW  - Helicobacter-pylori-Infektion
KW  - Virulenz
KW  - Genexpression
KW  - Helicobacter pylori
KW  - Transkription
KW  - Virulenzfaktoren
KW  - Flagellen
KW  - Pathogenitätsinsel
KW  - Chaperone
KW  - Helicobacter pylori
KW  - transcription
KW  - virulence factors
KW  - flagella
KW  - pathogenicity island
KW  - chaperones
Y1  - 1999
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-2334
ER  - 
TY  - THES
A1  - Ernst, Roman
T1  - Visuelle Mustererkennung und Parameterextraktion bei Drosophila melanogaster
T1  - Visual pattern recognition and parameter extraction in Drosophila melanogaster
N2  - In operanten Konditionierungsexperimenten im Flugsimulator werden vier Parameter gefunden die Drosophila melanogaster aus visuellen Mustern extrahieren kann: Musterfläche, vertikale Position des Musterschwerpunkts, Verteiltheit und Musterausrichtung in horizontaler und vertikaler Richtung. Es ist nicht auszuschliessen, dass die Fliege weitere Musterparameter extrahieren kann. Spontane Musterpräferenzen und konditionierte Präferenzen zeigen unterschiedliche Zusammenhänge mit den Musterparametern. Aus räumlich getrennten Musterelementen zusammengesetzte Muster werden von der Fliege wie ein Gesamtmuster behandelt. Retinaler Transfer wird auch bei der Präsentation von Mustern an zwei verschiedenen vertikalen Trainingspositionen nicht beobachtet. Muster werden generalisiert, wenn die Schwerpunkte korrespondierender Muster zwischen Training und Test ungefähr an der gleichen Position liegen aber keine retinale Überlappung von Trainings- und Testmustern besteht. Retinotopie des Mustergedächtnisses liegt in diesem Fall nicht auf der Ebene der Bildpunkte, jedoch möglicherweise auf der Ebene des Parameters 'Musterschwerpunkt' vor. Fliegen können nicht trainiert werden bestimmte Musterpaare zu diskriminieren die sich nur durch die vertikale Position ihres Musterschwerpunktes unterscheiden. Dennoch bevorzugen sie beim Lerntest mit anderen Mustern mit korrespondierenden Schwerpunktspositionen die zuvor nicht bestrafte Schwerpunktsposition. Für die Modellierung der Extraktion von Musterschwerpunkt und Musterfläche wird ein einfaches künstliches neuronales Filter präsentiert, dessen Architektur auf einem Berechnungsalgorithmus für den gemeinsamen Schwerpunkt mehrerer Teilelemente beruht.
N2  - The results of operant conditioning experiments at the flight simulator suggest that Drosophila melanogaster can extract four parameters from visual patterns: pattern area, vertical position of the center of gravity, separatedness and horizontal/vertical pattern orientation. It can not be excluded that the fly can extract additional parameters. Spontaneous pattern preferences and conditioned preferences show different relationships with pattern parameters. The fly treats separated pattern elements as a compound figure. Retinal transfer is not observed even when patterns are presented at two different vertical training positions. Patterns are generalized if the positions of the centers of gravity of corresponding patterns are retained between training and test although training and test patterns do not overlap retinally. In this case there is no retinotopy of pattern memory on the pixel level but possibly on the level of the pattern parameter 'center of gravity'. Flies can not be trained to discriminate certain patterns that differ only by the vertical position of their centers of gravity. However, when tested with different patterns with corresponding centers of gravity they prefer the previously unpunished position of the center of gravity. The extraction of center of gravity and pattern area are modelled with a simple artificial neuronal filter. The architecture of this filter is based on an algorithm for the computation of the common center of gravity of multiple elements.
KW  - Taufliege
KW  - Mustererkennung
KW  - Visuelle Wahrnehmung
KW  - visuelle Mustererkennung
KW  - Musterlernen
KW  - Parameterextraktion
KW  - Generalisierung
KW  - neuronales Filter
KW  - Drosophila melanogaster
KW  - visiual pattern recognition
KW  - pattern conditioning
KW  - parameter extraction
KW  - generalization
KW  - neuronal filter
KW  - Drosophila melanogaster
Y1  - 1999
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-1156
ER  - 
TY  - THES
A1  - Trunzer, Brigitte
T1  - Paarungshäufigkeit und Aufteilung der Reproduktion bei Pachycondyla villosa
T1  - Mating frequency and partitioning of reproduction in Pachycondyla villosa
N2  - In Ameisensozietäten treten häufig Konflikte um die Reproduktion auf. Um dabei das soziale Verhalten der beteiligten Individuen und die Koloniestruktur zu verstehen ist es wichtig, die Verwandtschaftsstruktur innerhalb der Kolonien zu kennen. Diese wird durch die Paarungshäufigkeit der Königinnen, die Anzahl der Königinnen im Nest, deren Verwandtschaftsgrad zueinander, sowie der Aufteilung der Reproduktion zwischen ihnen bestimmt. Bei Pachycondyla villosa wurden durch die genetische Analyse dieser Faktoren mittels Multilokus-DNA- Fingerprinting das Paarungssystem und die Koloniestruktur genauer untersucht. Die Bestimmung der Paarungshäufigkeit ergab, daß sich P. villosa-Königinnen nur einmal paaren. Befanden sich mehrere Königinnen in einem Nest, so waren sie nicht miteinander verwandt und die Reproduktion war gleichmäßig zwischen ihnen aufgeteilt. Im Gegensatz zu den polygynen Kolonien von P. villosa traten in königinlosen Arbeiterinnengruppen zwischen den assoziierten Tieren heftige Konflikte um die Reproduktion auf. Diese führten zur Etablierung linearer Dominanzhierarchien und die Alpha-Tiere waren bei der Produktion von Männchen am erfolgreichsten. Betreuer Hölldobler, Berthold; Prof. Dr. Gutachter Hölldobler, Berthold; Prof. Dr. Gutachter Heinze, Jürgen; Prof. Dr.
N2  - In ant societies there are often conflicts over reproduction. Therefore, to understand the social behavior and the structure of the colony, it is essential to know the kin structure within the colonies. Kin structure is affected by the mating frequency of queens, the number and relatedness of queens and the allocation of reproduction between them. In Pachycondyla villosa, the mating system and the colony structure was determined by analyzing these factores genetically with multilocus DNA fingerprinting. The examination of the mating frequency showed, that queens of P. villosa only mate once. In the presence of more than one queen in the nest, the associated queens were not related and reproduction was evenly shared. In contrast to the polygynous colonies overt conflicts over reproduction occured in queenless worker groups of P. villosa. By that linear dominance hierarchies were established and the alpha-workers were most successful in producing males.
