TY  - THES
A1  - Wenzel, Frank
T1  - Smell and repel: Resin based defense mechanisms and interactions between Australian ants and stingless bees
N2  - Bees are subject to permanent threat from predators such as ants. Their nests with large quantities of brood, pollen and honey represent lucrative targets for attacks whereas foragers have to face rivalry at food sources. This thesis focused on the role of stingless bees as third party interactor on ant-aphid-associations as well as on the predatory potential represented by ants and defense mechanisms against this threat. Regular observations of an aphid infested Podocarpus for approaching stingless bees yielded no results. Another aim of this thesis was the observation of foraging habits of four native and one introduced ant species for assessment of their predatory potential to stingless bees. All species turned out to be dietary balanced generalists with one mostly carnivorous species and four species predominantly collecting nectar roughly according to optimal foraging theory. Two of the species monitored, Rhytidoponera metallica and Iridomyrmex rufoniger were considered potential nest robbers. As the name implies, stingless bees lack the powerful weapon of their distant relatives; hence they specialized on other defense strategies. Resin is an important, multipurpose resource for stingless bees that is used as material for nest construction, antibiotic and for defensive means. For the latter purpose highly viscous resin is either directly used to stick down aggressors or its terpenic compounds are included in the bees cuticular surface. In a feeding choice experiment, three ant species were confronted with the choice between two native bee species - Tetragonula carbonaria and Austroplebeia australis - with different cuticular profiles and resin collection habits. Two of the ant species, especially the introduced Tetramorium bicarinatum did not show any preferences. The carnivorous R. metallica predominantly took the less resinous A. australis as prey. The reluctance towards T. carbonaria disappeared when the resinous compounds on its cuticle had been washed off with hexane. To test whether the repulsive reactions were related to the stickiness of the resinous surface or to chemical substances, hexane extracts of bees’ cuticles, propolis and three natural tree resins were prepared. In the following assay responses of ants towards extract treated surfaces were observed. Except for one of the resin extracts, all tested substances had repellent effects to the ants. Efficacy varied with the type of extract and species. Especially to the introduced T. bicarinatum the cuticular extract had no effect. GCMS-analyses showed that some of the resinous compounds were also found in the cuticular profile of T. carbonaria which featured reasonable analogies to the resin of Corymbia torelliana that is highly attractive for stingless bees. The results showed that repellent effects were only partially related to the sticky quality of resin but were rather caused by chemical substances, presumably sesqui- and diterpenes. Despite its efficacy this defense strategy only provides short time repellent effects sufficient for escape and warning of nest mates to initiate further preventive measures.
N2  - Bienen sind permanent Gefahren ausgesetzt, ihre Nester voll Brut, Pollen und Honig bieten ein ertragreiches Ziel für Räuber und auch bei der Nahrungssuche droht Konkurrenz an den Futterquellen, beispielsweise durch Ameisen. Ziel dieser Arbeit war es zu untersuchen, welche Rolle stachellose Bienen in Australien als dritter Interaktionspartner an Ameisen-Blattlaus-Assoziationen einnehmen, welcher Bedrohung sie durch räuberische Ameisen ausgesetzt sind und wie sie sich gegen diese verteidigen. Regelmäßige Beobachtungen einer von Blattläusen befallenen Steineibe auf Besuche von stachellosen Bienen blieben erfolglos, es wurden keine Anflüge erfasst. Ein weiterer Fokus dieser Arbeit lag auf der Untersuchung des Nahrungseintrags von vier heimischen, sowie einer eingeschleppten Ameisenart zur Erfassung des räuberischen Potenzials gegenüber stachellosen Bienen. Alle Ameisenarten stellten sich als Generalisten mit ausgewogenem Nahrungseintrag heraus. Eine der Arten ernährte sich hauptsächlich räuberisch, während der Eintrag von Nektar für vier Arten die Hauptressource darstellte und annäherungsweise gemäß der „optimal foraging theory“ erfolgte. Zwei der untersuchten Arten, Rhytidoponera metallica und Iridomyrmex rufoniger, wurden als potenzielle Nesträuber eingestuft. Stachellose Bienen können sich nicht durch Stiche verteidigen, sie nutzen daher andere Strategien. Pflanzenharz stellt für Bienen eine vielseitige Ressource dar, welche als Baumaterial, Desinfiziens und