TY  - THES
A1  - Bertho, Sylvain
T1  - Biochemical and molecular characterization of an original master sex determining gene in Salmonids
T1  - Biochemische und molekulare Charakterisierung des Mastergens bei der Sex-bestimmung in Salmoniden
N2  - Sexual development is a fundamental and versatile process that shapes animal morphology, physiology and behavior. The underlying developmental process is composed of the sex determination and the sex differentiation. Sex determination mechanisms are extremely labile among taxa. The initial triggers of the sex determination process are often genetics called sex determining genes. These genes are expressed in the bipotential gonad and tilt the balance to a developmental program allowing the differentiation of either a testis or an ovary. Fish represent a large and fascinating vertebrate group to study both sex determination and sex differentiation mechanisms. To date, among the known sex determining genes, three gene families namely sox, dmrt and TGF-β factors govern this developmental program. As exception to this rule, sdY “sexually dimorphic on the Y” does not belong to one of these families as it comes from the duplication / evolution of an ancestor gene related to immunity, i.e., the interferon related factor 9, irf9. sdY is the master sex determining gene in salmonids, a group of fishes that include species such as rainbow trout and Atlantic salmon. The present study was aimed to firstly characterize the features of SdY protein. Results indicate that SdY is predominantly localized in the cytoplasm tested in various fish and mammalian cell lines and confirmed by different methods. Predictive in silico analysis revealed that SdY is composed of a β-sandwich core surrounded by three α-helices as well specific characteristics conferring a putative protein-protein interaction site. Secondly, the study was aimed to understand how SdY could trigger testicular differentiation. SdY is a truncated divergent version of Irf9 that has a conserved protein-protein domain but lost the DNA interaction domain of its ancestor gene. It was then hypothesized that SdY could initiate testicular differentiation by protein-protein interactions. To evaluate this we first conducted a yeast-two-hybrid screen that revealed a high proportion of transcription factors including fox proteins. Using various biochemical and cellular methods we confirm an interaction between SdY and Foxl2, a major transcription factor involved in ovarian differentiation and identity maintenance. Interestingly, the interaction of SdY with Foxl2 leads to nuclear translocation of SdY from the cytoplasm. Furthermore, this SdY translocation mechanism was found to be specific to fish Foxl2 and to a lesser extend Foxl3 and not other Fox proteins or mammalian FoxL2. In addition, we found that this interaction allows the stabilization of SdY and prevents its degradation. Finally, to better decipher SdY action we used as a model a mutated version of SdY that was identified in XY females of Chinook salmon natural population. Results show that this mutation induces a local conformation defect obviously leading to a misfolded protein and a quick degradation. Moreover, the mutated version compromised the interaction with Foxl2 defining a minimal threshold to induce testicular differentiation. Altogether results from my thesis propose that SdY would trigger testicular differentiation in salmonids by preventing Foxl2 to promote ovarian differentiation. Further research should be now carried out on how this interaction of SdY and Foxl2 acts in-vivo.
N2  - Le développement du sexe est un processus fondamental et versatile qui forme la morphologie, la physiologie et le comportement des animaux. Le processus de développement sous-jacent est composé de la détermination et de la différentiation du sexe. Les mécanismes de détermination du sexe sont extrêment labile parmi les taxons. Les signaux initiaux du processus de détermination du sexe sont souvent génétiques et nommés gènes de détermination du sexe. Ces gènes sont exprimés dans la gonade bipotente et font pencher l’équilibre vers un programme de développement permettant la formation soit d’un testicule soit d’un ovaire. Les poissons représentent un large et fascinant groupe de vertébrés pour étudier les processus de détermination et de différentiation du sexe. A l’heure actuelle, parmi les gènes de détermination connus, trois familles de gènes nommément sox, dmrt and les facteurs TGF-β gouvernent ce processus de développement. Comme exception à cette règle, sdY  « sexually dimorphic on the Y » n’appartient à aucune de ces familles puisqu’il provient d’une duplication/évolution d’un gène ancestral de l’immunité, c’est-à-dire d’un facteur lié à l’interféron, irf9. sdY est le gène maître de la détermination du sexe chez les salmonidés, un groupe de poissons incluant des espèces tel que la truite arc-en-ciel et le saumon Altantique. L’étude présentée avait pour but de premièrement caractériser les propriétés de la protéine SdY. Les résultats indiquent que SdY est localisée de façon prédominante dans le cytoplasme testés dans diverses cellules de poissons et de mammifères et confirmé par des différentes méthodes. Une analyse in silico prédictive a révélé que SdY est composé d’un core β-sandwich entouré par trois hélices-α ainsi que des caractéristiques lui conférant un site d’interaction protéine-protéine. Deuxièment, l’étude avait pour but de comprendre comment SdY pouvait entraîner  la différentiation testiculaire. SdY est une version tronquée divergente de Irf9 qui a conservé le domaine protéine-protéine mais a perdu le domaine d’interaction à l’ADN présent dans le gène ancestral. Il a été proposé que SdY entraîne la différentiation testiculaire par interaction(s) protéine-protéine. Afin d’évaluer cette hypothèse, un crible double-hybride en système levure a révélé une forte proportion de facteurs de transcription incluant les protéines fox. En utilisant de nombreuses méthodes au niveau cellulaire et biochimique, nous avons confirmé une interaction entre SdY et Foxl2, un facteur majeur impliqué dans la différentiation ovarienne et gardien de son identité. De façon intéressante, l’interaction de SdY avec Foxl2 conduit à une translocation nucléaire de SdY à partir du cytoplasme. De plus, le mécanisme de translocation de SdY est spécifique à la protéine Foxl2 et dans une moindre mesure à Foxl3 parmi les protéines Fox de poissons ou bien des protéines FoxL2 de mammifères. Puis, nous avons montré que cette interaction permet la stabilisation de SdY et empêche sa dégradation. Enfin, pour mieux décrypter l’action de SdY, nous avons utilisé comme modèle une version mutée qui a été identifiée dans une population naturelle de saumon Chinook avec des individus XY femelles. Les résultats montrent que la mutation induit un défaut de conformation local menant à une protéine mal-repliée et à sa dégradation. De plus, la version mutée compromet l’interaction avec Foxl2 définissant un seuil minimal d’induction de la différentiation testiculaire.  Les résultats de ma thèse pris dans leur ensemble proposent  que SdY pourrait entraîner la différentiation testiculaire chez les salmonidés en empêchant Foxl2 d’induire la différentiation ovarienne. Les recherches doivent se poursuivre dans le but de comprendre comment l’interaction SdY avec Foxl2 fonctionne in vivo.