KW  - Ponerinae
KW  - Fortpflanzungsverhalten
KW  - Formicidae
KW  - Ponerinae
KW  - DNA-Fingerprinting
KW  - Paarungshäufigkeit
KW  - Koloniegründung
KW  - reproductive skew
KW  - Dominanz
KW  - reproduktiver Erfolg
KW  - Formicidae
KW  - Ponerinae
KW  - DNA fingerprinting
KW  - mating frequency
KW  - colony founding
KW  - reproductive skew
KW  - dominance
KW  - reproductive success
Y1  - 1999
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-2436
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TY  - THES
A1  - Grue, Pernille
T1  - The physiological role of the two isoforms of DNA topoisomerase II in human cells
T1  - Die Physiologische Rolle der beiden Isoformen der DNS Topoisomerase II in humanen Zellen
N2  - Unique functions of DNA topoisomerase IIalpha and IIbeta have been suggested. A human cell line which carries a homozygeous mutation of the nuclear localization sequence of the topoisomerase IIalpha gene expresses the isoform outside the nucleus at the onset of mitosis. At mitosis topoisomerase IIbeta diffused away from the chromatin despite the nuclear lack of the IIalpha-form. Chromosome condensation and disjunction was performed with the aid of cytosolic topoisomerase IIalpha which bound to the mitotic chromatin with low affinity. Consequently an increased rate of nondisjunction is observed in these cells. It is concluded that high affinity chromatin binding of topoisomerase IIalpha is essential for chromosome condensation/disjunction and that topoisomerase IIbeta does not adopt these functions. A centrosomal protein was recognized by topoisomerase IIalpha. This topoisomerase IIalpha-like protein resembles a modified form of topoisomerase IIalpha with an apparent size of 205 kDa compared to 170 kDa. The expression of the protein is constant in all stages of the cell cycle and it appears in proliferating as well as in resting cells. If there is not sufficient topoisomerase IIalpha present at mitosis the centrosomal proteins might adopt the function and a mitotic catastrophe in the cells could therefore be prevented.
N2  - Die exakt Funktion der zwei Isoformen der DNS Topoisomerase II, genannt Topoisomerase IIalpha und Topoisomerase IIbeta ist bisher unbekannt. Eine humanen Zelllinie hatte eine homozygote Deletion in der Nukleären Lokalisations Sequenz im Topoisomerase IIalpha Gen. In dieser Zelllinie wurde Topoisomerase IIalpha während der Interphase außerhalb des Kerns exprimiert. Während der Mitose diffundierte die gesamte Topoisomerase IIbeta trotz intranukleärem Mangel an IIalpha-Isoform vom Chromatin ab. Die Kondensation der Chromosomen und die Disjunktion mit der Hilfe von zytosolischen Topoisomerase IIalpha fand statt, die sich mit niedriger Affinität an mitotisches Chromatin bindet. Folglich kann eine zunehmende Rate von non-Disjunktion in diesen Zellen festgestellt werden. Daraus kann geschlossen werden, daß die hohe Affinität der Chromatin-Bindung von Topoisomerase IIalpha essentiell für die chromosomomale Kondensation und Disjunktion ist. Außerdem konnte Topoisomerase IIbeta nicht die Funktionen der IIalpha-Isoform übernehmen. Ein zentrosomales Protein wird von der humanen Topoisomerase IIalpha erkannt. Das Topoisomerase IIalpha-ähnliche Protein gleicht einer modifizierten Form von Topoisomerase IIalpha mit einer vermeintlichen Größe von 205 kDa im Vergleich zu 170 kDa. Die Expression der Topoisomerase IIalpha ist konstant in allen Phasen des Zellzyklus und es taucht in proliferierenden und in ruhende Zellen auf. Folglich könnte aktive Topoisomerase II von diesen Pool an aktiven Enzymen bei Anfang der Mitose freigesetzt werden, um die fehlende Enzymaktivität zu ersetzen.
KW  - DNS-Gyrase
KW  - DNS-Topoisomerasen
KW  - Physiologie
KW  - Topoisomerase II alpha
KW  - Mitose
KW  - Kondensation
KW  - non-Disjunktion
KW  - zentrosomales Protein
KW  - topoisomerase II alpha
KW  - mitosis
KW  - condensation
KW  - non-disjunction
KW  - centrosomal protein
Y1  - 1999
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-1369
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TY  - THES
A1  - Leimeister, Cornelia
T1  - Identifizierung und Charakterisierung von Genen für die Entwicklung der Nieren und des Urogenitalsystems
T1  - Identification and characterization of genes involved in development of the kidney and the urogenital system
N2  - Das Studium der Nierenentwicklung gibt Einblicke in generelle entwicklungsbiologische Prozesse wie induktive Wechselwirkungen, mesenchymale Kondensation, mesenchymale-epitheliale Umformung, Determinierung von Zellschicksal sowie Differenzierung und damit auch in die Entstehung congenitaler Fehlbildungen. Nach Induktion durch die Ureterknospe entstehen aus dem metanephrogenen Mesenchym die funktionellen Einheiten der Niere - die Nephrone - und das Nierenstroma. Diesen morphogenetischen Prozessen liegen komplexe regulatorische Veränderungen in der Genexpression zugrunde, die bislang nicht im Detail aufgeklärt sind. Ziel dieser Arbeit war deshalb die Identifizierung bekannter und insbesondere neuer Gene, die durch Induktion im metanephrogenen Mesenchym reguliert werden. Mit Hilfe der ddPCR und Transfilter-Organkulturen wurde die Genexpression von induziertem versus nicht-induziertem Mesenchym aus Mäuse-Nierenanlagen untersucht. Einzelne Kandidaten wurden auf differenzielle Expression durch Northern Blot Analyse überprüft und für die weitere Charakterisierung ausgewählt. Als eines der bekannten Gene wurde sFRP2 als im metanephrogenen Mesenchym induziert bestätigt und durch in situ Hybridisierung ganzer Mäuseembryonen und Paraffinschnitte näher untersucht. Es zeigt eine spezifische und dynamische Expression während der Entwicklung der Niere und anderer Gewebe, die mit den Expressionsmustern von sFRP1 und sFRP4 verglichen wurde. Die detailierte Genexpressionsanalyse der sFRP-Familie in der murinen Embryonalentwicklung sollte als Grundlage für funktionelle Studien dieser erst kürzlich entdeckten neuen Genfamilie dienen. Erste Untersuchungen der ddPCR-Produkte C0-5, J6-3 und M2-4 zeigten, daß es sich um neue Gene handelt, die unterschiedliche Expressionsmuster in der Niere zeigen. Während C0-5 dynamisch in Epithelzellen von Ureter und Nephronvorläufern exprimiert ist, markiert J6-3 Stromazellen und M2-4 ist bereits im kondensierenden Mesenchym, später aber auch in den epithelialen Derivaten nachweisbar. Die Isolierung und Analyse der dem C0-5-ddPCR-Fragment entsprechenden cDNA zeigte, daß sie für ein kollagenartiges Protein codiert, welches beim Menschen in der Nähe des EWS-Gens auf Chromosom 22q12 liegt. Darüber hinaus wurde eine neue zu hairy und dem E(spl)-Komplex verwandte Genfamile identifiziert. Aufgrund ihrer Verwandtschaft und einem charakteristischen YRPW-Tetrapeptid wurden sie als Hey-Gene bezeichnet für: "hairy- und E(spl)-verwandt mit YRPW-Motiv". Sie zeigen gegenüber hairy/E(spl) oder den entsprechenden Vertebraten-Homologen der Hes-Genfamilie veränderte DNA- und Protein-Bindungseigenschaften. Darüber hinaus korrelieren ihre Expressionsmuster häufig mit Genen des Delta-Notch-Signaltransduktionsweg, was auf eine Beteiligung der Hey-Gene an Zelldeterminierung und Bildung von Zellgrenzen hinweist. Diese Vermutung konnte durch die Analyse von Dll1-Knockout-Mäusen für die Somitogenese ansatzweise bestätigt werden. Die Kombination von Transfilter-Organkultur mit ddPCR erwies sich als geeignet, um transkriptionell regulierte Gene des metanephrogenen Mesenchyms zu identifizieren. Expressions- und Sequenzanalyse vor allem der neuen Gene deutet auf ihre Beteiligung an der Entwicklung der Niere und anderer Gewebe hin, die nun im Einzelnen untersucht werden muß. Mehr als 50 weitere Kandidaten für neue Gene bilden eine breite Basis zur weiteren Erforschung molekularer Grundlagen der Nierenentwicklung.