auch zur Verteidigung eingesetzt wird. Das Harz wird entweder in zähflüssiger Form dazu verwendet, um Angreifer zu verkleben oder die darin enthaltenen Terpene gelangen in Bestandteilen auf die Oberfläche der Bienen. In einem Futterwahl-Experiment wurden Tetragonula carbonaria und Austroplebeia australis, zwei heimische Bienenarten mit unterschiedlichen Harzsammel-Gewohnheiten und Oberflächenprofilen, drei Ameisenarten als Beute vorgelegt. Während zwei der Ameisenarten, insbesondere die eingeführte Tetramorium bicarinatum, keinerlei Präferenzen zeigte, entschieden sich die karnivoren R. metallica vorrangig für A. australis, deren Oberflächenprofil weniger Harzkomponenten aufwies. Wurden die Oberflächenbestandteile von T. carbonaria durch Waschen mit Hexan entfernt, verschwand auch die Zurückhaltung der Räuber. Um zu untersuchen ob diese Abwehrreaktion durch die Klebrigkeit der Oberfläche oder durch chemische Substanzen verursacht wurde, wurden Hexan-Extrakte der Bienenoberflächen sowie von drei Baumharzen und Nestmaterial angefertigt. Die nachfolgenden Untersuchungen richteten sich daraufhin auf die Beobachtung der Reaktion von Ameisen bei Kontakt mit Extrakt-behandelten Oberflächen. Bis auf einen der Harzextrakte zeigten alle untersuchten Substanzen unterschiedlich stark abstoßende Effekte auf Ameisen. Die eingeführte T. bicarinatum wurde jedoch nicht durch Bienenextrakt in ihrem Verhalten beeinflusst. Eine GCMS-Analyse ergab, dass einige der Harzsubstanzen auch im Oberflächenprofil von T. carbonaria zu finden waren, welches vor allem Übereinstimmungen mit dem Harz von Corymbia torelliana aufwies, einer Pflanze deren Harz für Bienen besonders attraktiv ist. Es zeigte sich, dass nicht nur die Klebrigkeit, sondern auch chemische Substanzen, vermutlich Sesqui- und Diterpene, für abstoßende Effekte verantwortlich sind. Trotz der Effektivität dieses Mechanismus sorgt er nur für eine kurzzeitige Abwehrreaktion, ermöglicht jedoch die Gelegenheit zur Flucht und Warnung von Nestgenossen, sowie zur Einleitung weiterer Gegenwehr.
KW  - Stachellose Biene
KW  - Biene
KW  - Tierökologie
KW  - Verhaltensforschung
KW  - Ameisen
KW  - Interaktion
KW  - Abwehr
KW  - Verteidigung
KW  - Trophobiose
KW  - Nahrungserwerb
KW  - stingless bees
KW  - ants
KW  - interaction
KW  - resin
KW  - defense
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-65960
ER  - 
TY  - THES
A1  - Fetting, Doreen [verh: Korb]
T1  - Novel Cav1.2 and PMCA4b interacting PDZ domain containing proteins
T1  - Neue PDZ-Domain Protein-Interaktionspartner von Cav1.2 und PMCA4b
N2  - The voltage –gated calcium channel, Cav1.2, and the plasma membrane calcium ATPase, PMCA4b, play important roles in excitable and non-excitable cells. The central function of Cav1.2 is to regulate the calcium entry into cells upon depolarization, while PMCA4b is responsible for calcium extrusion and has an influence on cellular calcium homeostasis. Both proteins control fundamental functions in the heart and brain, but the specific functions and the precise mechanisms are still investigated. In order to identify new interaction partners that may regulate the activities of the Cav1.2 and the PMCA4b, we used three independent assays and co-localization studies. The assays, which were used are PDZ domain arrays (testing 124 different PDZ domains), GST pull-downs, and conventional immunoprecipitation assays. In the PDZ arrays, strongest interactions with Cav1.2 and PMCA4b were found for the PDZ domains of MAST-205, MAGI-1, MAGI-2, MAGI-3, and ZO-1. Additionally, we established interactions between Cav1.2 and the PDZ domains of NHERF1/2, Mint-2, and CASK. PMCA4b was observed to interact with Mint-2, and its interactions with Chapsyn-110 and CASK were confirmed. Furthermore, we validated interaction of Cav1.2 and PMCA4b with NHERF1, CASK, MAST-205 and MAGI-3 via immunoprecipitation. We also demonstrated direct interaction of the C-terminus of Cav1.2 and the PDZ domain of nNOS. We assumed that nNOS overexpression would reduce Ca2+ influx through Cav1.2. To address this question, we measured Ca2+ currents in stably transfected HEK 293 cells expressing the Cav1.2 (α1b and β2a subunit of the smooth muscle L-type calcium channel) and nNOS. It has been shown that NO modulates ion channel activity by nitrosylation of sulfhydryl groups on the channel protein. So we propose that the interaction between the C-terminus of Cav1.2 and the PDZ domain of nNOS inhibits the currents by an S-nitrosylation of the channel protein. All these interactions connect both proteins to signaling networks involved in signal transmission, cell adhesion, and apoptosis, which may help provide new hints about the physiological functions of Cav1.2 and PMCA4b in intra- and intercellular signaling.
