TY  - THES
A1  - Esterlechner, Jasmina
T1  - Role of the DREAM complex in mouse embryonic stem cells and identification of ZO-2 as a new LIN9 interacting protein
T1  - Die Rolle des DREAM-Komplexes in embryonalen Stammzellen der Maus und Identifikation von ZO-2 als neues LIN9- interagierendes Protein
N2  - The DREAM complex plays an important role in regulation of gene expression during the cell cycle. It was previously shown that the DREAM subunits LIN9 and B-MYB are required for early embryonic development and for the maintenance of the inner cell mass in vitro. In this work the effect of LIN9 or B-MYB depletion on embryonic stem cells (ESC) was examined. It demonstrates that LIN9 and B-MYB knock down changes the cell cycle distribution of ESCs and results in an accumulation of cells in G2 and M and in an increase of polyploid cells. By using genome-wide expression studies it was revealed that the depletion of LIN9 leads to downregulation of mitotic genes and to upregulation of differentiation-specific genes. ChIP-on chip experiments determined that mitotic genes are direct targets of LIN9 while lineage specific markers are regulated indirectly. Importantly, depletion of LIN9 does not alter the expression of the pluripotency markers Sox2 and Oct4 and LIN9 depleted ESCs retain alkaline phosphatase activity. I conclude that LIN9 is essential for proliferation and genome stability of ESCs by activating genes with important functions in mitosis and cytokinesis. The exact molecular mechanisms behind this gene activation are still unclear as no DREAM subunit features a catalytically active domain. It is assumed that DREAM interacts with other proteins or co-factors for transcriptional activation. This study discovered potential binding proteins by combining in vivo isotope labeling of proteins with mass spectrometry
(MS) and further analysed the identified interaction of the tight junction protein ZO-2 with DREAM which is cell cycle dependent and strongest in S-phase. ZO-2 depletion results in reduced cell proliferation and decreased G1 gene expression. As no G2/M genes, typical DREAM targets, are affected upon ZO-2 knock down, it is unlikely that ZO-2 binding is needed for a functional DREAM complex. However, this work demonstrates that with (MS)-based quantitative proteomics, DREAM interacting proteins can be identified which might help to elucidate the mechanisms underlying DREAM mediated gene activation.
N2  - Der DREAM Komplex spielt eine bedeutende Rolle in der Genregulation im Verlauf des Zellzyklus. Es wurde gezeigt, dass die DREAM Untereinheiten LIN9 und B-MYB für die frühe Embryogenese und den in vitro Erhalt der inneren Zellmasse erforderlich sind. In der vorligenden Arbeit wurde die Auswirkung von LIN9 und B-MYB Depletierung auf embryonale Stammzellen untersucht. Es zeigt sich, dass Depletion von LIN9 und B-MYB die Zellzyklus-Verteilung von embryonalen Stammzellen beeinflusst, zur Akkumulation der Zellen in G2 und M Phase und zu erhöhter Polyploidie führt. Genomweite Expressionsstudien ergaben, dass die Verringerung von LIN9 in der Runterregulierung von mitotischen und in der Hochregulierung von differenzierungsspezifischen Genen resultiert. ChIP-on-chip Experimente ermittelten, dass LIN9 Mitosegene als direkte Ziele hat, wohingegen entwicklungslinienspezifische Marker indirekt reguliert werden. Wesentlich ist, dass LIN9 Depletion nicht die Expression der Pluripotenzgene Oct4 oder Sox2 beeinflusst und embryonale Stammzellen ihre Alkaline Phosphatase Aktivität behalten. Daraus lässt schließen, dass LIN9
essentiell für die Proliferation und genomische Stabilität von embryonalen Stammzellen ist, in dem es Gene aktiviert, die wichtige Funktionen in Mitose und Zytokinese ausüben. Der exakte Mechanismus hinter der Genaktivierung ist noch nicht geklärt, da keine DREAM
Untereinheit eine katalytisch aktive Domäne aufweist. Vermutlich ist die Interaktion mit weiteren Proteinen oder Co-Faktoren für die Genaktivierung vonnöten. Diese Studie entdeckte mit in vivo Isotop-Markierung von Proteinen und Massenspektrometrie (MS) potentielle
Bindungspartner und untersuchte die identifizierte Bindung mit dem Tight Junction Protein ZO-2 genauer. Diese Bindung ist zellzyklus-abhängig und ist am stärksten
während der S-Phase. ZO-2 Depletion führt zu reduzierter Zellproliferation und verringerter G1-Genexpression. Da keine G2/M Gene, typische DREAM Ziele, von einer ZO-2 Depletion beeinflusst werden, ist es unwahrscheinlich, dass die ZO-2 Bindung für einen funktionellen DREAM Komplex benötigt wird. Jedoch demonstriert diese Studie, dass mit (MS)-basierender, quantitativer Proteomik DREAM interagierende Proteine identifiziert werden können. Dies ist hilfreich um die Mechanismen hinter der DREAM vermittelten Genaktivierung aufzuklären.