N2  - Studies on kidney development provide insights into general processes of embryogenesis like inductive interactions, mesenchymal condensation, mesenchymal-epithelial interactions, cell fate determination as well as differentiation and thereby into the basis of congenital malformations. Once induced by the ureteric bud, the metanephrogenic mesenchyme gives rise to the functional units of the kidney - the nephrons - and the renal stroma. These morphogenetic processes rely on complex regulatory changes in gene expression, which to date are not understood in detail. The present thesis aimed to identify known and primarily novel genes regulated within the metanephrogenic mesenchyme upon induction. Gene expression of induced versus uninduced mesenchyme from murine kidney anlagen was compared using ddPCR together with transfilter organ culture. Several candidates were assayed for differential expression by northern blot hybridization and selected for further characterization. As one of the known genes, sFRP2 was verified to be induced within the metanephrogenic mesenchyme. In situ hybridization of whole-mount mouse embryos and paraffin sections revealed specific and dynamic expression patterns for sFRP2 as well as for the related genes sFRP1 and sFRP4 in the developing kidney and other tissues. The detailed sFRP gene expression analysis was performed to guide functional studies for this recently identified novel gene family. Preliminary investigations of the ddPCR products C0-5, J6-3 and M2-4 revealed that they are all derived from novel genes with distinct expression patterns during kidney development. While C0-5 expression dynamically switches from the ureteric bud to the nephron precursors and the collecting system, J6-3 specifies the stromal cell lineage and M2-4 is already detectable in the condensing mesenchyme with subsequent expression in epithelial derivatives. Isolation and analysis of the C0-5 cDNA resulted in the identification of a collagen-like protein in mice and humans that is located upstream of the EWS gene of the human chromosome 22q12. Additionally, a novel gene family related to hairy and the E(spl)-complex genes has been identified. Because of this relationship and a characteristic YRPW tetrapeptide they were designated as Hey genes for "hairy and E(spl) related with YRPW motif". Compared to hairy/E(spl) or the mammalian Hes proteins they show novel features of DNA-binding and protein interaction. Moreover, their expression patterns frequently correlate with those of members of the Delta-Notch signaling pathway suggesting that Hey genes may participate in this pathway in cell fate decisions and boundary formation. Analysis of Dll1 knockout mice partly confirmed this assumption for Hey1 and Hey2 during somitogenesis. This screen has shown that transfilter organ culture in combination with ddPCR is a powerful tool to identify genes regulated within the metanephrogenic mesenchyme upon induction. Expression and sequence analysis of the novel genes implies a function during development of the kidney and other tissues that can now be studied in further detail. The collection of more than 50 additional candidates for novel genes regulated during nephrogenesis provides a rich resource for future analysis of the networks governing kidney development
KW  - Niere
KW  - Entwicklung
KW  - Molekulargenetik
KW  - Niere
KW  - Urogenitalsystem
KW  - Differential Display PCR
KW  - Entwicklung
KW  - In situ Hybridisierung
KW  - Somitogenese
KW  - Neurogenese
KW  - Mesenchym
KW  - Maus
KW  - Delta
KW  - kidney
KW  - urogenital system
KW  - differential display PCR
KW  - development
KW  - in situ hybridization
KW  - somitogenesis
KW  - neurogenesis
KW  - mesenchyme
KW  - mouse
Y1  - 1999
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-1690
ER  - 
TY  - THES
A1  - Niederführ, Alexandra
T1  - Expressionskartierung des menschlichen Chromosoms 11p13
T1  - Expression mapping of human chromosome 11p13
N2  - In die Region p13 des menschlichen Chromosoms 11 kartieren mehrere krankheitsrelevante Gene wie das Wilms' Tumor Gen WT1 oder das für die Aniridie verantwortliche Gen PAX6. Beide Gene können bei Patienten mit dem WAGR-Syndrom deletiert sein, was das Auftreten von Wilms' Tumoren oder Aniridie bei diesen Patienten erklärt. Die genetische Ursache für weitere Symptome des WAGR-Syndroms, wie beispielsweise die geistige Retardierung, ist bisher nicht geklärt. Des weiteren wurden Allelverluste auf 11p13 in Verbindung mit verschiedenen Tumoren (Lunge, Blase, Brust, Ovar) beobachtet, ohne daß die ursächlichen Gene hierfür beschrieben werden konnten. Eine Kartierung und anschließende Sequenzierung dieser Region dient als Grundlage für die Identifizierung neuer Gene, die möglicherweise im Zusammenhang mit diesen Krankheiten stehen. Mit dem Ziel der Sequenzierung dieser Region wurde ausgehend von einem YAC-Contig, das 8 Mb des Chromosoms 11p13-14.1 abdeckt, eine Feinkartierung der Region 11p13 durchgeführt. Über ein Screening einer humanen PAC-Bibliothek mit 11p13-spezifischen Proben, wurden PAC-Klone erhalten, die aus dieser Region stammen. Mit einem Teil dieser Klone konnte mittels "chromosome walking" ein 4,5 Mb großes PAC-Contig erstellt werden. Zur Sequenzierung des Chromosomenabschnitts 11p13 am Sanger Centre/UK wurden die PAC-Klone des "minimal tiling path" gewählt. Auf der Grundlage des PAC-Contigs wurden auf experimentellem Weg mit Hilfe des Exontrappings neue Transkripte isoliert. Hierfür wurden sechs PAC-Klone, die etwa 700 kb des Chromosoms 11p13 abdecken, herangezogen. Zusätzlich wurden erste Sequenzabschnitte (insgesamt ca. 640 kb) der PAC-Klone über eine computergestütze Auswertung mit dem Programmpaket NIX/HGMP analysiert. Insgesamt konnten mit Hilfe des Exontrappings und der in silico Analyse fünf neue potentielle Transkripte identifiziert werden. Eine erste Untersuchung dieser Transkripte wurde mit Hilfe von Datenbankvergleichen und Expressionsstudien auf Northern Blots und in situ Hybridisierungen durchgeführt. Aussagen über eine mögliche Funktion konnten bei zwei der identifizierten Transkripte anhand von Datenbankvergleichen getroffen werden. Es handelt sich zum einen um ein Transkript mit Homologien zum Gen cca3 aus der Ratte, für das aufgrund der enthaltenen BTB-Domäne eine regulatorische Funktion auf DNA-Ebene postuliert werden kann. Zum anderen wurde ein Gen mit Ähnlichkeiten zu einem Transkript aus Achlya ambisexualis isoliert. Letzteres besitzt möglicherweise die Funktion eines Steroidrezeptors. Zusätzlich zu den hier beschriebenen Transkripten, können aus dem erstellten PAC-Contig neue Gene auf der Basis von cDNA-Selektion, Exontrapping oder, nach Fertigstellung der gesamten Sequenz, über in silico Analysen identifiziert werden.