N2  - Der spannungsabhängige Calcium-Kanal, Cav1.2, und die Plasmamembran Calcium ATPase, PMCA4b, spielen eine wichtige Rolle in erregbaren und nicht-erregbaren Zellen. Der Cav1.2 Kanal reguliert den Calciumeintritt in die Zelle nach einer Depolarisation, während die PMCA4b für den Calciumausstrom und für die Calcium-Homöostase verantwortlich ist. Beide Proteine haben einen grossen Einfluss auf die Funktionen von Herz und Gehirn, aber die genauen Aufgaben und spezifischen Mechanismen, sind noch nicht geklärt. In dieser Arbeit benutzten wir drei unabhängige Assays und Kolokalisationen, um Interaktionspartner von Cav1.2 und PMCA4b zu identifizieren, welche möglicherweise die Aktivitäten von Cav1.2 und PMCA4b regulieren. Die Assays, die wir benutzten waren PDZ Domain Arrays (getestet wurden 124 unterschiedliche PDZ Domänen), GST Pull Downs und konventionelle Immunopräzipitationen. Die Ergebnisse des PDZ Arrays zeigten, dass die PDZ Liganden Cav1.2 und PMCA4b stark mit den PDZ Domänen von MAST-205, MAGI-1, MAGI-2, MAGI-3 und ZO-1 interagierten. Zusätzlich, konnten wir Interaktionen zwischen Cav1.2 und den PDZ Domänen von NHERF1/2, Mint-2 und CASK nachweisen. Es wurde beobachtet, dass PMCA4b mit dem PDZ Protein Mint-2 ein starkes Signal auf der Membran zeigte. Andere Interaktionen von PMCA4b und PDZ Proteinen, konnten durch unseren PDZ Domain Array bestätigt werden (z.B. Chapsyn-110 und CASK). Weiterhin untersuchten wir die Interaktionspartner (NHERF1, CASK, MAST-205 und MAGI-3) von Cav1.2 und PMCA4b durch Immunopräzipitationen genauer. Ein sehr interessantes PDZ Protein, welches wir durch alle drei unabhängigen Assays bestätigen konnten, war nNOS. Schuh et al. konnte schon 2001 zeigen, dass die PDZ Domäne von nNOS mit der PMCA4b interagiert. In der vorliegenden Arbeit konnten wir eine direkte Interaktion des C-terminus von Cav1.2 und dem PDZ Protein nNOS nachweisen. Wir fomulierten eine Hypothese, die lautete, dass eine nNOS Überexpression den Calcium-Einstrom durch den Cav1.2 Kanal reduziert. Um diese Hypothese zu bestätigen wurden Calcium-Ströme in stabil transfizierten HEK 293 Zellen gemessen. Diese HEK 293 Zellen waren stabil transfiziert mit der α1b und β2a Untereinheit des L-type Calcium Kanals und mit nNOS. Es konnte in anderen Studien gezeigt werden, dass NO die Ionenkanal-Aktivität durch Nitrosylierung von Sulfhydryl-Gruppen an den Kanal-Proteinen moduliert. Wir denken, dass die Interaktion zwischen dem C-terminus von Cav1.2 und dem PDZ Protein nNOS, die Calcium-Ströme durch eine S-Nitrosylierung von Cav1.2 inhibiert. Durch all diese Interaktionen wird klar, dass Cav1.2 und PMCA4b eine wichtige Rolle spielen im signalen Netzwerk, in der zellulären Erregung, in Zelladhäsion und Apoptose. Und das wiederum gibt Aufschluss über die physiologischen Funktionen von Cav1.2 und PMCA4b in intra- und interzellulären Signalen.
KW  - Calciumkanal
KW  - Calcium-ATPasen
KW  - Interaktion
KW  - Proteine
KW  - Protein-Interaktionspartner
KW  - CaV1.2 und PMCA4b
KW  - PDZ-Domain
KW  - interacting PDZ domain
KW  - Cav1.2 and PMCA4b
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-66440
ER  -