KW  - Zellzyklus
KW  - cellcycle
KW  - Stammzelle
KW  - Maus
KW  - stem cells
KW  - DREAM
KW  - Genregulation
Y1  - 2013
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-90440
ER  - 
TY  - THES
A1  - Esch, Mandy
T1  - Novel Nucleic Acid Sensors for the Rapid Detection of Cryptosporidium Parvum
T1  - Neue Nukleinsäure-Sensoren für die Detektion von Cryptosporidium parvum
N2  - Recent advances in the development of immunoassays and nucleic acid assays have improved the performance and increased the sensitivity of sensors that are based on biochemical recognition. The new approaches taken by researchers include detecting pathogens by detecting their nucleic acids, using new nontoxic reporter entities for generating signals, and downscaling and miniaturizing sensors to micromigration and microfluidic formats. This dissertation connects some of these successful approaches, thereby leading to the development of novel nucleic acid sensors for rapid and easy detection of pathogens. The author's goal was to develop diagnostic tools that enable investigators to detect pathogens rapidly and on site. While the sensors can be used to detect any pathogen, the author first customized them for detecting particularly Cryptosporidium parvum, a pathogen whose detection is important, yet presents many challenges. Chapter 2 of this thesis presents a novel test-strip for the detection of C. parvum. The test-strip is designed to detect nucleic acids rather than proteins or other epitopes. While test strips are commonly used for sensors based on immunological recognition, this format is very new in applications in which nucleic acids are detected. Further, to indicate the presence or absence of a specific target on the test strip, dye-entrapped, oligonucleotide-tagged liposomes are employed. Using liposomes as reporter particles has advantages over using other reporter labels, because the cavity that the phospholipidic membranes of the liposomes form can be filled with up to 106 dye molecules. By using heterobifunctional linkers liposomes can be tagged with oligonucleotides, thereby enabling their use in nucleic acid hybridization assays. The developed test-strip provides an internal control. The limit of detection is 2.7 fmol/mL with a sample volume of 30 mL. In chapter 3 the detection of nucleic acids by means of oligonucleotide-tagged liposomes is scaled down to a microfluidic assay format. Because the application of biosensors to microfluidic formats is very new in the field of analytical chemistry, the first part of this chapter is devoted to developing the design and the method to fabricate the microchip devices. The performance of the microchips is then optimized by investigating the interactions of nucleic acids and liposomes with the material the chips consist of and by passivating the surface of the chips with blocking reagents. The developed microfluidic chip enabled us to reduce the sample volume needed for one assay to 12.5 mL. The limit of detection of this assay was determined to be 0.4 fmol/mL. Chapters 4 and 5 expand on the development of the microfluidic assay. A prototype microfluidic array that is able to detect multiple analytes in a single sample simultaneously is developed. Using such an array will enable investigators to detect pathogens that occur in the same environment, for example, C. parvum and Giardia duodenalis by conducting a single test. The array's ability to perform multiple sample analysis is shown by detecting different concentrations of target nucleic acids. Further, the author developed a microfluidic chip in which interdigitated microelectrode arrays (IDAs) that consist of closely spaced microelectrodes are integrated. The IDAs facilitate electrochemical detection of cryptosporidial RNA. Electrochemical detection schemes offer benefits of technical simplicity, speed, and sensitivity. In this project liposomes are filled with electrochemically active molecules and are then utilized to generate electrochemical signals. Chapter 6 explores the feasibility of liposomes for enhancing signals derived from nucleic acid hybridization in surface plasmon resonance (SPR) spectroscopy. SPR spectroscopy offers advantages because nucleic acid hybridization can be monitored in real time and under homogeneous conditions because no washing steps are required. SPR spectroscopy is very sensitive and it can be expected that, in the future, SPR will be integrated into microfluidic nucleic acid sensors.
N2  - Jüngste Fortschritte in der Entwicklung von Immuno- und Nucleinsäure- Assays haben die Arbeitsleistung und die Spezifität von Sensoren, die auf biochemischer Erkennung basieren (Biosensoren), verbessert. Neu entwickelte Methoden umfassen die Detektion von Pathogenen durch die Detektion ihrer RNA oder DNA, das Benutzen von neuen nicht-toxischen Reporter Molekülen, um Signale in Sensoren zu erzeugen, und die Verkleinerung und Miniaturisierung von Sensoren zu Mikromigrations- und Mikrofluid Formaten. Die in dieser Dissertation entwickelten Sensoren, die der Detektion von Pathogenen dienen, verbinden einige der neu entwickelten Methoden. Das Ziel der Autorin war es, Sensoren zu entwickeln, die es ermöglichen, Pathogene an Ort und Stelle zu detektieren. Die entwickelten Sensoren können zur Detektion von einer Reihe von Pathogenen benutzt werden. In dieser Dissertation sind sie für die spezifische Detektion von Cryptosporidium parvum entwickelte worden. Kapitel 2 der Dissertation präsentiert einen neuen Teststreifen für die Detektion von C. parvum. Der Teststreifen detektiert die RNA von C. parvum, die als Reaktion auf einen Hitzeschock produziert wird. Das Teststreifen-Format ist üblich für Sensoren, die auf immunologischer Erkennung basieren. Es ist jedoch neu für Anwendungen in denen RNA oder DNA detektiert werden sollen. Die An- oder Abwesenheit eines bestimmten Ziel Moleküls wird durch Liposomen, die Oligonukleotide auf der Aussenseite ihrer Membranen enthalten und mit Farbstoff gefüllt sind, angedeutet. Die Experimente zeigten, dass die mit dem entwickelten Test-Streifen kleinste detektierbare Konzentration von RNA in einem 30 mL Probenvolumen 2.7 fmol/mL ist. In Kapitel 3 ist die Signalerzeugung durch Liposomen in ein Mikrofliess-System integriert. Da die Entwicklung von Mikrofliess-Systemen ein sehr neues Forschungsgebiet ist, befasst sich ein Teil dieses Kapitels mit dem Design und der Herstellung des Microchips. Die Untersuchung von Interaktionen von Nukleinsäuren und Liposomen mit dem Material aus dem der Chip hergestellt ist und die Passivierung dieses Materials ist dabei ein Schwerpunkt. Das Probenvolumen, dass zur Detektion mit dem entwickelten Mikrofliess-Sensor nötig ist, konnte auf 12.5 mL reduziert werden. Die kleinste detektierbare Konzentration von Nucleinsäuren ist 5 fmol/mL. In Kapitel 4 und 5 erweitert die Autorin die Entwicklung des Mikrofliess-Sensors aus Kapitel 3. Das Detektionsformat ist auf ein Array, das für die gleichzeitige Detektion von mehreren Pathogenen benutzt werden kann, angewandt. Eine Methode zum Herstellen eines Arrays-Prototypen ist entwickelt. Ferner, stellte die Autorin verzahnte Mikroelektroden her und benutzte diese um die elektrochemische Detektion der RNA von C. parvum zu ermöglichen. In Kapitel 6 ist die Anwendbarkeit von Liposomen zur Erhöhung von Signalen von Nukleinsäure-Hybridisierungen in Surface Plasmon Resonance Spectroscopy (SPR) untersucht.