N2  - Sexuelle Entwicklung ist ein grundlegender und vielfältiger Prozess, der die Morphologie, Physiologie und das Verhalten von Tieren gestaltet. Der zugrundeliegende Entwicklungsprozess besteht aus der Geschlechtsbestimmung und der Geschlechtsdifferenzierung. Die Mechanismen der Geschlechtsbestimmung sind sehr instabil zwischen verschiedenen Arten. Die Auslöser des Prozesses der Geschlechtsbestimmung sind oft genetischen Ursprungs wie geschlechtsbestimmende Gene. Diese Gene werden in den bipotentialen Gonaden exprimiert und steuern die Balance eines entwicklungsgemäßen Programms, das die Differenzierung zum Testis oder Ovar erlaubt. Fische repräsentieren eine umfangreiche und faszinierende Gruppe von Vertebraten, um die Mechanismen der Geschlechtsbestimmung und –differenzierung zu untersuchen. Bislang ist bekannt, dass –unter den bekannten geschlechtsbestimmenden Genen- die drei Gen-Familien sox, dmrt und die TGFß-Faktoren dieses Entwicklungsprogramm steuern. Als Ausnahme von dieser Regel ist sdY „sexually dimorphic on the Y“ keiner dieser Familien zugehörig da es von der Duplikation / Evolution eines Vorgänger-Gens, das mit Immunität wie z.B. interferon related factor9, irf9, in Verbindung steht, herrührt. sdY ist das Mastergen der Geschlechtsbestimmung in Salmoniden, die als Gruppe von Fischen Arten wie die Regenbogenforelle und den Atlantischen Lachs umfassen. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es zunächst die Eigenschaften des SdY Proteins zu charakterisieren. Die Ergebnisse zeigen, dass SdY vor allem im Zytoplasma lokalisiert ist. Dies wurde in verschiedenen Fischen und Säugetier Zelllinien untersucht und mit Hilfe verschiedener Methoden bestätigt. Prädiktive in silico Analysen zeigten, dass SdY aus einem ß-sandwich Kern besteht, der von drei α-Helices umgeben ist sowie spezifischen Eigenschaften für eine putative Protein-Protein Interaktion Stelle. Das zweite Ziel der vorliegenden Arbeit war es, zu verstehen, wie SdY die testikuläre Differenzierung auslösen könnte. SdY ist eine verkürzte, divergente Version von Irf9, das eine konservierte Protein-Protein Domäne aufweist, jedoch seine DNA Interaktion Domäne a seines Vorläufer Gens verloren hat. Daher wurde angenommen, dass SdY die testikuläre Differenzierung durch Protein-Protein Interaktion initiieren könnte. Um diese Hypothese zu bestätigen führten wir zuerst einen Yeast Two-Hybrid Screen durch, der einen hohen Anteil an Transkriptionsfaktoren darunter fox Proteine zeigte. Unter Einsatz verschiedener biochemischer und zellulärer Methoden bestätigten wir eine Interaktion zwischen SdY und Foxl2, einem wesentlichen Transkriptionsfaktor, der in die Differenzierung und die Erhaltung der Identität der Ovarien involviert ist. Interessanterweise führt die Interaktion von SdY mit Foxl2 zu einer nukleären Translokation von SdY aus dem Zytoplasma. Außerdem wurde festgestellt, dass dieser SdY Translokations-Mechanismus für das Fisch Foxl2 und in einem geringerem Maße für Foxl3 spezifisch ist aber nicht für andere Fox Proteine oder Säuger FoxL2. Des Weiteren haben wir herausgefunden, dass diese Interaktion die Stabilisierung von SdY ermöglicht und sein Abbau verhindert. Zuletzt haben wir ein Modell einer mutierten Version von SdY benutzt, die in XY Weibchen der natürlichen Population der Königslachse identifiziert wurde, um die Wirkung von SdY besser zu entschlüsseln. Die Ergebnisse zeigen, dass diese Mutation einen lokalen Konformationsdefekt verursacht, der zu fehlgefalteten Proteinen und einem raschen Abbau führt. Darüber hinaus beeinträchtigt die mutierte Version die Interaktion mit FoxL2 und definiert einen minimalen Grenzwert, um die testikuläre Differenzierung zu induzieren. Insgesamt deuten die Ergebnisse meiner Dissertation darauf hin, dass SdY die testikuläre Differenzierung in Salmoniden auslöst, indem es verhindert, dass Foxl2 die Differenzierung der Ovarien fördert. In Zukunft soll erforscht werden, wie sich die Interaktion von SdY und Foxl2 in-vivo auswirkt.
KW  - Fish Sex determination
KW  - gonad development
KW  - SdY
KW  - salmonids
KW  - Lachsartige <Familie>
KW  - Geschlechtsdifferenzierung
KW  - Molekulargenetik
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-139130
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Bert, Bettina
A1  - Chmielewska, Justyna
A1  - Bergmann, Sven
A1  - Busch, Maximilian
A1  - Driever, Wolfgang
A1  - Finger-Baier, Karin
A1  - Hößler, Johanna
A1  - Köhler, Almut
A1  - Leich, Nora
A1  - Misgeld, Thomas
A1  - Nöldner, Torsten
A1  - Reiher, Annegret
A1  - Schartl, Manfred
A1  - Seebach-Sproedt, Anja
A1  - Thumberger, Thomas
A1  - Schönfelder, Gilbert
A1  - Grune, Barbara
T1  - Considerations for a European animal welfare standard to evaluate adverse phenotypes in teleost fish
JF  - The EMBO Journal
N2  - No abstract available.
