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
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TY  - THES
A1  - Ng, Eva Yee Wah
T1  - How did Listeria monocytogenes become pathogenic?
T1  - Wie wurde Listeria monocytogenes pathogen ?
N2  - Listeriae are Gram positive, facultative, saprophytic bacteria capable of causing opportunistic infections in humans and animals. This thesis presents three separate lines of inquiries that can lead to the eventual convergence of a global view of Listeria as pathogen in the light of evolution, genomics, and function. First, we undertook to resolve the phylogeny of the genus Listeria with the goal of ascertaining insights into the evolution of pathogenic capability of its members. The phylogeny of Listeriae had not yet been clearly resolved due to a scarcity of phylogenetically informative characters within the 16S and 23S rRNA molecules. The genus Listeria contains six species: L. monocytogenes, L. ivanovii, L. innocua, L. seeligeri, L. welshimeri, and L. grayi; of these, L. monocytogenes and L. ivanovii are pathogenic. Pathogenicity is enabled by a 10-15Kb virulence gene cluster found in L. seeligeri, L. monocytogenes and L. ivanovii. The genetic contents of the virulence gene cluster loci, as well as some virulence-associated internalin loci were compared among the six species. Phylogenetic analysis based on a data set of nucleic acid sequences from prs, ldh, vclA, vclB, iap, 16S and 23S rRNA genes identified L. grayi as the ancestral branch of the genus. This is consistent with previous 16S and 23S rRNA findings. The remainder 5 species formed two groupings. One lineage represents L. monocytogenes and L. innocua, while the other contains L. welshimeri, L. ivanovii and L. seeligeri, with L. welshimeri forming the deepest branch within this group. Deletion breakpoints of the virulence gene cluster within L. innocua and L. welshimeri support the proposed tree. This implies that the virulence gene cluster was present in the common ancestor of L. monocytogenes, L. innocua, L. ivanovii, L. seeligeri and L. welshimeri; and that pathogenic capability has been lost in two separate events represented by L. innocua and L. welshimeri. Second, we attempted to reconstitute L. innocua of its deleted virulence gene cluster, in its original chromosomal location, from the L. monocytogenes 12 Kb virulence gene cluster. This turned out particularly difficult because of the limits of genetic tools presently available for the organism. The reconstitution was partially successful. The methods and approaches are presented, and all the components necessary to complete the constructs are at hand for both L. innocua and the parallel, positive control of L. monocytogenes mutant deleted of its virulence gene cluster. Third, the sequencing of the entire genome of L. monocytogenes EGDe was undertaken as part of an EU Consortium. Our lab was responsible for 10 per cent of the labor intensive gap-closure and annotation efforts, which I helped coordinate. General information and comparisons with sister species L. innocua and a close Gram positive relative Bacillus subtilis are presented in context. The areas I personally investigated, namely, sigma factors and stationary phase functions, are also presented. L. monocytogenes and L. innocua both possess surprisingly few sigma factors: SigA, SigB, SigH, SigL, and an extra-cytoplasmic function type sigma factor (SigECF). The stationary phase genes of L. monocytogenes is compared to the well-studied, complex, stationary phase networks of B. subtilis. This showed that while genetic competence functions may be operative in unknown circumstances, non-sporulating Listeria opted for very different approaches of regulation from B. subtilis. There is virtually no overlap of known, stationary phase genes between Listeria and Gram negative model organism E. coli.