KW  - Cryptosporidium
KW  - RNS
KW  - Biosensor
KW  - Nucleinsäure-Sensoren
KW  - RNA
KW  - Cryptosporidium parvum
KW  - Mikrofliess-System
KW  - Liposomen
KW  - Teststreifen
KW  - Nuleic Acids Sensors
KW  - RNA
KW  - Cryptosporidium parvum
KW  - Microfluidic Chip
KW  - Liposomes
KW  - Test-Strip
Y1  - 2001
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-323
ER  - 
TY  - THES
A1  - Ernst, Raffael
T1  - Anuran communities on the cutting edge : Analysing patterns and processes in anthropogenically altered tropical forests - Studies from the Guiana Shield and West Africa
T1  - Anurengemeinschaften auf Messers Schneide: Muster und Prozesse in anthropogen veränderten tropischen Wäldern - Studien vom Guiana Schild und Westafrika
N2  - Summary Timber harvesting is currently the most common commercial utilisation activity in tropical forests. Assessing the effects of logging on different aspects of biodiversity and general ecosystem properties is hence of prime importance if the few remaining areas of intact tropical forest are to be protected effectively and efficiently. Tropical amphibian communities are an appropriate model system for studies on the impacts of human-induced environmental changes on the dynamics of complex biological systems. This thesis elaborates on patterns of diversity changes in tropical forest amphibian communities facing habitat alterations associated with selective logging in two globally important eco-regions (Côte d’Ivoire, Upper Guinea, West Africa and Guyana, the Guiana Shield, northern South America). The thesis is organised along two main themes. After a general introduction, a section on general methodology and an introduction to the model systems studied, the first theme moves from general patterns to underlying processes. A second theme running through both chapters carries from undisturbed systems to disturbed systems. A final section integrates findings and addresses implications for conservation management of anthropogenically altered tropical forests. Several case studies at the species- population and community level are being presented and data on the direct and indirect impacts of anthropogenic habitat alteration on respective organizational levels are provided. A key statement that is stressed on throughout the studies is the fact that common measures of diversity, such as species richness and species-diversity only inadequately reflect processes of diversity change following anthropogenic disturbance. They also fail to describe actual impacts on the dynamics of complex biological systems. It is argued that commonly used measures produce an incoherent and insufficient picture of diversity patterns and the underlying processes that shape these patterns. Thus, an understanding of higher levels of diversity, such as β-diversity and functional diversity (and hence compositional patterns) appears to be the key to effectively mitigating the impacts of human-induced disturbance on amphibian communities. It is shown that the predictability of amphibian community composition depends on the respective level of anthropogenic disturbance imposed on a particular habitat. Hence, human activities that lead to changes in the structure of a forest, such as logging, not only alter simple system descriptors, such as the number of species in a given community, but rather alter the dynamics of the entire system. In this context, functional diversity is shown to be an important aspect underlying the actual mechanism that leads to the observed change of predictability patterns. Functional differences between species, rather than number of species per se appear to be the decisive factor in sustaining desirable ecosystem states and thus in maintaining important ecosystem services. Because biological diversity appears to play a substantial role in ecosystem resilience required to safeguard essential ecosystem functions in the face of environmental change, the thesis calls for a critical revision of common diversity assessments approaches. The studies advocate the reconsideration of the uncritical use of widespread measures and descriptors of biodiversity on grounds of inconsistent patterns found throughout numerous studies, including those presented herein.