N2  - The human chromosomal region 11p13 harbours several disease related genes among them the Wilms' tumour gene WT1 and PAX6 which is responsible for aniridia. Both genes can be deleted in patients with the WAGR syndrome explaining the Wilms' tumour or aniridia of the WAGR-syndrome. Additional symptoms of the WAGR syndrome like mental retardation are not yet understood genetically. Furthermore loss of heterozygosity of 11p13 has been observed in severel cancers (breast, bladder, ovary, lung). None of these regions of allele loss have been narrowed down to a single gene yet. In order to identify genes associated with these diseases mapping and subsequent sequencing of the 11p13 region are of great interest. With the aim of sequencing this region, fine mapping of 11p13 has been performed based on a YAC-contig spanning 8 Mb of chromosome 11p13-14.1. Screening of a human PAC-library with 11p13 derived probes resulted in a set of clones located in 11p13. Using the strategy of chromosome walking a PAC contig covering 4,5 Mb of 11p13 could be established with a subset of these clones. For sequencing 11p13 by the Sanger Centre/UK a minimal tiling path of PAC clones was chosen. The PAC contig has been used to isolate new transcripts located in this region. For this purpose exon trapping was performed with six of the PAC clones spanning 700 kb of 11p13. Additionally, genomic sequences of some of the PAC clones (ca. 640 kb) were analysed in silico by the NIX program package/HGMP. The exon trapping approach together with the in silico analyses resulted in the identification of five new transcripts which were investigated by database searches as well as expression studies via Northern blots and in situ hybridisations. For two of the identified transcripts a possible function could be suggested based on database searches. One shows similarities to a rat gene named cca3 which may be involved in transcriptional regulation due to its BTB domain. The other one is similar to a transcript of Achlya ambisexualis. For the latter a role as a steroid receptor has been postulated. In addition to the transcripts described here, new genes can be isolated by using the established PAC contig for either exon trapping, cDNA selection or in silico analysis of the sequence which will be finished in the near future.
KW  - Mensch
KW  - Chromosom 11
KW  - Genexpression
KW  - Genkartierung
KW  - Chromosom 11p13
KW  - PAC-Contig
KW  - genomische Sequenzierung
KW  - Expressionskartierung
KW  - Genidentifizierung
KW  - DNA-Sequenzanalyse
KW  - chromosome 11p13
KW  - PAC contig
KW  - genomic sequencing
KW  - expression mapping
KW  - gene identification
KW  - DNA sequence analysis
KW  - exon trapping
Y1  - 1999
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-1803
ER  - 
TY  - THES
A1  - Schilder, Klaus
T1  - Safer without Sex?
T1  - Safer without Sex?
N2  - Highly eusocial insect societies, such as all known ants, are typically characterized by a reproductive division of labor between queens, who are inseminated and reproduce, and virgin workers, who engage in foraging, nest maintenance and brood care. In most species workers have little reproductive options left: They usually produce haploid males by arrhenotokous parthenogenesis, both in the queenright and queenless condition. In the phylogenetically primitive subfamily Ponerinae reproductive caste dimorphism is much less pronounced: Ovarian morphology is rather similar in queens and workers, which additionally retain a spermatheca. In many ponerine species workers mate and may have completely replaced the queen caste. This similarity in reproductive potential provides for the evolution of diverse reproductive systems. In addition, it increases the opportunity for reproductive conflicts among nestmates substantially. Only in a handful of ant species, including Platythyrea punctata, workers are also able to rear diploid female offspring from unfertilized eggs by thelytokous parthenogenesis. The small ponerine ant P. punctata (Smith) is the only New World member of the genus reaching as far north as the southern USA, with its center of distribution in Central America and the West Indies. P. punctata occurs in a range of forest habitats including subtropical hardwood forests as well as tropical rain forests. In addition to queens, gamergates and thelytokous workers co-occur in the same species. This remarkable complexity of reproductive strategies makes P. punctata unique within ants and provides an ideal model system for the investigation of reproductive conflicts within the female caste. Colonies are usually found in rotten branches on the forest floor but may also be present in higher strata. Colonies contained on average 60 workers, with a maximum colony size of 148 workers. Queens were present in only ten percent of the colonies collected from Florida, but completely absent both from the populations studied in Barbados and Puerto Rico. Males were generally rare. In addition, morphological intermediates between workers and queens (so-called intercastes) were found in 16 colonies collected in Florida. Their thorax morphology varied from an almost worker-like to an almost queen-like thorax structure. Queen and intercaste size, however, did not differ from those of workers. Although workers taken from colonies directly after collection from the field engaged in aggressive interactions, nestmate discrimination ceased in the laboratory suggesting that recognition cues used are derived from the environment. Only one of six queens dissected was found to be inseminated but not fertile. Instead, in most queenless colonies, a single uninseminated worker monopolized reproduction by means of thelytokous parthenogenesis. A single mated, reproductive worker (gamergate) was found dominating reproduction in the presence of an inseminated alate queen only in one of the Florida colonies. The regulation of reproduction was closely examined in ten experimental groups of virgin laboratory-reared workers, in which one worker typically dominated reproduction by thelytoky despite the presence of several individuals with elongated, developing ovaries. In each group only one worker was observed to oviposit. Conflict over reproduction was intense consisting of ritualized physical aggression between some nestmates including antennal boxing, biting, dragging, leap and immobilization behaviors. The average frequency of interactions was low. Aggressive interactions allowed to construct non-linear matrices of social rank. On average, only five workers were responsible for 90 percent of total agonistic interactions. In 80 percent of the groups the rate of agonistic interactions increased after the experimental removal of the reproductive worker. While antennal boxing and biting were the most frequent forms of agonistic behaviors both before and after the removal, biting and dragging increased significantly after the removal indicating that agonistic interactions increased in intensity. Once a worker obtains a high social status it is maintained without the need for physical aggression. The replacement of reproductives by another worker did however not closely correlate with the new reproductive's prior social status. Age, however, had a profound influence on the individual rate of