KW  - Danio-rerio
KW  - Zebrafish
KW  - Pain
Y1  - 2016
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-188783
VL  - 35
IS  - 11
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Bernards, R.
A1  - Schackleford, G. M.
A1  - Gerber, M. R.
A1  - Horowitz, J. M.
A1  - Friend, S. H.
A1  - Schartl, Manfred
A1  - Bogenmann, E.
A1  - Rapaport, J. M.
A1  - Mcgee, T.
A1  - Dryja, T. P.
T1  - Structure and expression of the murine retinoblastoma gene and characterization of its encoded protein
N2  - No abstract available
KW  - Physiologische Chemie
Y1  - 1989
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-61819
ER  - 
TY  - THES
A1  - Berkane, Emir
T1  - Etude de l'interaction entre GpJ, une protéine du bactériophage Lambda, et LamB, une protéine de la membrane externe des bactéries gram-négatives
T1  - Interaktion zwischen dem Protein GPJ des Bakteriophagen Lambda und LamB, einem Protein aus der externen Membran von gram-negativen Bakterien
N2  - La fixation du bactériophage Lambda sur son récepteur cellulaire, LamB, est dûe à une protéine de sa queue appelée GpJ. Le but des travaux est d’étudier l’intéraction entre le bactériophage Lambda et LamB à travers l’étude du complexe entre LamB et GpJ exprimée en protéine de fusion. Pour ce faire, deux protéines de fusion sont utilisées : MBP-gpJ et HisgpJ. MBP-gpJ est une protéine de fusion entre la Maltose Binding Protéine et l’extrêmité Cterminale de la protéine GpJ (résidu 684 à 1132), grâcieusement fournie par le Pr. Charbit (Paris, France). Grâce à la Technique du Film Noir (BLM), il a été permis d’observer que MBP-gpJ, après expression dans E.coli et purification, intéragit grâce au fragment de GpJ avec l’extrêmité extracellulaire de LamB. Cette intéraction se traduit par un blocage complet et réversible des canaux de LamB sauvage, mais également de mutants: LamB de Shigella sonnei, LamB Y118G et LamB D4+D6+D9v. Afin d’obtenir des informations sur la liaison de LamB avec uniquement le fragment de GpJ sans la partie MBP, une autre protéine de fusion a été réalisée: His-GpJ. His-gpJ représente l’extrêmité C-terminale de GpJ (684-1132) en fusion avec un 6×Histidine-tag. Cette protéine est exprimée sous forme de corps d’inclusion dans E.coli. Après purification et renaturation, une protéine de nouveau soluble peut être obtenue. Lors d’expériences de Film Noir, His-gpJ intéragit certes avec LamB, mais n’induit pas le blocage des canaux comme précedemment observé après ajout de MBP-gpJ. En parallèle, la formation d’un complexe entre His-gpJ et LamB sauvage, ainsi que de mutants a pu être confirmée au travers de travaux de SDS-PAGE et d’immunodétection par la présence de bandes de masse moléculaire élevée. L’utilisation de mutants de LamB a par ailleurs permis d’essayer d’identifier la partie de LamB impliquée dans l’interaction avec le fragment C-terminal de GpJ, qui se révèle être différente de celle de GpJ dans la queue du bactériophage Lambda. Mots clés: bactériophage Lambda, gpJ, LamB, technique du film noir (BLM), immunodétection.
N2  - The bacteriophage Lambda is a virus which infects bacteria carrying LamB protein in their outer membrane. GpJ, a protein of the tail of the phage, is involved in the binding to LamB. The study of the interaction between GpJ expressed as fusion protein and LamB was performed in order to investigate the interaction between the bacteriophage Lambda and LamB. The fusion proteins are called MBP-gpJ and His-gpJ. MBP-gpJ is a chimeric protein representing Maltose Binding Protein connected to the Cterminal part of the GpJ protein (residue 684 until 1132), graciously given by Pr. Charbit (Paris, France). MBP-gpJ, expressed in E.coli and purified, bound to the exoplasmic side of LamB and LamB variants in planar lipid bilayer experiments and allowed a complete and reversible blockage of LamB channels. In order to obtain data about the binding of the GpJ fragment alone to LamB, an other fusion protein without MBP was created, called His-gpJ. His-gpJ is the C-terminal part of GpJ (684-1132) in fusion with a 6×Histidine-tag, produced as insoluble form in E.coli. After renaturation, a soluble protein can be obtained. Without MBP, the GpJ fragment still bound to LamB in planar lipid bilayer experiments, but did not block significantly its channels, as previously observed after addition of MBP-gpJ. The interaction between His-gpJ and LamB or LamB mutants was also demonstrated on SDSPAGE and immunodetection by the presence of high molecular mass bands. Furthermore, the use of variants of lamB allowed to demonstrate that the C-terminal fragment of GpJ does not bind to the same area on the surface of LamB than GpJ involved in the tail of the Lambda phage.
KW  - Bakteriophage Lambda
KW  - Molekularbiologie
KW  - GPJ
KW  - Phage Lamda
KW  - LampB
KW  - gram-negative Bakterien
KW  - GPJ
KW  - Phage Lamda
KW  - LamB
KW  - gram-negative Bacteria
Y1  - 2005
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-12889
ER  - 
TY  - THES
A1  - Bergmann Borges, Alyssa
T1  - The endo-lysosomal system of \(Trypanosoma\) \(brucei\): insights from a protist cell model
T1  - Das Endo-lysosomale System von \(Trypanosoma\) \(brucei\): Erkenntnisse aus einem Protisten-Zellmodell
N2  - Most of the studies in cell biology primarily focus on models from the opisthokont group of eukaryotes. However, opisthokonts do not encompass the full diversity of eukaryotes. Thus, it is necessary to broaden the research focus to other organisms to gain a comprehensive understanding of basic cellular processes shared across the tree of life. In this sense, Trypanosoma brucei, a unicellular eukaryote, emerges as a viable alternative. The collaborative efforts in genome sequencing and protein tagging over the past two decades have significantly expanded our knowledge on this organism and have provided valuable tools to facilitate a more detailed analysis of this parasite. Nevertheless, numerous questions still remain. 