N2  - Zusammenfassung Forst- und Holzwirtschaft gehört derzeit zu einer der wichtigsten kommerziellen Nutzungsformen tropischer Wälder. Der Analyse und Untersuchung von direkten und indirekten Auswirkungen von Holzeinschlag auf verschiedene Aspekte biologischer Vielfalt und genereller Ökosystemeigenschaften muß daher eine zentrale Bedeutung eingeräumt werden. Dies trifft im besonderen Maße zu, wenn die verbleibenden noch intakten Regenwaldflächen effizient und auch langfristig effektiv geschützt werden sollen. Tropische Amphibiengemeinschaften haben sich bei der Untersuchung von Auswirkungen anthropogen induzierter Habitatveränderungen auf die Dynamik komplexer biologischer Systeme als geeignetes Modellsystem erwiesen. Die hier vorliegende Arbeit befasst sich mit den Mustern der Diversität und deren Änderung in tropischen Waldamphibiengemeinschaften unter dem Einfluss anthropogener Habitatveränderungen (selektiver Holzeinschlag) in zwei geographisch distinkten Ökoregionen von globaler Bedeutung (Côte d’Ivoire, Oberguinea, West Afrika und Guyana, Guiana Schild, nördliches Südamerika). Die thematische Gliederung der Arbeit folgt zwei unterschiedlichen Organisationssträngen. Der erste Strang leitet, nach einer allgemeinen Einführung und einem Abschnitt zur Methodik und Einführung in die untersuchten Modellsysteme, über, von den generellen Mustern zu den zugrunde liegenden Prozessen. Ein zweiter führt von ungestörten Systemen zu Systemen unter Störungseinfluss. Ein abschließender Abschnitt befasst sich mit den Implikationen für Naturschutzmanagement von anthropogen veränderten tropischen Wäldern. In einer Reihe von Fallstudien auf Art-, Populations- und Gemeinschaftsniveau werden die direkten und indirekten Einflüsse anthropogener Habitatänderungen auf die jeweilige Organisationsebene erörtert. Grundtenor aller vorgestellten Untersuchungen ist die Tatsache, dass herkömmliche Diversitätsmaße, wie etwa Artenreichtum und Artendiversität die in Zusammenhang mit anthropogenen Störungen auftretenden Veränderungen von Diversitätsmustern nur unzureichend erklären. Diese Maße erscheinen ebenfalls ungeeignet für die Beschreibung des Einflusses auf die Dynamik komplexer biologischer Systeme. Herkömmlich verwendete Diversitätsindizes generieren ein inkohärentes und unzureichendes Bild tatsächlicher Diversitätsmuster und der zugrunde liegenden Prozesse, die diese Muster formen. Das Verständnis höherer Ebenen der Diversität, wie etwa β-Diversität oder funktionale Diversität (und somit Muster der Artzusammensetzung) erscheint essentiell für die Minimierung des Einflusses von anthropogen induzierten Störungen auf Amphibiengemeinschaften und könnte somit zu einer effektiven Schadensbegrenzung beitragen. In den vorgestellten Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass die Vorhersagbarkeit der Zusammensetzung einer gegebenen Amphibiengemeinschaft unmittelbar vom Störungsgrad des jeweiligen Systems abhängt. Menschliche Aktivitäten, die zu strukturellen Änderungen von Waldssystemen führen, wie etwa kommerzieller Holzeinschlag, führen nicht nur zu Änderungen einfacher Systemdeskriptoren, wie der Anzahl der Arten innerhalb einer Gemeinschaft, vielmehr beeinflussen sie die Dynamik des Gesamtsystems. In diesem Zusammenhang erwiesen sich funktionale Diversitätskomponenten als äußerst wichtige determinierende Faktoren für die beobachteten Vorhersagbarkeitsmuster und deren Veränderung. Funktionale Unterschiede und nicht Artenzahl per se scheinen demnach für den Erhalt zu bevorzugender Ökossystemzustände ausschlaggebend zu sein. Der Erhalt dieser funktionalen Merkmalsdiversität trägt unmittelbar zum Erhalt wichtiger ökosystemarer Leistungen bei. Da anzunehmen ist, dass biologischer Diversität eine maßgebliche Rolle in Bezug auf die Belastbarkeit und Elastizität von Ökosystemen zukommt (essentielle Eigenschaften, die das langfristige Funktionieren von Ökosystemen unter Störungseinfluss gewährleisten), unterstreichen die Ergebnisse der hier vorliegenden Arbeit die Notwendigkeit einer kritischen Revision traditioneller Ansätze der Diversitätserfassung.
KW  - Tropischer Regenwald
KW  - Westafrika
KW  - Lurche
KW  - Ökologie
KW  - anthropogene Störungen
KW  - Amphibiengemeinschaften
KW  - Vorhersagbarkeitsmuster
KW  - Naturschutz
KW  - Afro- Neotropen
KW  - anthropogenic disturbance
KW  - amphibian communities
KW  - predictabilitiy patterns
KW  - conservation
KW  - Afro- Neotropics
Y1  - 2006
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-18373
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Erbelding-Denk, Claudia
A1  - Schroder, Johannes H.
A1  - Schartl, Manfred
A1  - Nanda, Indrajit
A1  - Schmid, Michael
A1  - Epplen, Jörg T.
T1  - Male polymorphism in Limia perugiae (Pisces: Poeciliidae)
N2  - The male-polymorphic poeciliid fish, Limia perugiae, a small teleostean endemic to the southeast of the Caribbean island Hispafiola, consists of three male size morphs with uniform females. Large males differentiate at a size va:rying between 25 and 38 mm; intermediate males, between 21 and 25 mm. Under competition, !arge males exhibit an elaborate courtship display, whereas small males show only a sneak-chase behavior. Intermediate males adapt their tactics to the respective competitors. However, all malemorphs can switch from courtship display to sneak-chase behavior. In large mating groups with four males of different size and five or six virgin females, large dominant a-males as weil as small subordinate \(\delta\)-males did not produce any offspring. Unexpectedly, all progeny were sired exclusively by the intemediate subordinate ß- and \(\gamma\)-males. Breeding experiments with the three male morphs can best be explained by a model of Y -linked genes for small and !arge size which are both suspended by the activity of an autosomal recessive repressor responsible for the development of intermediate males. The dominant allele of the recessive repressor, in either its homoorits heterozygous state, activates the Y-chromosomal genes for !arge or small size, respectively. Accordingly, intermediate males may produce male offspring of all size classes, depending on the presence of either the Y-linked gene or the autosomal repressor.