agonistic interactions that workers initiated. Especially younger adults (up to two month of age) and callows were responsible for the increase in observed aggression after the supersedure of the old reproductive. These individuals have a higher chance to become reproductive since older, foraging workers may not be able to develop their ovaries. Aggressions among older workers ceased with increasing age. Workers that already started to develop their ovaries should pose the greatest threat to any reproductive individual. Indeed, dissection of all experimental group revealed that aggression was significantly more often directed towards both individuals with undeveloped and developing ovaries as compared to workers that had degenerated ovaries. In all experimental groups reproductive dominance was achieved by callows or younger workers not older than four month. Age is a better predictor of reproductive dominance than social status as inferred from physical interactions. Since no overt conflict between genetical identical individuals is expected, in P. punctata the function of agonistic interactions in all-worker colonies, given the predominance of thelytokous parthenogenesis, remains unclear. Physical aggression could alternatively function to facilitate a smooth division of non-reproductive labor thereby increasing overall colony efficiency. Asexuality is often thought to constitute an evolutionary dead end as compared with sexual reproduction because genetic recombination is limited or nonexistent in parthenogenetic populations. Microsatellite markers were developed to investigate the consequences of thelytokous reproduction on the genetic structure of four natural populations of P. punctata. In the analysis of 314 workers taken from 51 colonies, low intraspecific levels of variation at all loci, expressed both as the number of alleles detected and heterozygosities observed, was detected. Surprisingly, there was almost no differentiation within populations. Populations rather had a clonal structure, with all individuals from all colonies usually sharing the same genotype. This low level of genotypic diversity reflects the predominance of thelytoky under natural conditions in four populations of P. punctata. In addition, the specificity of ten dinucleotide microsatellite loci developed for P. punctata was investigated in 29 ant species comprising four different subfamilies by cross-species amplification. Positive amplification was only obtained in a limited number of species indicating that sequences flanking the hypervariable region are often not sufficiently conserved to allow amplification, even within the same genus. The karyotype of P. punctata (2n = 84) is one of the highest chromosome numbers reported in ants so far. A first investigation did not show any indication of polyploidy, a phenomenon which has been reported to be associated with the occurrence of parthenogenesis. Thelytokous parthenogenesis does not appear to be a very common phenomenon in the Hymenoptera. It is patchily distributed and restricted to taxa at the distant tips of phylogenies. Within the Formicidae, thelytoky has been demonstrated only in four phylogenetically very distant species, including P. punctata. Despite its advantages, severe costs and constraints may have restricted its rapid evolution and persistence over time. The mechanisms of thelytokous parthenogenesis and its ecological correlates are reviewed for the known cases in the Hymenoptera. Investigating the occurrence of sexual reproduction in asexual lineages indicates that thelytokous parthenogenesis may not be irreversible. In P. punctata the occasional production of sexuals in some of the colonies may provide opportunity for outbreeding and genetic recombination. Thelytoky can thus function as a conditional reproductive strategy. Thelytoky in P. punctata possibly evolved as an adaptation to the risk of colony orphanage or the foundation of new colonies by fission. The current adaptive value of physical aggression and the production of sexuals in clonal populations, where relatedness asymmetries are virtually absent, however is less clear. Quite contrary, thelytoky could thereby serve as the stepping stone for the subsequent loss of the queen caste in P. punctata. Although P. punctata clearly fulfills all three conditions of eusociality, the evolution of thelytoky is interpreted as a first step in a secondary reverse social evolution towards a social system more primitive than eusociality.
N2  - Hoch eusoziale Insektenstaaten, einschließlich aller bekannten Ameisenarten, sind durch eine reproduktive Arbeitsteilung zwischen Königinnen, die begattet und reproduktiv aktiv sind, und Arbeiterinnen, die die Aufgaben des Fouragierens, der Nestkonstruktion und der Brutpflege übernehmen, gekennzeichnet. In den meisten Arten bleiben den Arbeiterinnen wenig reproduktive Optionen: Normalerweise zeugen sie haploide Männchen mittels arrhenotoker Parthenogenese, sowohl in königinnenlosen als auch in Kolonien mit Königinnen. In der phylogenetisch ursprünglichen Unterfamilie Ponerinae ist der Dimorphismus der reproduktiven Kasten weniger ausgeprägt: Die Morphologie der Ovarien von Königinnen und Arbeiterinnen, die noch über eine Spermatheka verfügen, ist vergleichsweise ähnlich. In vielen Arten der Ponerinen paaren sich die Arbeiterinnen und haben die Königin-Kaste komplett ersetzt. Die Ähnlichkeit im reproduktiven Potential ermöglichte die Evolution diverser reproduktiver Systeme. Zusätzlich erhöhte sie die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von reproduktiven Konflikten erheblich. Nur in wenigen Ameisenarten, Platythyrea punctata eingeschlossen, sind Arbeiterinnen zusätzlich in der Lage, aus unbefruchteten haploiden Eiern durch thelytoke Parthenogenese diploide weibliche Nachkommen zu produzieren. Die ponerine Ameise P. punctata (Smith) ist der einzige Vertreter der Gattung in den Neotropen, der bis in den Süden der USA verbreitet ist. Der Verbreitungsschwerpunkt liegt in Zentralamerika und dem karibischen Raum. P. punctata kommt in einer Vielzahl von Habitaten, die von subtropischen Hartholz-Wälder bis zu tropischen Regenwäldern reichen, vor. Zusätzlich zu Königinnen kommen sowohl Gamergaten als auch thelytoke Arbeiterinnen in der selben Art vor. Diese bemerkenswerte Komplexität von reproduktiven Systemen macht P. punctata innerhalb der Ameisen einzigartig und bietet ein ideales Modellsystem zum Studium von reproduktiven Konflikten innerhalb der weiblichen Kaste. Die Kolonien nisten für gewöhnlich in verrottenden Ästen auf dem Waldboden, siedeln wahrscheinlich aber auch in höheren Straten der Vegetation. Die Kolonien enthalten im Durchschnitt 60 Arbeiterinnen, die maximale Koloniegröße beträgt 148 Arbeiterinnen. Königinnen wurden in zehn Prozent der in Florida gesammelten Kolonien gefunden, fehlten jedoch völlig in den auf Barbados und Puerto Rico untersuchten Populationen. Männchen waren generell selten. Zusätzlich wurden in 16 Kolonien, die alle in Florida gesammelt wurden, sogenannte Interkasten, also morphologisch zwischen Königinnen und Arbeiterinnen intermediäre Tiere, gefunden. Die Morphologie des Thorax variierte von einer arbeiterinnenähnlichen bis zu einer fast königinnenähnlichen Struktur. Die Größe von Königinnen und von