The survival of T. brucei within the mammalian host is intricately linked to the endo-lysosomal system, which plays a critical role in surface glycoprotein recycling, antibody clearance, and plasma membrane homeostasis. However, the dynamics of the duplication of the endo-lysosomal system during T. brucei proliferation and its potential relationship with plasma membrane growth remain poorly understood. Thus, as the primary objective, this thesis explores the endo-lysosomal system of T. brucei in the context of the cell cycle, providing insights on cell surface growth, endosome duplication, and clathrin recruitment. In addition, the study revisits ferritin endocytosis to provide quantitative data on the involvement of TbRab proteins (TbRab5A, TbRab7, and TbRab11) and the different endosomal subpopulations (early, late, and recycling endosomes, respectively) in the transport of this fluid-phase marker. Notably, while these subpopulations function as distinct compartments, different TbRabs can be found within the same region or structure, suggesting a potential physical connection between the endosomal subpopulations. The potential physical connection of endosomes is further explored within the context of the cell cycle and, finally, the duplication and morphological plasticity of the lysosome are also investigated. Overall, these findings provide insights into the dynamics of plasma membrane growth and the coordinated duplication of the endo-lysosomal system during T. brucei proliferation. The early duplication of endosomes suggests their potential involvement in plasma membrane growth, while the late duplication of the lysosome indicates a reduced role in this process. The recruitment of clathrin and TbRab GTPases to the site of endosome formation supports the assumption that the newly formed endosomal system is active during cell division and, consequently, indicates its potential role in plasma membrane homeostasis. 
Furthermore, considering the vast diversity within the Trypanosoma genus, which includes ~500 described species, the macroevolution of the group was investigated using the combined information of the 18S rRNA gene sequence and structure. The sequence-structure analysis of T. brucei and other 42 trypanosome species was conducted in the context of the diversity of Trypanosomatida, the order in which trypanosomes are placed. An additional analysis focused on Trypanosoma highlighted key aspects of the group’s macroevolution. To explore these aspects further, additional trypanosome species were included, and the changes in the Trypanosoma tree topology were analyzed. The sequence-structure phylogeny confirmed the independent evolutionary history of the human pathogens T. brucei and Trypanosoma cruzi, while also providing insights into the evolution of the Aquatic clade, paraphyly of groups, and species classification into subgenera.
N2  - Die meisten Studien in der Zellbiologie konzentrieren sich in erster Linie auf Modelle aus der Opisthokont-Gruppe der Eukaryonten. Die Opisthokonten umfassen jedoch nicht die gesamte Vielfalt der Eukaryonten. Daher ist es notwendig, den Forschungsschwerpunkt auf andere Organismen auszuweiten, um ein umfassendes Verständnis grundlegender zellulärer Prozesse zu erlangen, die im gesamten Lebensbaum vorkommen. In diesem Sinne stellt Trypanosoma brucei, ein einzelliger Eukaryote, eine brauchbare Alternative dar. Die gemeinsamen Anstrengungen bei der Genomsequenzierung und der Markierung von Proteinen in den letzten zwei Jahrzehnten haben unser Wissen über diesen Organismus erheblich erweitert und wertvolle Instrumente für eine detailliertere Analyse dieses Parasiten bereitgestellt. Dennoch bleiben noch zahlreiche Fragen offen. 
Das Überleben von T. brucei im Säugetierwirt ist eng mit dem endo-lysosomalen System verknüpft, das eine entscheidende Rolle beim Recycling von Oberflächenglykoproteinen, der Antikörper-Clearance und der Homöostase der Plasmamembran spielt. Die Dynamik der Verdoppelung des endo-lysosomalen Systems während der Vermehrung von T. brucei und seine mögliche Beziehung zum Wachstum der Plasmamembran sind jedoch noch wenig bekannt. In dieser Arbeit wird daher das endo-lysosomale System von T. brucei im Kontext des Zellzyklus untersucht, um Erkenntnisse über das Wachstum der Zelloberfläche, die Verdopplung der Endosomen und die Clathrin-Rekrutierung zu gewinnen. Darüber hinaus wird in der Studie die Ferritin-Endozytose erneut untersucht, um quantitative Daten über die Beteiligung der TbRab-Proteine (TbRab5A, TbRab7 und TbRab11) und der verschiedenen endosomalen Subpopulationen (frühe, späte bzw. Recycling-Endosomen) am Transport dieses Flüssigphasenmarkers zu erhalten. Bemerkenswert ist, dass diese Subpopulationen zwar als unterschiedliche Kompartimente fungieren, aber verschiedene TbRabs in derselben Region oder Struktur gefunden werden können, was auf eine mögliche physische Verbindung zwischen den endosomalen Subpopulationen hindeutet. Die potenzielle physikalische Verbindung von Endosomen wird im Zusammenhang mit dem Zellzyklus weiter erforscht, und schließlich werden auch die Verdopplung und die morphologische Plastizität des Lysosoms untersucht. Insgesamt bieten diese Ergebnisse Einblicke in die Dynamik des Plasmamembranwachstums und die koordinierte Verdopplung des endo-lysosomalen Systems während der Proliferation von T. brucei. Die frühe Verdoppelung der Endosomen deutet auf ihre mögliche Beteiligung am Plasmamembranwachstum hin, während die späte Verdoppelung der Lysosomen auf eine geringere Rolle in diesem Prozess hindeutet. Die Rekrutierung von Clathrin- und TbRab-GTPasen an der Stelle der Endosomenbildung unterstützt die Annahme, dass das neu gebildete endosomale System während der Zellteilung aktiv ist, und deutet folglich auf seine potenzielle Rolle bei der Homöostase der Plasmamembran hin. 