KW  - Physiologische Chemie
KW  - Poeciliid fish
KW  - male size polymorphism
KW  - reproductive success
Y1  - 1994
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-61573
ER  - 
TY  - CHAP
A1  - Epplen, J. T.
A1  - Ammer, H.
A1  - Epplen, C.
A1  - Kammerbauer, C.
A1  - Mitreiter, R.
A1  - Roewer, L.
A1  - Schwaiger, W.
A1  - Steimle, V.
A1  - Zischler, H.
A1  - Albert, E.
A1  - Andreas, A.
A1  - Beyermann, B.
A1  - Meyer, W.
A1  - Buitkamp, J.
A1  - Nanda, I.
A1  - Nürnberg, P.
A1  - Pena, S. D. J.
A1  - Pöche, H.
A1  - Sprecher, W.
A1  - Schartl, Manfred
A1  - Weising, K.
A1  - Yassouridis, A.
T1  - Oligonucleotide fingerprinting using simple repeat motifs: a convenient, ubiquitously applicable method to detect hypervariability for multiple purposes
N2  - A panel of simple repetitive oligonucleotide probes has been designed and tested for multilocus DNA fingerprinting in some 200 fungal, plant and animal species as well as man. To date at least one of the probes has been found to be informative in each species. The human genome, however, has been the major target of many fingerprintins studies. Using the probe (CAC)5 or (GTG)5, individualization of all humans is possible except for monozygotic twins. Paternity analyses are now perfonned on a routine basis by the use of multilocus fingerprints, inctuding also cases of deficiency, i.e. where one of the parents is not available for analysis. In forensie science stain analysis is feasible in all tissue remains containing nuc)eated cells. Depending on the degree of DNA degradation a variety of oligonucleotides are informative, and they have been proven useful in actual case work. Advantages in comparison to other methods including enzymatic DNA amplification techniques (PCR) are evident. Fingerprint patterns of tumors may be changed due to the gain or loss of chromosomes and/or intrachromosomal deletion and amplification events. Locus-specific probes were isolated from the human (CAC)5/( GTG)5 fingerprint with a varying degree of informativeness (monomorphic versus truly hypervariable markers). The feasibility of three different approaches. for the isolation of hypervariable mono-locus probes was evaluated. Finally, one particular mixed simple (gt)n(ga)m repeat locus in the second intron of the HLA-DRB genes has been scrutinized to allow comparison of the extent of exon-encoded (protein-) polymorphisms versus intronie bypervariability of simple repeats: adjacent to a single gene sequence (e.g. HLA-DRB1*0401) many different length alleles were found. Group-specific structures of basic repeats were identified within the evolutionarily related DRB alleles. As a further application it is suggested here that due to the ubiquitous interspersion of their targets, short probes for simple repeat sequences are especially useful tools for ordering genomic cosmid, yeast artificial chromosome and phage banks.
KW  - DNS
KW  - Fingerprint-Verfahren
Y1  - 1991
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-86371
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Engstler, Markus
A1  - Beneke, Tom
T1  - Gene editing and scalable functional genomic screening in Leishmania species using the CRISPR/Cas9 cytosine base editor toolbox LeishBASEedit
JF  - eLife
N2  - CRISPR/Cas9 gene editing has revolutionised loss-of-function experiments in Leishmania, the causative agent of leishmaniasis. As Leishmania lack a functional non-homologous DNA end joining pathway however, obtaining null mutants typically requires additional donor DNA, selection of drug resistance-associated edits or time-consuming isolation of clones. Genome-wide loss-of-function screens across different conditions and across multiple Leishmania species are therefore unfeasible at present. Here, we report a CRISPR/Cas9 cytosine base editor (CBE) toolbox that overcomes these limitations. We employed CBEs in Leishmania to introduce STOP codons by converting cytosine into thymine and created http://www.leishbaseedit.net/ for CBE primer design in kinetoplastids. Through reporter assays and by targeting single- and multi-copy genes in L. mexicana, L. major, L. donovani, and L. infantum, we demonstrate how this tool can efficiently generate functional null mutants by expressing just one single-guide RNA, reaching up to 100% editing rate in non-clonal populations. We then generated a Leishmania-optimised CBE and successfully targeted an essential gene in a plasmid library delivered loss-of-function screen in L. mexicana. Since our method does not require DNA double-strand breaks, homologous recombination, donor DNA, or isolation of clones, we believe that this enables for the first time functional genetic screens in Leishmania via delivery of plasmid libraries.