Interkasten unterschied sich jedoch nicht von der von Arbeiterinnen. Obwohl bei Arbeiterinnen, die aus direkt im Feld gesammelten Kolonien entnommen wurden, aggressive Interaktionen beobachtet wurden, lies diese Nestgenossinnenerkennung im Labor nach. Merkmale, die der Erkennung dienen, sind daher wahrscheinlich aus der Umwelt abgeleitet. Nur eine der sechs sezierten Königinnen war begattet, jedoch nicht reproduktiv tätig. Stattdessen monopolisierte in den meisten königinnenlosen Kolonien eine einzige, nicht-begattete Arbeiterin die Reproduktion mittels thelytoker Parthenogenese. Eine einzige begattete und reproduktiv aktive Arbeiterin (eine Gamergate) wurde in einer der Kolonien aus Florida, die außerdem eine begattete, geflügelte Königin enthielt, gefunden. Die Regulation der Reproduktion wurde im Detail in zehn experimentellen Gruppen, die aus im Labor geschlüpften, virginen Arbeiterinnen bestanden, untersucht. In diesen dominierte eine Arbeiterin in der Regel die Reproduktion durch Thelytokie, obwohl mehrere Arbeiterinnen elongierte, sich entwickelnde Ovarien besaßen. In jeder Gruppe legte nur eine Arbeiterin Eier. Konflikte um die Reproduktion waren intensiv und bestanden aus ritualisierter, physischer Aggression, wie heftigem Antennieren, Beißen, Zehren, Vorschnellen und Immobilisierung, zwischen einigen Nestgenossinnen. Die durchschnittliche Frequenz dieser Interaktionen war niedrig. Die aggressiven Interaktionen erlaubten die Konstruktion von nichtlinearen sozialen Rang-Matrizen. Im Durchschnitt waren nur fünf Arbeiterinnen für 90 Prozent der gesamten agonistischen Interaktionen verantwortlich. In 80 Prozent der Gruppen erhöhte sich die Rate agonistischer Interaktionen nach der experimentellen Entfernung der reproduktiven Arbeiterin. Während heftiges Antennieren und Beißen sowohl vor als auch nach der Entfernung die häufigsten Formen agonistischer Verhaltensweisen waren, erhöhte sich die Rate von Beißen und Zehren signifikant nach der Entfernung. Dies ist ein Anzeichen dafür, dass die Intensität der agonistischen Interaktionen zunahm. Sobald eine Arbeiterin einen hohen sozialen Rank eingenommen hat, wird dieser ohne weitere aggressive Interaktionen beigehalten. Der Ersatz des reproduktiven Tieres durch eine andere Arbeiterin korreliert jedoch nicht mit deren vorherigem sozialen Status. Das Alter hatte jedoch einen bedeutenden Einfluss auf die individuelle Rate agonistischer Interaktionen, die Arbeiterinnen initiierten. Besonders junge Arbeiterinnen, nicht älter als zwei Monate, und "callows" waren für den, nach der Ablösung der alten, reproduktiven Arbeiterin beobachteten, Anstieg der Aggression verantwortlich. Diese Arbeiterinnen haben eine größere Chance, selbst reproduktiv zu werden, da ältere, fouragierende Arbeiterinnen ihre Ovarien eventuell nicht mehr entwickeln können. Die Aggressionen zwischen älteren Arbeiterinnen nahmen mit zunehmendem Alter ab. Arbeiterinnen, deren Ovarien sich bereits in Entwicklung befinden, stellen die größte Bedrohung für jedes reproduktive Tier dar. Die Sektion aller experimentellen Gruppen ergab, dass Aggression, verglichen mit Tieren mit resorbierten Ovarien, signifikant häufiger gegen Arbeiterinnen gerichtet war, die unentwickelte oder sich bereits entwickelnde Ovarien besaßen. In allen Gruppen wurde die Reproduktion von callows oder jungen Arbeiterinnen, die nicht älter als vier Monate waren, übernommen. Das Alter hat daher eine größere Vorhersagekraft für die reproduktive Dominanz als der soziale, durch physische Interaktionen regulierte, Status. Da zwischen genetisch identischen Nestgenossinen, unter der Vorherrschaft von Thelytokie, kein offener Konflikt zu erwarten ist, bleibt die Funktion von agonistischen Interaktionen in Nur-Arbeiterinnen-Kolonien von P. punctata unklar. Alternativ könnte physische Aggression auch zur Schaffung einer reibungslosen nicht-reproduktiven Arbeitsteilung, und damit zur Erhöhung der Kolonieeffizienz, dienen. Asexuelle Fortpflanzung, im Vergleich zu sexueller Fortpflanzung, wird oft als evolutionäre Sackgasse gesehen, weil in parthenogenetischen Populationen genetische Rekombination limitiert oder nicht-existent ist. Mikrosatelliten-Marker wurden verwendet, um die Konsequenzen thelytoker Fortpflanzung für die genetische Populationsstruktur von vier natürlichen Populationen von P. punctata zu untersuchen. In der Analyse von 314 Arbeiterinnen aus 51 Kolonien wurde an allen Loci nur eine geringe intraspezifische Variabilität, sowohl nach der Anzahl der Allele als auch der beobachteten Heterozygozitäten, entdeckt. Überraschenderweise gab es innerhalb der Populationen fast keine genetischen Unterschiede. Die einzelnen Populationen wiesen eine klonale Struktur auf, in der alle Arbeiterinnen den selben Genotyp besaßen. Der geringe Grad an genotypischer Variabilität spiegelt die Vorherrschaft thelytoker Reproduktion bei P. punctata unter natürlichen Bedingungen wieder. Zusätzlich wurde die Spezifität von zehn, für P. punctata entwickelte, Dinukleotid-Mikrosatelliten in 29 Ameisenarten aus vier verschiedenen Unterfamilien durch Kreuzamplifikation untersucht. Positive Amplifikation ergab sich nur in wenigen Arten. Selbst innerhalb derselben Gattung sind die, die hypervariablen Regionen flankierenden Sequenzen, nicht ausreichend konserviert, um Amplifikation zuzulassen. Der Karyotyp von P. punctata (2n = 84) ist eine der höchsten Chromosomenanzahlen, die bislang bei Ameisen bekannt sind. Eine erste Untersuchung ergab keine Hinweise auf Polyploidie, die oft mit der Entstehung von Parthenogenese verbunden ist. Thelytoke Parthenogenese ist innerhalb der Hymenopteren kein sehr häufiges Phänomen. Sie tritt nur verstreut auf und ist auf Taxa an den äußersten Verzweigungen der Stammbäume beschränkt. Innerhalb der Formicidae ist Thelytoky unwidersprüchlich nur in vier Arten, P. punctata eingeschlossen, beschrieben. Ungeachtet der Vorteile können evolutionäre Kosten und Zwänge die schnelle Evolution und zeitliche Persistenz von Thelytokie verhindern. Die Mechanismen thelytoker Parthenogenese und ihre ökologischen Hintergründe werden für die bisher bekannten Fälle innerhalb der Hymenopteren diskutiert. Das Auftreten von sexueller Reproduktion in asexuellen Linien deutet darauf hin, dass Thelytokie nicht irreversible ist. In P. punctata kann das gelegentliche Auftreten von Geschlechtstieren dazu dienen, Auszucht und genetische Rekombination zuzulassen. Thelytokie kann daher als eine konditionelle reproduktive Strategie verstanden werden. Thelytoke Fortpflanzung bei P. punctata evolvierte möglicherweise als eine Anpassung an ein hohes Risiko des Verlustes der Königin oder als Anpassung an die Verbreitung durch Koloniespaltung. Der derzeitige adaptive Wert physischer Aggression und der Geschlechtstierproduktion in klonalen Populationen, die praktisch keine Verwandtschaftsasymmetrien aufweisen, ist dagegen weniger klar. Ganz im Gegenteil, Thelytokie kann als weiterer Schritt auf dem Weg zum entgültigen Verlust der Königinnen Kaste bei P. punctata dienen. Obwohl P. punctata alle drei Kriterien für Eusozialität erfüllt, wird die Evolution von thelytoker Parthenogenese als erster Schritt in einer sekundären, reversen sozialen Evolution hin zu einem einfacheren sozialen System, als es Eusozialität darstellt, interpretiert.