In Anbetracht der enormen Vielfalt innerhalb der Gattung Trypanosoma, die etwa 500 beschriebene Arten umfasst, wurde die Makroevolution der Gruppe anhand der kombinierten Informationen der 18S rRNA-Gensequenz und Struktur untersucht. Die Sequenz-Struktur-Analyse von T. brucei und anderen 42 Trypanosomen-Arten wurde im Zusammenhang mit der Vielfalt der Trypanosomatida, der Ordnung, in die Trypanosomen eingeordnet werden, durchgeführt. Eine zusätzliche Analyse, die sich auf Trypanosoma konzentrierte, hob Schlüsselaspekte der Makroevolution dieser Gruppe hervor. Um diese Aspekte weiter zu erforschen, wurden zusätzliche Trypanosomenarten einbezogen und die Veränderungen in der Topologie des Trypanosoma-Baums analysiert. Die Sequenz-Struktur-Phylogenie bestätigte die unabhängige Evolutionsgeschichte der humanen Krankheitserreger T. brucei und Trypanosoma cruzi, während sie gleichzeitig Einblicke in die Evolution der aquatischen Klade, die Paraphylie von Gruppen und die Klassifizierung der Arten in Untergattungen lieferte.
KW  - 18S rRNA
KW  - Endocytose
KW  - Zellzyklus
KW  - Phylogenie
KW  - Endocytosis
KW  - Cell cycle
KW  - Trypanosoma
KW  - Phylogeny
KW  - Sequence-Structure
KW  - Endosomes
KW  - Lysosome
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-329248
ER  - 
TY  - THES
A1  - Berghoff, Stefanie M.
T1  - Sociobiology of the hypogaeic army ant Dorylus (Dichthadia) laevigatus Fr. Smith
T1  - Soziobiologie der unterirdischen Treiberameise Dorylus (Dichthadia) laevigatus Fr. Smith
N2  - Originally renowned for their spectacular epigaeic raids, army ants have captured scientific attention for almost two centuries. They now belong to one of the best studied group of ants. However, most of our knowledge about army ants was derived from the study of the minority of specialized, epigaeicly active species. These species evolved probably rather recently from hypogaeic ancestors. The majority of army ant species still leads a hypogaeic life and is almost completely unknown in its entire sociobiology. It thus remained speculative, whether the assumed 'general' characteristics of army ants represent an adaptation to epigaeic activity or apply also to the majority of hypogaeic species. Based on the recent observation that the hypogaeic Asian army ant Dorylus (Dichthadia) laevigatus recruits predictably to palm oil baits, I developed and tested an oil-baiting method for the study of hypogaeic (army)ants. Prior to my study, nothing was known about the sociobiology of the assumed rare D. laevigatus. Throughout my work, I showed D. laevigatus to be very common and abundant in a wide range of habitats in West-Malaysia and on Borneo. Investigating its foraging behavior, I revealed D. laevigatus to differ from epigaeicly active species in several ways. Never demonstrated for any of the epigaeic species, D. laevigatus established stable trunk trail systems. Such a trail system contradicted the perception of army ant foraging, which was believed to be characterized by raids with constantly alternating trail directions. The trunk trail system further enabled a near omnipresence of D. laevigatus within its foraging area, which was also believed to be atypical for an army ant. Raids differed in structure and composition of participating workers from those of epigaeic species. Also, bulky food sources could be exploited over long periods of time. The foraging system of D. laevigatus resembled in several ways that of e.g. leaf-cutter and harvester ants. Likewise contrary to the assumptions, D. laevigatus had a wide food spectrum and showed only little effect on local arthropod communities, even falling itself prey to other ants. Strong aggressive behavior was observed only towards ant species with similar lifestyles, enabling me to provide the first detailed documentation of interspecific fights between two sympatric Dorylus species. Similar to foraging habits or ecological impact, nothing was known about colony size and composition, nesting habits, or worker polymorphism for D. laevigatus or any other hypogaeic Dorylus species prior to my work. By observing and eventually excavating a colony, I showed D. laevigatus to have a much smaller colony size and to lack the large sized workers of epigaeic Dorylus species. Similar to epigaeic Dorylinae, I showed D. laevigatus to have a non-phasic brood production, to emigrate rarely, and to alter its nest form along with habitat conditions. Detailed morphological and geographical descriptions give an impression of the Asian Dorylus species and are expected to aid other researchers in the difficult species identification. The genetic analysis of a male collected at a light trap demonstrated its relation to D. laevigatus. Confirming the male and queen associations, D. laevigatus is now one of five Dorylus species (out of a total of 61), for which all castes are known. In cooperation with D. Kistner, I provide a morphological and taxonomical description of nine Coleopteran beetles associated with D. laevigatus. Behavioral observations indicated the degree of their integration into the colony. The taxonomic position of the beetles further indicated that D. laevigatus emigrated from Africa to Asia, and was accompanied by the majority of associated beetles. The diversity of D. laevigatus guests, which included a number of unidentified mites, was rather low compared to that of epigaeic species. Overall, I demonstrated the developed baiting containers to effectively enable the study of hypogaeic ants. I showed several other hypogaeic ant species to be undersampled by other methods. Furthermore, the method enabled me to documented a second hypogaeic Dorylus species on Borneo. A detailed description of this species' morphology, ecology, and interactions with D. laevigatus is provided. My study indicated D. laevigatus to be an ecologically important species, able to influence soil structure and organisms of tropical regions in many ways. Relating the observed traits of D. laevigatus to epigaeicly active species, I conclude that our assumption of 'general' army ant behavior is erroneous in several aspects and needs to be changed. The oil-baiting method finally provides a tool enabling the location and study of hypogaeic (army)ant species. This opens a broad field for future studies on this cryptic but nonetheless important group of ants.