KW  - CRISPR/Cas9
KW  - Leishmania
KW  - cytosine base editor (CBE) toolbox
KW  - gene editing
KW  - scalable functional genomic screening
KW  - LeishBASEedit
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-350002
VL  - 12
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Englmeier, Jana
A1  - von Hoermann, Christian
A1  - Rieker, Daniel
A1  - Benbow, Marc Eric
A1  - Benjamin, Caryl
A1  - Fricke, Ute
A1  - Ganuza, Cristina
A1  - Haensel, Maria
A1  - Lackner, Tomáš
A1  - Mitesser, Oliver
A1  - Redlich, Sarah
A1  - Riebl, Rebekka
A1  - Rojas-Botero, Sandra
A1  - Rummler, Thomas
A1  - Salamon, Jörg-Alfred
A1  - Sommer, David
A1  - Steffan-Dewenter, Ingolf
A1  - Tobisch, Cynthia
A1  - Uhler, Johannes
A1  - Uphus, Lars
A1  - Zhang, Jie
A1  - Müller, Jörg
T1  - Dung-visiting beetle diversity is mainly affected by land use, while community specialization is driven by climate
JF  - Ecology and Evolution
N2  - Dung beetles are important actors in the self-regulation of ecosystems by driving nutrient cycling, bioturbation, and pest suppression. Urbanization and the sprawl of agricultural areas, however, destroy natural habitats and may threaten dung beetle diversity. In addition, climate change may cause shifts in geographical distribution and community composition. We used a space-for-time approach to test the effects of land use and climate on α-diversity, local community specialization (H\(_2\)′) on dung resources, and γ-diversity of dung-visiting beetles. For this, we used pitfall traps baited with four different dung types at 115 study sites, distributed over a spatial extent of 300 km × 300 km and 1000 m in elevation. Study sites were established in four local land-use types: forests, grasslands, arable sites, and settlements, embedded in near-natural, agricultural, or urban landscapes. Our results show that abundance and species density of dung-visiting beetles were negatively affected by agricultural land use at both spatial scales, whereas γ-diversity at the local scale was negatively affected by settlements and on a landscape scale equally by agricultural and urban land use. Increasing precipitation diminished dung-visiting beetle abundance, and higher temperatures reduced community specialization on dung types and γ-diversity. These results indicate that intensive land use and high temperatures may cause a loss in dung-visiting beetle diversity and alter community networks. A decrease in dung-visiting beetle diversity may disturb decomposition processes at both local and landscape scales and alter ecosystem functioning, which may lead to drastic ecological and economic damage.
KW  - coleoptera
KW  - coprophagous beetles
KW  - decomposition
KW  - global change
KW  - hill numbers
KW  - network analysis
Y1  - 2022
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-312846
SN  - 2045-7758
VL  - 12
IS  - 10
ER  - 
TY  - JOUR
A1  - Englmeier, Jana
A1  - Mitesser, Oliver
A1  - Benbow, M. Eric
A1  - Hothorn, Torsten
A1  - von Hoermann, Christian
A1  - Benjamin, Caryl
A1  - Fricke, Ute
A1  - Ganuza, Cristina
A1  - Haensel, Maria
A1  - Redlich, Sarah
A1  - Riebl, Rebekka
A1  - Rojas Botero, Sandra
A1  - Rummler, Thomas
A1  - Steffan-Dewenter, Ingolf
A1  - Stengel, Elisa
A1  - Tobisch, Cynthia
A1  - Uhler, Johannes
A1  - Uphus, Lars
A1  - Zhang, Jie
A1  - Müller, Jörg
T1  - Diverse effects of climate, land use, and insects on dung and carrion decomposition
JF  - Ecosystems
N2  - Land-use intensification and climate change threaten ecosystem functions. A fundamental, yet often overlooked, function is decomposition of necromass. The direct and indirect anthropogenic effects on decomposition, however, are poorly understood. We measured decomposition of two contrasting types of necromass, rat carrion and bison dung, on 179 study sites in Central Europe across an elevational climate gradient of 168–1122 m a.s.l. and within both local and regional land uses. Local land-use types included forest, grassland, arable fields, and settlements and were embedded in three regional land-use types (near-natural, agricultural, and urban). The effects of insects on decomposition were quantified by experimental exclusion, while controlling for removal by vertebrates. We used generalized additive mixed models to evaluate dung weight loss and carrion decay rate along elevation and across regional and local land-use types. We observed a unimodal relationship of dung decomposition with elevation, where greatest weight loss occurred between 600 and 700 m, but no effects of local temperature, land use, or insects. In contrast to dung, carrion decomposition was continuously faster with both increasing elevation and local temperature. Carrion reached the final decomposition stage six days earlier when insect access was allowed, and this did not depend on land-use effect. Our experiment identified different major drivers of decomposition on each necromass form. The results show that dung and carrion decomposition are rather robust to local and regional land use, but future climate change and decline of insects could alter decomposition processes and the self-regulation of ecosystems.
KW  - decay
KW  - ecosystem function
KW  - global change
KW  - land-use intensification
KW  - necrobiome
KW  - urbanization
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-325064
SN  - 1432-9840
VL  - 26
IS  - 2
ER  - 
TY  - THES
A1  - Englmeier, Jana
T1  - Consequences of climate change and land-use intensification for decomposer communities and decomposition processes
T1  - Folgen von Klimawandel und intensiver Landnutzung für Zersetzergemeinschaften und Abbauprozesse
N2  - The increase in intensively used areas and climate change are direct and indirect consequences of anthropogenic actions, caused by a growing population and increasing greenhouse gas emissions. The number of research studies, investigating the effects of land use and climate change on ecosystems, including flora, fauna, and ecosystem services, is steadily growing. This thesis contributes to this research area by investigating land-use and climate effects on decomposer communities (arthropods and microbes) and the ecosystem service ‘decomposition of dead material’.
Chapter II deals with consequences of intensified land use and climate change for the ecosystem service ‘decomposition of dead organic material’ (necromass). Considering the severe decline in insects, we experimentally excluded insects from half of the study objects. The decomposition of both dung and carrion was robust to land-use changes. Dung decomposition, moreover, was unaffected by temperature and the presence/ absence of insects. Along the altitudinal gradient, however, highest dung decomposition was observed at medium elevation between 600 and 700 m above sea level (although insignificant). As a consequence, we assume that at this elevation there is an ideal precipitation:temperature ratio for decomposing organisms, such as earthworms or collembolans. Carrion decomposition was accelerated by increasing elevation and by the presence of insects, indicating that increasing variability in climate and an ongoing decline in insects could modify decomposition processes and consequently natural nutrient cycles. Moreover, we show that different types of dead organic material respond differently to environmental factors and should be treated separately in future studies. 