KW  - Ameisenstaat
KW  - Jungfernzeugung
KW  - Demökologie
KW  - Thelytokie
KW  - reproduktive Konkurrenz
KW  - Koloniestruktur
KW  - Interkasten
KW  - Mikrosatelliten
KW  - Populationsgenetik
KW  - soziale Insekten
KW  - Evolution
KW  - thelytoky
KW  - reproductive competition
KW  - colony structur
KW  - intercastes
KW  - microsatellites
KW  - population genetics
KW  - social insects
KW  - evolution
Y1  - 1999
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-1977
ER  - 
TY  - THES
A1  - Lee, Kyeong-Hee
T1  - Cofilin
T1  - Cofilin
N2  - This study has identified cofilin, an actin binding protein, as a control element in the reorganization of the actin cytoskeleton which is highly relevant for T lymphocyte activation. Cofilin is regulated in its activity by reversible phosphorylation which is inducible by stimulation through accessory receptors such as CD2 and CD28. First it could be demonstrated that accessory receptor triggering induces the transient association of cofilin with the actin cytoskeleton and that only the dephosphorylated form of cofilin possesses the capacity to bind cytoskeletal actin in vivo. PI3-kinase inhibitors block both the dephosphorylation of cofilin and its association with the actin cytoskeleton. Importantly, cofilin, actin, PI3-kinase and one of its substrates, namely phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate (PtdIns(4,5)P2) which can bind to cofilin, co-localize within CD2-receptor caps. The cofilin/F-actin interaction has been identified as a crucial regulatory element for receptor cap formation and the strength of signal transduction. To this end, appropriately designed cell permeable non-toxic peptides that are homologous to actin binding motifs of the human cofilin sequence were introduced into untransformed human peripheral blood T lymphocytes. These peptides competitively and dose dependently inhibit the activation induced interaction of cofilin with the actin cytoskeleton in vivo. By this approach it was possible to study, for the first time, the functional consequences of this interaction in immunocompetent T cells. The present data demonstrate that inhibition of the actin/cofilin interaction in human T lymphocytes by means of these cofilin derived peptides abolishes receptor cap formation and strongly modulates functional T cell responses such as T cell proliferation, interleukin-2 production, cell surface expression of CD69, gIFN production, and CD95L expression. Importantly, receptor independent activation by PMA and calcium ionophore circumvents these peptide produced inhibitory effects on lymphocyte stimulation and places the cofilin/actin interaction to a proximal step in the cascade of signaling events following T cell activation via surface signals. The present results are novel since as yet no information existed regarding the molecular elements which link cell surface receptor stimulation directly to the resulting reorganization of the actin cytoskeleton.
N2  - Die vorliegende Arbeit hat gezeigt, dass Cofilin, ein aktin-bindendes Protein, als Kontrollelement bei der Reorganisation des Aktinzytoskeletts fungiert und damit von besonderer Bedeutung für die Aktivierung von T-Lymphozyten ist. Cofilin wird in seiner Aktivität durch reversible Phosphorylierung reguliert, die induzierbar ist über eine Stimulation durch akzessorische Rezeptoren wie CD2 und CD28. Es konnte gezeigt werden, dass eine Stimulation über akzessorische Rezeptoren zu einer transienten Assoziation von Cofilin mit dem Aktinzytoskelett führt und dass nur die dephosphorylierte Form von Cofilin die Fähigkeit besitzt, in vivo an das Aktinzytoskelett zu binden. Inhibitoren der PI3-Kinase blockieren sowohl die Dephosphorylierung von Cofilin, als auch seine Assoziation mit dem Aktinzytoskelett. Hervorzuheben ist, dass Cofilin, zusammen mit Aktin, PI3-Kinase und einem ihrer Substrate, Phosphatidylinositol 4,5-Bisphosphat (PtdIns(4,5)P2), welches an Cofilin binden kann, mit CD2-Rezeptor-"Caps" kolokalisiert. Die Cofilin/F-Aktin-Interaktion konnte als wesentliches regulatorisches Element für die Rezeptor-"Cap"-bildung und die Stärke der Signalübertragung identifiziert werden. Hierzu wurden maßgeschneiderte zellpermeable Peptide, welche homolog zu aktin-bindenden Motiven der humanen Cofilin-Sequenz sind, in nicht-transformierte humane periphere T-Lymphozyten eingeschleust. Diese Peptide hemmen kompetitiv und dosisabhängig die durch Aktivierung induzierte Interaktion von Cofilin mit dem Aktinzytoskelett in vivo. Dieser Ansatz ermöglichte erstmals die Untersuchung funktioneller Konsequenzen dieser Interaktion in immunkompetenten T-Zellen. Die vorgelegten Ergebnissse zeigen, dass die Blockierung der Interaktion von Cofilin mit dem Aktinzytoskelett in humanen T-Zellen mittels von Cofilin abgeleiteter Peptide die Rezeptor-"Cap"-bildung verhindert, sowie zu einer deutlichen Modulation funktioneller T-Zell-Antworten, wie T-Zellproliferation, Interleukin-2-Produktion, Zelloberflächenexpression von CD69, gIFN-Produktion und Expression von CD95L führt. Hervorzuheben ist, dass rezeptor-unabhängige Aktivierung über PMA und Calciumionophor diese durch Peptide verursachten inhibitorischen Effekte umgeht und die Cofilin/Aktin-Interaktion somit als einen proximalen Schritt in der über Oberflächenmoleküle vermittelten Signalübertragungskaskade in T-Zellen identifiziert. Die vorgestellten Ergebnisse sind neu, da bisher keine Informationen bezüglich der molekularen Elemente existierten, welche eine Stimulation von Zelloberflächenrezeptoren direkt mit der Reorganisation des Aktinzytoskeletts verbinden.