N2  - Bekannt durch ihre spektakulären Massenraubzüge werden Treiberameisen seit fast 200 Jahren wissenschaftlich untersucht und sind nun eine der am besten untersuchten Ameisengruppen. Jedoch basiert unser Wissen über diese Tiere fast ausschließlich auf der Erforschung der kleinen Gruppe der oberirdisch fouragierenden Arten. Diese haben sich jedoch wahrscheinlich erst vor evolutionär relativ kurzer Zeit aus unterirdischen Arten entwickelt. Die weitaus größere Zahl der Arten lebt auch heute noch unterirdisch und ist in ihrer Soziobiologie praktisch unbekannt. Es blieb daher spekulativ, ob die als 'typisch' geltenden Treiberameisencharakteristika nur eine besondere Anpassung an ein oberirdisches Fouragieren darstellen, oder auch auf die unterirdische Mehrheit der Arten zutreffen. Basierend auf die Entdeckung dass die unterirdische asiatische Treiberameisenart Dorylus (Dichthadia) laevigatus voraussagbar an Palmöl-Köder rekrutiert habe ich verschiedene Köderbehälter entworfen und die Eignung der Ködermethode für die Erforschung unterirdischer (Treiber)ameisen untersucht. Vor meiner Arbeit war über die Soziobiologie der als selten geltenden D. laevigatus nichts bekannt. Meine Arbeit zeigte dagegen, dass D. laevigatus sehr häufig und verbreitet ist. Durch die genauere Untersuchung des Fouragierverhaltens konnte ich zeigen, dass sich D. laevigatus von den bekannten, oberirdisch aktiven Arten in mehreren grundlegenden Merkmalen unterscheidet. Das gefundene fest etablierte und lang genutzte Wegesystem von D. laevigatus wurde bisher nie für epigäische Arten gezeigt und widerspricht sogar dem bisherigen Bild des Lebenstyps Treiberameise, für den ständig wechselnde Wegrouten als typisch galten. Dieses Wegesystem verlieh D. laevigatus eine nahe Omnipräsenz in ihrem Fouragiergebiet. Weiterhin wichen Raubzüge in ihrer Struktur und Zusammensetzung der beteiligten Arbeiterinnen von denen oberirdischer Arten ab. Auch konnten große Futtermengen über längere Zeiträume hinweg genutzt werden. Das beobachtete Fouragierverhalten ähnelt daher zum Teil eher dem von Blattscheider- und Ernteameisen als dem oberirdisch jagender Treiberameisen. Ebenfalls entgegen den bisherigen Vermutungen hat D. laevigatus ein breites Nahrungsspektrum und zeigte nur geringen Einfluss auf lokale Bodengemeinschaften. Zum Teil wurde sie selbst zur Beute. Stark aggressives Verhalten konnte ich vor allem gegenüber Arten mit ähnlicher Lebensweise beobachten. Dies erlaubte mir die erste detaillierte Dokumentation interspezifischer Kämpfe zwischen zwei sympatrischen Dorylus Arten. Ähnlich den Fouragiergewohnheiten und des ökologischen Einflusses war bislang auch nichts über Koloniegröße, Nistgewohnheiten und Arbeiterinnen-Polymorphismus von D. laevigatus oder anderen unterirdischen Dorylus Arten bekannt. Nach der Beobachtung und Einsammlung eines Volkes konnte ich zeigen, dass eine D. laevigatus Kolonie bedeutend kleiner ist und ihr die großen Arbeiterinnen fehlen im Vergleich zu oberirdischen Dorylus Arten. Ähnlich den oberirdischen Dorylinae zeigte D. laevigatus eine nicht-phasische Brutproduktion, eher seltene Kolonieumzüge und eine mit dem Habitat variierende Nestform. Detaillierte morphologische und geographische Beschreibungen geben einen Überblick über die asiatischen Dorylus Arten und sollen nachfolgenden Wissenschaftlern bei der schwierigen Artbestimmung unterstützen. Die genetische Analyse eines am Licht gefangenen Männchens weist dies eindeutig D. laevigatus zu. Durch meine Arbeit zählt D. laevigatus nun zu einer von fünf Dorylus Arten (von insgesamt 61), von denen alle Kasten bekannt sind. In Kooperation mit D. Kistner liefere ich eine morphologische und taxonomische Beschreibung von neun mit D. laevigatus assoziierten Käferarten. Verhaltensbeobachtungen geben Aufschluss über den Grad der Assoziation. Die taxonomische Position der Käfer lässt ferner darauf schließen, dass die Ameisen aus Afrika nach Asien emigrierten und der Großteil der assoziierten Käfer dieser Wanderung folgte. Die entwickelten Köderbehälter erwiesen sich als effektiv und gut geeignet für die Untersuchung unterirdischer Ameisen. So konnte ich zeigen, dass unterirdische Ameisenarten in Studien mit anderen Sammelmethoden oft unterrepräsentiert sind. Auch fand ich mit Hilfe der Ködermethode eine zweite, auf Borneo bislang unbekannte Dorylus Art. Morphologie, Ökologie dieser Art sowie Interaktionen mit D. laevigatus werden beschrieben. Meine Studie weist D. laevigatus als eine ökologisch wichtige Art aus, die in vielfacher Weise Bodenstruktur und Bodenorganismen tropischer Regionen beeinflussen kann. Im Vergleich mit den bekannten oberirdisch lebenden Arten komme ich zu dem Schluss, dass unser bisheriges Bild von 'typischen' Treiberameiseneigenschaften in verschiedener Hinsicht nicht zutrifft und geändert werden muss.