In Chapter III, we investigated land-use and climate effects on dung-visiting beetles and their resource specialization. Here, all beetles that are preferentially found on dung, carrion or other rotten material were included. Both α- and γ-diversity were strongly reduced in agricultural and urban areas. High precipitation reduced dung-visiting beetle abundance, whereas γ-diversity was lowest in the warmest regions. Resource specialization decreased with increasing temperatures. The results give evidence that land use as well as climate can alter dung-visiting beetle diversity and resource specialization and may hence influence the natural balance of beetle communities and their contribution to the ecosystem service ‘decomposition of dead material’.
The following chapter, Chapter IV, contributes to the findings in Chapter II. Here, carrion decomposition is not only explained by land-use intensity and climate but also by diversity and community composition of two taxonomic groups found on carrion, beetles and bacteria. The results revealed a strong correlation between bacteria diversity and community composition with temperature. Carrion decomposition was to a great extent directed by bacterial community composition and precipitation. The role of beetles was neglectable in carrion decomposition. With this study, I show that microbes, despite their microscopic size, direct carrion decomposition and may not be neglected in future decomposition studies.
In Chapter V a third necromass type is investigated, namely deadwood. The aim was to assess climate and land-use effects on deadwood-inhabiting fungi and bacteria. Main driver for microbial richness (measured as number of OTUs) was climate, including temperature and precipitation. Warmer climates promoted the diversity of bacteria, whereas fungi richness was unaffected by temperature. In turn, fungi richness was lower in urban landscapes compared to near-natural landscapes and bacteria richness was higher on meadows than on forest sites. Fungi were extremely specialized on their host tree, independent of land use and climate. Bacteria specialization, however, was strongly directed by land use and climate. These results underpin previous studies showing that fungi are highly specialized in contrast to bacteria and add new insights into the robustness of fungi specialization to climate and land use.
I summarize that climate as well as intensive land use influence biodiversity. Temperature and precipitation, however, had positive and negative effects on decomposer diversity, while anthropogenic land use had mostly negative effects on the diversity of decomposers.
N2  - Die Zunahme intensiv genutzter Landschaften und der Klimawandel sind direkte und indirekte Folgen menschlichen Handelns, verursacht durch eine wachsende Weltbevölkerung und zunehmende Mengen an Treibhausgasen. Die Zahl der wissenschaftlichen Studien, die sich mit den Veränderungen der Umwelt und den Konsequenzen für Ökosysteme, einschließlich Flora, Fauna und Ökosystemleistungen auseinandersetzen, steigt stetig. Mit dieser Thesis möchte ich meinen Beitrag zu diesem wichtigen und aktuellen Forschungsgebiet leisten. Dazu untersuche ich die Auswirkungen von Landnutzung und Klima auf die Ökosystemleistung „Zersetzung toten organischen Materials“ (Nekromasse) und die Auswirkungen auf die daran beteiligten Arthropoden- und Mikrobengemeinschaften.
Kapitel II dieser Thesis setzt sich mit den Konsequenzen von intensiver Landnutzung und Klimawandel für die Ökosystemleistung „Zersetzung toten Materials“ auseinander. Unter Anbetracht des globalen Insektenrückgangs, wurde dieser Aspekt anhand eines Insektenausschluss-Experimentes zusätzlich simuliert. Es stellt sich heraus, dass sowohl der Abbau von Dung als auch von Aas sehr robust gegenüber landschaftlicher Nutzung war. Zudem blieb der Abbau von Dung unberührt von Temperaturänderungen und dem Ausschluss von Insekten. Entlang eines Höhengradienten wurde hingegen ein Trend zu einem unimodalen Muster mit maximaler Zersetzung bei ca. 600-700 m ü.M. beobachtet. Dieser Trend lässt vermuten, dass in dieser Höhe das Verhältnis von Niederschlag und Temperatur ideal für Dung zersetzende Gemeinschaften ist. Aas hingegen wurde in zunehmender Höhe und unter der Beteiligung von Insekten schneller zersetzt, was verdeutlich, dass Klimaänderungen und ein ansteigender Insektenrückgang starke Auswirkungen auf die Zersetzung von Aas und somit auf Nährstoffkreisläufe haben können. Hierbei wurde zudem ersichtlich, dass verschiedene Typen von Nekromasse unterschiedlich auf Umweltparameter reagieren und daher in künftigen Studien und Auswertungen separat betrachtet werden sollten. 
Kapitel III behandelt die Auswirkungen von Landnutzung und Klima auf die Biodiversität und Spezialisierung von Käfergemeinschaften an Dung. Hierbei wurden sämtliche Käfer berücksichtigt, welche vor allem an Dung, Aas oder sonstigem faulenden Material gefunden werden können. Sowohl α- als auch γ-Diversität von diesen Käfern wurde durch Agrarlandschaften und urbane Gebiete stark reduziert. Hohe Niederschlagsmengen wirkten sich negativ auf die Abundanz von Dungkäfern aus, wohingegen die γ-Diversität in warmen Regionen am niedrigsten war. Der Grad der Spezialisierung von Käfergemeinschaften auf verschiedene Dungressourcen nahm mit abnehmenden Temperaturen zu. Aus den Ergebnissen geht hervor, dass sowohl intensive Landnutzung als auch Klimaveränderungen Auswirkungen auf die Diversität und den Spezialisierungsgrad von Käfergemeinschaften an Dung haben können und somit das ökologische Gleichgewicht der Dungkäfergemeinschaften und ihren Ökosystemfunktionen beeinflussen können.