KW  - T-Lymphozyt
KW  - Aktivierung <Physiologie>
KW  - Actin
KW  - Cofilin
KW  - Lymphozytentransformation
KW  - Cofilin
KW  - Aktin-Zytoskelett
KW  - T-Zell-Aktivierung
KW  - PI3-Kinase
KW  - Apoptose
KW  - cofilin
KW  - actin cytoskeleton
KW  - T cell activation
KW  - PI3-kinase
KW  - apoptosis
Y1  - 1999
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-1681
ER  - 
TY  - THES
A1  - Cseh, Richard
T1  - Adsorption of phloretin to lipid layers
T1  - Adsorption von Phloretin an Lipidschichten
N2  - The mode of action of phloretin and its analogs on the permeability of natural membranes for neutral and charged molecules, such as urea, glucose and chloride has been characterized 25 years ago. In contrast to signal molecules with primary effects on transport systems of natural membranes, phloretin also affects model membranes, i.e., artificial membranes, which do not contain proteins. Since the dipole potential reducing effect of phloretin on mono- and bilayers has been found, it became clear that its primary effect must be a biophysical one: phloretin adsorbs to lipid layers and changes biophysical parameters of these layers. The aim of this work was the characterization of the interaction between the surface-active molecule phloretin and artificial lipid layers. We were able to describe structural and functional parameters of the model systems mono- and bilayer as functions of one or few variables. One of these parameters, the dipole potential, measured as a function of the aqueous phloretin concentration, allowed a critical examination of the Langmuir adsorption model that has been postulated for the interaction between phloretin and lipid layers. Surface pressure versus area per lipid molecule isotherms and surface (dipole) potential change versus area per lipid molecule isotherms, measured at lipid monolayers, allowed a structural description of the phloretin-lipid interaction: phloretin integrates into monolayers dependent on the surface pressure and the phase state of the lipid. Calorimetric measurements confirmed the integration of phloretin into membranes because of the strong decrease of the phase transition temperature, but they also showed that the cooperativity of phase transition is hardly affected, even at very high amounts of phloretin in the membrane. Obviously the interaction between phloretin and lipids is restricted to the head groups, an integration into the hydrocarbon layer is unlikely. 2H NMR measurements with spherical unilamellar vesicles of headgroup-deuterated lipid showed changed quadrupolar splittings indicating the interaction between phloretin and headgroups of the lipids.
N2  - Die Wirkung von Phloretin und seinen Analogen auf die Permeabilität von natürlichen Membranen für bestimmte ungeladene und geladene Moleküle wie z.B. Harnstoff, Glukose und Chlorid ist bereits vor 25 Jahren beschrieben worden. Im Gegensatz zu Signalmolekülen mit Primärwirkungen auf Transportsysteme natürlicher Membranen wirkt Phloretin auch auf Modellmembranen, d.h., künstliche, reine Lipidmembranen, die keine Proteine enthalten. Nach der Entdeckung des dipolpotential-reduzierenden Effekts von Phloretin auf Monolayer und Bilayer war klar, daß dessen primäre Wirkung biophysikalischer Natur sein mußte: Phloretin adsorbiert an Lipidschichten und verändert biophysikalische Parameter dieser Schichten. Ziel dieser Arbeit war es, die Wechselwirkungen des oberflächenaktiven Moleküls Phloretin mit künstlichen Lipidschichten näher zu charakterisieren. Strukturelle und funktionelle Parameter der Modellsysteme Mono- und Bilayer konnten in Abhängigkeit einer oder weniger Variablen verfolgt und beschrieben werden. Einer dieser Parameter, das Dipolpotential, gemessen als Funktion der Phloretinkonzentration in der wässrigen Phase, erlaubte eine kritische Betrachtung des in der Literatur postulierten Langmuirschen Adsorptionsverhaltens von Phloretin. Oberflächendruck-molekulare Fläche Isothermen sowie Oberflächenpotential (Dipolpotential)-molekulare Fläche Isothermen, ermittelt an Lipidmonoschichten, erlaubten eine strukturelle Beschreibung der Phloretin-Lipid Wechselwirkung: Phloretin integriert in Monoschichten, wobei dieser Effekt stark abhängig ist vom Filmdruck und vom Phasenzustand des Lipids. Kalorimetrische Messungen bestätigten die Integration von Phloretin in Membranen durch eine starke Abnahme der Phasenübergangstemperatur, sie zeigten aber auch, daß die Kooperativität der Lipidmoleküle nur wenig beeinträchtigt wird, selbst bei sehr großen Mengen von Phloretin in der Membran. Die Wechselwirkung von Phloretin mit Lipiden ist offensichtlich beschränkt auf die Kopfgruppen, eine Integration in die hydrophobe Kohlenwasserstoffphase findet wahrscheinlich nicht statt. 2H NMR Messungen an sphärischen, unilamellaren Vesikeln aus kopfgruppen-deuteriertem Lipid zeigten unter dem Einfluß von Phloretin eine veränderte Quadrupol-Aufspaltung, was die Wechselwirkung von Phloretin mit den Kopfgruppen der Lipide belegt.
KW  - Phloretin
KW  - Lipide
KW  - Grenzflächenpotenzial
KW  - Phloretin
KW  - Oberflächendruck
KW  - Oberflächenpotential
KW  - Dipolpotential
KW  - Dipol-Dipol Wechselwirkung
KW  - Langmuir Adsorptionsisotherme
KW  - Phloretin
KW  - Surface pressure
KW  - Surface potential
KW  - Dipole potential
KW  - Dipole-dipole interaction
KW  - Langmuir adsorption isotherm
Y1  - 1999
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-1069
ER  - 
TY  - THES
A1  - Daniels, Justin John Douglas
T1  - Interaction of Salmonella typhimurium and Listeria monocytogenes with the murine host
T1  - Interaktionen von Salmonella typhimurium und Listeria monocytogenes mit der Maus als Wirt
N2  - Food borne pathogens that cause systemic disease must cross the intestinal barrier. Many of these pathogens, eg Salmonella typhimurium and Shigella flexneri, use M cells, found only within the follicle associated epithelium (FAE) that overlies Peyer’s patches and other lymphoid follicles, to enter the host. This study is primarily an investigation into the interaction of S. typhimurium and Listeria monocytogenes with the intestinal epithelium, representing the early stage of an infection.
N2  - Alle in Nahrungsmitteln vorkommenden Pathogene, die eine systemische Infektion auslösen, müssen die Darmwand überwinden. Für die Invasion bevorzugtes Ziel vieler Lebensmittelpathogene, wie z.B. Salmonella typhimurium und Shigella flexneri, sind M-Zellen, die nur innerhalb des Follikel-assoziierten Epithels (FAE) über den Peyer’schen Plaques und anderen Lymphoid-Follikel vorkommen. In dieser Arbeit wurde in erster Linie die Interaktion von S. typhimurium und Listeria monocytogenes mit dem FAE untersucht, welche die frühe Phase einer Infektion repräsentiert.
KW  - Maus
KW  - M-Zelle
KW  - Salmonella typhimurium
KW  - Listeria monocytogenes
KW  - Salmonella typhimurium
KW  - Listeria monocytogenes
KW  - M-Zellen
KW  - Peyer'sche Plaques
KW  - BABLB/c
KW  - C57/BL6
KW  - Maus
KW  - Salmonella typhimurium
KW  - Listeria monocytogenes
KW  - M cells
KW  - Peyer's Patches
KW  - BABLB/c
KW  - C57/BL6
KW  - Mouse
Y1  - 1999
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-1073
ER  -