KW  - Borneo
KW  - Dorylus
KW  - Nahrungserwerb
KW  - Boden
KW  - Ameise
KW  - Verhalten
KW  - Bodenökologie
KW  - Tropen
KW  - Borneo
KW  - behavior
KW  - soil
KW  - ecology
KW  - rainforest
KW  - Borneo
Y1  - 2002
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-5005
ER  - 
TY  - THES
A1  - Berg, Daniela
T1  - Entwicklung von TRAIL-Fusionsproteinen und ihre Wirkung auf Myelomzellen
N2  - 1. Zusammenfassung Lösliche humane TRAIL-Varianten (hTRAIL), die nur die “TNF homology domain” (THD) beinhalten, binden sowohl den TRAILR1 aus auch den TRAILR2, stimulieren jedoch nur den TRAILR1. Nach sekundärem Quervernetzen des Liganden wird dann aber auch der TRAILR2 effektiv aktiviert. Entsprechende murine TRAIL-Varianten (mTRAIL) dagegen zeigen nur eine schwache Rezeptorbindung und sind selbst nach sekundärem Quervernetzen nur wenig aktiv. Interessanterweise kann ein Fusionsprotein aus der THD von mTRAIL und der Trimerisierungsdomäne von Tenascin-C (TNC), das wie mTRAIL selbst auch als Trimer vorligt, effizient an TRAIL-Rezeptoren binden und nach sekundärem Quervernetzen den TRAILR2 gut stimulieren. Weiterhin kann eine mTRAIL-Variante, die neben der THD auch die Stammregion des Moleküls enthält, die die THD von der Transmembrandomäne trennt, nach sekundärem Quervernetzen Apoptose induzieren, jedoch nicht so effektiv wie das TNC-mTRAILFusionsprotein. Die spezifische Bioaktivität der humanen TRAIL-Varianten wird gleichfalls, wenn auch weniger stark, durch Fusion mit der Tenascin-C-Trimerisierungsdomäne gesteigert. Die Fixierung des N-Terminus der THD, die hier durch die TNCDomäne sonst jedoch durch die Stamm- oder Transmembrandomäne gewährleistet wird, könnte demnach für mTRAIL für eine gute Rezeptorbindung und effektive Apoptoseinduktion nötig sein. Dies deutet auf eine bisher nicht erkannte Rolle der Stammregion für die Aktivität dieser Liganden hin und bietet die Möglichkeit, rekombinante lösliche Liganden der TNF-Familie mit erhöhter Aktivität zu generieren. Die TRAIL-induzierte Apoptose kann für die Behandlung von Tumorzellen nützlich sein. Es wurde jedoch kürzlich gezeigt, dass TRAIL neben Apoptose auch proinflammatorische, d. h. potentiell tumorfördernde Signalwege, insbesondere in apoptoseresistenten Zellen induzieren kann. Im Folgenden sollte untersucht werden, inwiefern TRAIL solche Signalwege in Myelomzellen stimuliert. Oligomerisiertes TRAIL kann bei allen analysierten Zelllinien Caspasen aktivieren und Apoptose induzieren. Werden die Zelllinien mit dem pan-Caspaseinhibitor ZVAD behandelt, kann die Caspase- Aktivierung bei allen Zellen blockiert werden, die Apoptoseinduktion jedoch nur bei zwei Zelllinien. Im Gegensatz dazu schützt ZVAD drei andere Myelomzelllinien nur partiell vor der TRAIL-induzierten Apoptose. Dies zeigt, dass TRAIL in Myelomzellen auch caspaseunabhängigen Zelltod induzieren kann. TRAIL induziert in den Myelomzellen auch proinflammatorische Signalwege wie den NF&#1082;B-, den JNK-, den p38- und den p42/44-Signalweg. Die Stimulation des JNK- und des p38-Signalwegs erwies sich hierbei in zelltypspezifischer Weise caspaseabhängig, die Aktivierung des NF&#1082;B- und p42/44-Signalwegs immer als caspaseunabhängig. Zusammenfassend geht aus diesen Ergebnissen hervor, dass zur Behandlung des multiplen Myeloms, TRAIL in Kombination mit anti-inflammatorisch wirkenden Mitteln eingesetzt werden sollte, insbesondere um mögliche proinflammatorische Nebenwirkungen durch TRAIL zu minimieren.
N2  - 2. Summary Variants of soluble human TRAIL (hTRAIL), encompassing solely the TNF-homology domain (THD), interact with TRAILR1 and TRAILR2, but they only stimulate TRAILR1 robustly. After crosslinking however, these ligands are also able to activate TRAILR2. Contrarily, the corresponding murine TRAIL variants poorly bind and activate their receptors even after crosslinking. Interestingly, a fusion protein consisting of the THD of mTRAIL and the trimerization domain of Tenascin-C (TNC) shows an effictive receptor binding and TRAILR2 activation after crosslinking. A variant of mTRAIL that not only contains the THD, but also the the stalk region, which seperates the transmembranedomain from the THD, does also induce apoptosis after crosslinking, but not as effective as the TNC-mTRAIL fusionprotein. The activity of soluble human TRAIL variants is also enhanced after fusion with TNC. It seems that especially for mTRAIL the spatial fixation of the THD by TNC is necessary for proper receptor binding and activation. This spatial fixiation is otherwise ensured by the stalk region or the transmembrane-domain. So the stalk region has unanticipated functions for the activity of the TNF ligands. Moreover, there is now an option to generate soluble ligands of the TNF-family with improved activity. TRAIL-induced apoptosis could be applied in the treatment of tumor cells. However, it was shown that TRAIL cannot only induce apoptosis, but also activates proinflammatory potentially tumor promoting pathways, especially in apoptosis resistant cells. Therefore, the ability of TRAIL to activate such pathways in myeloma cells was analyzed. Oligomerized TRAIL induces apoptosis and caspase activation in all analyzed myeloma cells. In experiments with the pan-caspase inhibitor ZVAD caspase acitvation could be blocked in all cell lines, but apoptosis could be blocked only in two cell lines. Three other myeloma cell lines were only marginally rescued from apoptosis. Therefore, TRAIL can also induce caspase independent cell death in myeloma cells. Beside apoptosis TRAIL also stimulates proinflammatory pathways like the NF&#1082;B-, the JNK, the p38- and the p42/44- pathway. Thereby, the activation of the NF&#1082;B- and p42/44-pathways is always caspase-dependent, but the induction of the p38- and JNKpathways is cell type specifically caspase-dependent. Thus, taken together for myeloma therapy TRAIL should be used in combination with anti-proinflammatory drugs to avoid potential side effects related to the proinflammatory properties of TRAIL.