N2  - Listerien sind Gram-positive, fakultativ intrazelluläre, saprophytische Bakterien, die in der Lage sind, bei Mensch und Tier opportunistische Infektionen hervorzurufen. Die vorliegende Arbeit veranschaulicht drei unterschiedliche Versuchsansätze, die schließlich hinsichtlich Evolution, Genom- und Funktionsanalysen zur Konvergenz der globalen Sichtweise von Listeria als pathogener Mikroorganismus führen können. Zunächst wurden phylogenetische Analysen durchgeführt, die einen Einblick in die Evolution des pathogenen Potentials von Mitgliedern der Gattung Listeria geben sollten. Aufgrund mangelnder phylogenetischer Informationen bezüglich der 16S und 23S rRNAs war eine genaue phylogenetische Entschlüsselung der Gattung Listeria jedoch nicht möglich. Die Gattung Listeria umfaßt sechs verschiedene Spezies: L. monocytogenes, L. ivanovii, L. innocua, L. seeligeri, L. welshimeri und L. grayi, wobei L. monocytogenes und L. ivanovii zu den pathogenen Bakterien zählen. Die Pathogenität wird hierbei durch ein 10-15 kb großes Virulenzgencluster determiniert, das in L. monocytogenes, L. ivanovii sowie in L. seeligeri vorzufinden ist und neben einigen Virulenz-assoziierten Internalin-Genen zum genetischen Vergleich der sechs verschiedenen Spezies herangezogen wurde. Die im Rahmen der phylogenetischen Analysen untersuchten Nukleinsäuresequenzen der Gene prs, ldh, vclA, vclB, iap sowie die der 16S und 23S rRNA-Gene deuteten darauf hin, daß L. grayi dem gemeinsamen Vorläufer der Gattung Listeria am nächsten steht, was mit den bisher verfügbaren 16S und 23S rRNA-Daten übereinstimmt. Die verbleibenden fünf Spezies bilden zwei Gruppen, die sich zum einen aus L. monocytogenes und L. innocua und zum anderen aus L. welshimeri, L. ivanovii und L. seeligeri zusammensetzen. Die Positionen der im Virulenzgencluster von L. innocua und L. welshimeri identifizierten Deletionen bestätigen den hier vorgeschlagenen Stammbaum, was darauf hindeutet, daß im gemeinsamen Vorfahren von L. monocytogenes, L. innocua, L. ivanovii, L. seeligeri und L. welshimeri das Virulenzgencluster vorhanden war und daß das pathogene Potential in L. innocua bzw. in L. welshimeri durch zwei unabhängige Ereignisse verloren ging. Weiterhin wurde versucht, das 12 kb-Virulenzgencluster von L. monocytogenes in der ursprünglichen Lokalisation in das Chromosom der Spezies L. innocua, die eine Deletion des Virulenzgenclusters aufweist, zu integrieren. Dieser Ansatz erwies sich aufgrund der derzeit limitierten Methodik zur genetischen Manipultation dieses Organismus als sehr problematisch und führte bisher nur teilweise zum Erfolg. Die angewandten Strategien zur Klonierung der erforderlichen Konstrukte, die zur Erstellung der beschriebenen L. innocua-Mutante und einer L. monocytogenes-Mutante mit Deletion des Virulenzgenclusters erforderlich sind, werden vorgestellt. Der dritte Schwerpunkt der Arbeit befaßte sich mit der vollständigen Sequenzierung des Genoms von L. monocytogenes EGDe, die im Rahmen eines EU-Konsortiums durchgeführt wurde. Unser Labor war zu 10 Prozent an der Lückenschließung zwischen den Sequenz-Contigs sowie an der Annotierung beteiligt, für deren Koordinierung ich verantwortlich war. Vergleiche der Genomsequenzen von L. monocytogenes, L. innocua und dem verwandten Gram-positiven Bakterium Bacillus subtilis werden vorgestellt, wobei ein besonderer Schwerpunkt auf den Genen für Sigma-Faktoren und Stationärphase-Funktionen liegt. Sowohl L. monocytogenes und L. innocua enthalten mit SigA, SigB, SigH und einem extrazytoplasmatischen Sigma-Faktor, SigECF, überraschend wenige Sigma-Faktoren. Die Stationärphase-Gene von L. monocytogenes werden mit dem gut untersuchten, sehr komplexen Stationärphase-System von B. subtilis verglichen. Dies zeigte, daß, obwohl genetische Kompetenz unter nicht bekannten Umständen eine Rolle spielen könnten, in Listeria völlig unterschiedliche Mechanismen der Genregulation wirksam sind. Es ist keinerlei Überlappung mit den bekannten Stationärphase-Genen des Gram-negativen Modellorganismus Escherichia coli festzustellen.
KW  - Listeria monocytogenes
KW  - Virulenz
KW  - Evolution
KW  - Molekulargenetik
KW  - Pathogenität
KW  - Phylogenic
KW  - Genom
KW  - Listeria
KW  - Evolution von Pathogenen
KW  - Evolution von Virulenz
KW  - Phylogenie von Listeria
KW  - bakterielle Pathogenese
KW  - listeria
KW  - evolution of pathogens
KW  - evolution of virulence
KW  - phylogeny of listeria
KW  - bacterial pathogenesis
Y1  - 2001
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-1752
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TY  - THES
A1  - Lampert, Kathrin P.