Das darauffolgende Kapitel IV stellt eine Ergänzung zu Kapitel II dar. Hier wird die Zersetzung von Aas nicht nur anhand von Landnutzung und Klima erklärt, sondern auch anhand der α-Diversität und der Artenzusammensetzung von Käfern und Bakterien an Aas diskutiert. Es zeigte sich, dass Abundanz und Artenzusammensetzung der Bakteriengemeinschaft an Aas vor allem von der Temperatur abhingen. Außerdem wurde die Zersetzungsgeschwindigkeit maßgeblich von der Bakteriengemeinschaft und der Niederschlagsmenge bestimmt. Mit dieser Studie konnte ich zeigen, dass Bakterien trotz ihrer mikroskopischen Größe maßgeblich an der Zersetzung von Aas beteiligt sind und diese in Zersetzungsversuchen nicht vernachlässigt werden sollten.
Das letzte Kapitel, Kapitel V, befasst sich mit den Konsequenzen von intensiver Landnutzung und Klimawandel auf mikrobielle Gemeinschaften in Totholz. Untersucht wurden hier sowohl Bakterien- als auch Pilzgemeinschaften. Haupttreiber der Artenvielfalt für beide Gruppen (gemessen als Anzahl an OTUs) war das Klima (Niederschlag und Temperatur). Ein wärmeres Klima kam der Vielfalt von Bakterien zugute, wohingegen die Pilzvielfalt nicht tangiert wurde. Außerdem reagierten Pilze negativ auf urbane Landnutzung, Bakterienvielfalt in Totholz war auf Wiesen jedoch höher als im Wald. Vor allem Pilze zeigten eine sehr starke Bindung zu ihrem Wirtsbaum, welche auch von äußeren Einflüssen wie Landnutzung und Klima nicht beeinflusst werden konnte. Die Spezialisierung von Bakterien hingegen wurde stark von Landnutzung und Klima beeinflusst. Diese Ergebnisse untermauern frühere Studien, die besagen, dass Pilze hoch spezialisiert sind und geben neue Erkenntnisse zur Robustheit der Spezialisierung gegenüber Landnutzungsintensität und Klima.
Zusammenfassend kann ich sagen, dass sowohl Klima als auch Landnutzung Auswirkungen auf die Biodiversität haben. Während Temperatur und Niederschlag jedoch positive so wie negative Effekte hatten, wirkte sich anthropogene Landnutzung überwiegend negativ auf die Diversität von Zersetzergemeinschaften aus.
KW  - Mikroorganismus
KW  - decomposition
KW  - Klimaänderung
KW  - Zersetzungsprozess
KW  - microbes
KW  - dead organic material
KW  - Mikroben
Y1  - 2024
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-313994
ER  - 
TY  - THES
A1  - Englberger, Eva
T1  - Gene regulation in hearts of Hey-mutant mouse embryos and monitoring of sub-cellular Hey1 distribution
T1  - Genregulation in Herzen Hey-mutierter Mausembryonen und Darstellung der sub-zellulären Verteilung von Hey1
N2  - Hey-mutant mouse hearts at embryonic day E14.5 were shown to react to the knock out of Hey2 with several up-regualted genes. This up-regulation is due to the lack of Hey2 and cannot be explained by the structural changes in heart morphology as shown using control animals. Part of the gene regulation was further validated using in situ hybridization. Hey1 was located to the nucleus in immunofluorescence experiments. However, experiments on protein level showed also amount of Hey1 within the cytoplasm. The nuclear localization of Hey1 was unchanged during all cell cycle phases as well as when CaMKII was co-expressed or other cellular pathways were inhibited or stimulated. Hey1 does not seem to interact with the nuclear transport proteins importin-alpha and -beta, therefore it still needs to be elucidated how Hey1 is transported into the nucleus.
N2  - Am Embryonaltag 14,5 zeigten Herzproben von Hey2-KO-Mäusen eine deutliche Hochregulation mehrerer Gene, die auf das Fehlen von Hey2 zurückzuführen ist, da Kontroll-Tiere gezeigt haben, dass die morphologischen Veränderungen in der Herzstruktur keinen Einfluss auf die Genregulation haben. Vereinzelt wurden die regulierten Gene noch mittels in situ Hybridisierung weiter verdeutlicht. In Immunfloureszenzexperimenten wurde Hey1 im Zellkern lokalisiert. Auf Proteinebene zeigte sich allerdings auch ein Vorhandensein von Hey1 im Cytoplasma der Zellen. Die Kernlokalisaiton von Hey1 veränderte sich während des gesamten Zellzykluses nicht und wurde auch nicht durch die Co-Expression von CaMKII beeinflusst oder die Inhibition oder Stimulation anderer Signalwege in der Zelle. Hey1 scheint nicht mit den Kerntransportproteinen Importin-alpha und -beta zu interagieren, so dass weiterhin nach einem Kernimport-System für Hey1 gesucht werden muss.
KW  - Maus
KW  - Herz
KW  - Embryonalentwicklung
KW  - Genregulation
KW  - Herzentwicklung
KW  - Kerntransport
KW  - Hey
KW  - heart development
KW  - nuclear transport
Y1  - 2012
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-73395
ER  -