KW  - TRAIL
KW  - Myelom
KW  - Apoptose
KW  - TRAIL
KW  - multiple myeloma
KW  - apoptosis
Y1  - 2008
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-27430
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Berberich, Andreas
A1  - Kurz, Andreas
A1  - Reinhard, Sebastian
A1  - Paul, Torsten Johann
A1  - Burd, Paul Ray
A1  - Sauer, Markus
A1  - Kollmannsberger, Philip
T1  - Fourier Ring Correlation and anisotropic kernel density estimation improve deep learning based SMLM reconstruction of microtubules
JF  - Frontiers in Bioinformatics
N2  - Single-molecule super-resolution microscopy (SMLM) techniques like dSTORM can reveal biological structures down to the nanometer scale. The achievable resolution is not only defined by the localization precision of individual fluorescent molecules, but also by their density, which becomes a limiting factor e.g., in expansion microscopy. Artificial deep neural networks can learn to reconstruct dense super-resolved structures such as microtubules from a sparse, noisy set of data points. This approach requires a robust method to assess the quality of a predicted density image and to quantitatively compare it to a ground truth image. Such a quality measure needs to be differentiable to be applied as loss function in deep learning. We developed a new trainable quality measure based on Fourier Ring Correlation (FRC) and used it to train deep neural networks to map a small number of sampling points to an underlying density. Smooth ground truth images of microtubules were generated from localization coordinates using an anisotropic Gaussian kernel density estimator. We show that the FRC criterion ideally complements the existing state-of-the-art multiscale structural similarity index, since both are interpretable and there is no trade-off between them during optimization. The TensorFlow implementation of our FRC metric can easily be integrated into existing deep learning workflows.
KW  - dSTORM
KW  - deep learning–artificial neural network (DL-ANN)
KW  - single molecule localization microscopy
KW  - microtubule cytoskeleton
KW  - super-resolution
Y1  - 2021
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-261686
VL  - 1
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Benz, Roland
A1  - Maier, Elke
A1  - Bauer, Susanne
A1  - Ludwig, Albrecht
T1  - The Deletion of Several Amino Acid Stretches of Escherichia coli Alpha-Hemolysin (HlyA) Suggests That the Channel-Forming Domain Contains Beta-Strands
JF  - PLOS ONE
N2  - Escherichia coli α-hemolysin (HlyA) is a pore-forming protein of 110 kDa belonging to the family of RTX toxins. A hydrophobic region between the amino acid residues 238 and 410 in the N-terminal half of HlyA has previously been suggested to form hydrophobic and/or amphipathic α-helices and has been shown to be important for hemolytic activity and pore formation in biological and artificial membranes. The structure of the HlyA transmembrane channel is, however, largely unknown. For further investigation of the channel structure, we deleted in HlyA different stretches of amino acids that could form amphipathic β-strands according to secondary structure predictions (residues 71–110, 158–167, 180–203, and 264–286). These deletions resulted in HlyA mutants with strongly reduced hemolytic activity. Lipid bilayer measurements demonstrated that HlyAΔ71–110 and HlyAΔ264–286 formed channels with much smaller single-channel conductance than wildtype HlyA, whereas their channel-forming activity was virtually as high as that of the wildtype toxin. HlyAΔ158–167 and HlyAΔ180–203 were unable to form defined channels in lipid bilayers. Calculations based on the single-channel data indicated that the channels generated by HlyAΔ71–110 and HlyAΔ264–286 had a smaller size (diameter about 1.4 to 1.8 nm) than wildtype HlyA channels (diameter about 2.0 to 2.6 nm), suggesting that in these mutants part of the channel-forming domain was removed. Osmotic protection experiments with erythrocytes confirmed that HlyA, HlyAΔ71–110, and HlyAΔ264–286 form defined transmembrane pores and suggested channel diameters that largely agreed with those estimated from the single-channel data. Taken together, these results suggest that the channel-forming domain of HlyA might contain β-strands, possibly in addition to α-helical structures.
KW  - membrane potential
KW  - molecular mass
KW  - cations
KW  - membrane structures
KW  - membrane proteins
KW  - lipid bilayer
KW  - red blood cells
KW  - toxins
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-118115
SN  - 1932-6203
VL  - 9
IS  - 12
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Bensaad, Karim
A1  - Favaro, Elena
A1  - Lewis, Caroline A.
A1  - Peck, Barrie
A1  - Lord, Simon
A1  - Collins, Jennifer M.
A1  - Pinnick, Katherine E.
A1  - Wigfield, Simon
A1  - Buffa, Francesca M.
A1  - Li, Ji-Liang
A1  - Zhang, Qifeng
A1  - Wakelam, Michael J. O.
A1  - Karpe, Fredrik
A1  - Schulze, Almut
A1  - Harris, Adrian L.
T1  - Fatty Acid Uptake and Lipid Storage Induced by HIF-1 alpha Contribute to Cell Growth and Survival after Hypoxia-Reoxygenation
JF  - Cell Reports
N2  - An in vivo model of antiangiogenic therapy allowed us to identify genes upregulated by bevacizumab treatment, including Fatty Acid Binding Protein 3 (FABP3) and FABP7, both of which are involved in fatty acid uptake. In vitro, both were induced by hypoxia in a hypoxia-inducible factor-1 alpha (HIF-1 alpha)-dependent manner. There was a significant lipid droplet (LD) accumulation in hypoxia that was time and O-2 concentration dependent. Knockdown of endogenous expression of FABP3, FABP7, or Adipophilin (an essential LD structural component) significantly impaired LD formation under hypoxia. We showed that LD accumulation is due to FABP3/7-dependent fatty acid uptake while de novo fatty acid synthesis is repressed in hypoxia. We also showed that ATP production occurs via beta-oxidation or glycogen degradation in a cell-type-dependent manner in hypoxia-reoxygenation. Finally, inhibition of lipid storage reduced protection against reactive oxygen species toxicity, decreased the survival of cells subjected to hypoxia-reoxygenation in vitro, and strongly impaired tumorigenesis in vivo.
KW  - inducible factor-I
KW  - binding protein
KW  - triglyceride accumulation
KW  - cancer cell
KW  - complex-III
KW  - beta-oxidation
KW  - metabolism
KW  - lipogenesis
KW  - proliferation
KW  - resistance
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-115162
SN  - 2211-1247
VL  - 9
IS  - 1
ER  -