T1  - Alternative life history strategies in the West African reed frog, Hyperolius nitidulus
T1  - Alternative Lebenslauf-Strategien beim westafrikanischen Kreideriedfrosch Hyperolius nitidulus
N2  - Distinct juvenile behaviour differences, changes in adult sizes and reproductive capacity and a long reproductive period triggered the working hypothesis of two alternative life-cycle strategies favouring aestivation or immediate reproduction. The hypothesis for the life-cycles of Hyperolius nitidulus that differed from the commonly assumed reproductive strategy for this species was confirmed by the results of this study. Aestivated juveniles start to mature at the beginning of the rainy season and reproduce subsequently. Their tadpoles grow until metamorphosis and either reproduce in this same season, in which case their offspring aestivates (one year - two generations), or they delay reproduction to the following year and aestivate themselves (one year - one generation). Juveniles trying to reproduce as fast as possible will invest in growth and differentiation and show no costly adaptations to aestivation, while juveniles delaying reproduction to the following rainy season will be well adapted to dry season conditions. Indirect evidence for the existence of a second generation was found in all three investigation years: adult size decreased abruptly towards the end of the rainy season, mainly due to the arrival of very small individuals, and clutch size decreased abruptly. Also at the end of the rainy season juveniles had two behavioural types: one hiding on the ground and clearly avoiding direct sunlight and another sitting freely above ground showing higher tolerance towards dry season conditions (high air temperatures and low humidity). Skin morphology differed between the types showing many more purine crystals in a higher order in the dry-season adapted juveniles. The final proof for the existence of a second generation came with the recapture of individuals marked as juveniles when they left the pond. The 45 recaptured frogs definitely came back to the pond to reproduce during the same season in 1999. Second generation frogs (males and females) were significantly smaller than the rest of all adults and egg diameter was reduced. Clutch size did not differ significantly. It was found that females did not discriminate against second generation males when coming to the ponds to reproduce. Second generation males had a similar chance to be found in amplexus as first generation males. Indirect and direct evidence for a second generation matched very well. The sudden size decrease in adults occurred just at the time when the first marked frogs returned. The observation that freshly metamorphosed froglets were able to sit in the sun directly after leaving the water led to the assumption that the decision whether to aestivate or to reproduce already happens during the frogs' larval period. Water chemistry and the influence of light was investigated to look for the factors triggering the decision, but only contaminated water increased the number of juveniles ready for aestivation. Whether the life history polymorphism observed in Hyperolius nitidulus is due to phenotypic plasticity or genetic polymorphism is still not known. Despite this uncertainty, there is no doubt that the optimal combination of different life histories is profitable and may be a reason for the wide range and high local abundance of Hyperolius nitidulus.
N2  - Deutliche Verhaltensunterschiede bei Juvenilen, Veränderungen in der Größe von Adultfröschen, reduzierte Gelegegrößen und eine lange Reproduktionsphase führten zu der Arbeitshypothese von möglicherweise zwei verschiedenen life-history Strategien für Hyperolius nitidulus: Ästivation oder unmittelbare Reproduktion. Die Hypothese der alternativen life-cycles wich vom allgemein angenommenen Lebensverlauf der Frösche ab, wurde aber in dieser Arbeit bestätigt. Ästivierte Jungfrösche entwickeln sich zu Beginn der Regenzeit zu Adulten und reproduzieren sich dann (= erste Generation). Ihre Kaulquappen wachsen entweder bis zur Metamorphose und reproduzieren sich dann in dieser Saison (Sommergeneration), in welchem Fall erst ihre Nachkommen wieder ästivieren (ein Jahr - zwei Generationen) oder sie verschieben ihre Reproduktion auf das nächste Jahr und ästivieren selbst (ein Jahr - eine Generation). Jungfrösche, die sofort versuchen, sich zu reproduzieren, sollten in schnelles Wachstum und Differenzierung investieren und keine teuren Anpassungen an die Ästivation aufweisen, während Jungtiere, die die Reproduktion auf das nächste Jahr verschieben, gut an Trockenzeitbedingungen angepasst sein sollten. Indirekte Hinweise auf eine kurzlebige Sommergeneration (= zweite Generation) gab es in allen Untersuchungsjahren: Die mittlere Adultgröße nahm gegen Ende der Regenzeit abrupt ab, hauptsächlich aufgrund der Ankunft extrem kleiner Tiere, und auch die Gelegegröße ging rapide zurück. Gegen Ende der Regenzeit gab es bei den Jungfröschen außerdem zwei verschiedene Verhaltenstypen: einen, der sich am Boden versteckte und deutlich direkte Sonnenbestrahlung mied und ein anderer, der frei an Grashalmen über dem Boden saß und höhere Toleranz gegenüber Trockenzeitbedingungen (hohe Temperaturen und niedrige Luftfeuchtigkeit) aufwies. Die Hautmorphologie dieser Verhaltenstypen war ebenfalls unterschiedlich. Die trockenadaptierten Tiere hatten mehr Purinkristalle, die außerdem stärker geordnet waren. Der Wiederfang von Tieren, die sich in derselben Regenzeit in der sie als Jungfrösche markiert worden waren, fortpflanzten, war der direkte Beweis für die Existenz Sommergeneration. 45 Frösche kamen 1999 in derselben Saison zurück, um sich zu reproduzieren. Frösche aus der Sommergeneration (=Fortpflanzung in der selben Saison) waren signifikant kleiner als der Rest der Frösche am Tümpel, und der Eidurchmesser von Gelegen von Zweitgenerationsweibchen war reduziert. Gelegegrößen zwischen erster und zweiter Generation waren nicht unterschiedlich. Reproduktionsbereite Weibchen unterschieden nicht zwischen Männchen der ersten und zweiten Generation. Männchen der zweiten Generation hatten daher dieselben Amplexuschancen. Direkte und indirekte Hinweise auf eine zweite Generation passten zeitlich sehr gut zusammen. Die plötzliche Größenreduktion in den Adulten trat genau zu dem Zeitpunkt auf, zu dem die ersten markierten Frösche zurückkamen, um sich zu reproduzieren. Die Beobachtung, dass frischmetamorphosierte Jungtiere in der Lage waren, direkt nach dem Verlassen des Wassers in der Sonne zu sitzen, führten zu der Annahme, dass die Entscheidung für Reproduktion oder Ästivation bereits während der larvalen Phase gefällt werden muss. Wasserchemie und der Einfluss von Licht wurden untersucht, allerdings erhöhte nur stark verschmutztes Wasser die Anzahl ästivationsbereiter Juveniler. Ob der in Hyperolius nitidulus gefundenen life-history Polymorphismus genetisch ist, oder ob es sich um phänotypische Plastizität handelt, ist noch nicht bekannt. Trotz dieser Unsicherheit gibt es keinen Zweifel, dass die optimale Kombination von verschiedenen life-history Strategien vorteilhaft ist und ein Grund für die weite Verbreitung und hohe lokale Abundanz von Hyperolius nitidulus sein könnte.
KW  - Westafrika
KW  - Parc National de la Como´e
KW  - Kreideriedfrosch
KW  - Fortpflanzung
KW  - Lebensdauer
KW  - Ontogenie
KW  - Fortpflanzung
KW  - Ökologie
KW  - Lebenslauf-Strategien
KW  - Kreideriedfrosch
KW  - Hyperolius
KW  - Reproduktion
KW  - Partnerwahl
KW  - Kaulquappenentwicklung
KW  - westafrikanische Savanne
KW  - life history strategies
KW  - reed frog
KW  - Hyperolius
KW  - reproduction
KW  - mate choice
KW  - tadpole development
KW  - West African savanna
Y1  - 2001
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-1677
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TY  - THES
A1  - Dinev, Dragomir
T1  - Analysis of the role of extracellular signal regulated kinase (ERK5) in the differentiation of muscle cells
T1  - Analyse der Rolle der extrazellulären signalregulierten Kinase (ERK5) in der Differenzierung von Muskelzellen
N2  - The MEK5/ ERK5 kinase module is a relatively new discovered mitogen-activated protein kinase (MAPK) signalling pathway with a poorly defined physiological function. Since ERK5 and its upstream activator MEK5 are abundant in skeletal muscle a function of the cascade during muscle differentiation was examined. ERK5 becomes activated upon induction of differentiation in mouse myoblasts. The selective activation of the pathway results in promoter activation of differentiation-specific genes, such as the cdk-inhibitor p21 gene, the myosin light chain (MLC1A) gene, or an E-box containing promoter element, where myogenic basic-helix-loop-helix proteins such as MyoD or myogenin bind. Moreover, myogenic differentiation is completely blocked, when ERK5 expression is inhibited by antisense RNA. The effect can be detected also on the expression level of myogenic determination and differentiation markers such as p21, MyoD and myogenin. Another new finding is that stable expression of ERK5 in C2C12 leads to differentiation like phenotype and to increased p21 expression levels under growth conditions. These results provide first evidence that the MEK5/ERK5 MAP kinase cascade is critical for early steps of muscle cell differentiation.
N2  - MEK5/ ERK5 ist ein erst kürzlich entdeckter MAPK- Signalweg, dessen physiologische Funktion noch wenig verstanden ist. Da ERK5 und der in der Kaskade oberhalb liegende Aktivator MEK5 in Skelettmuskeln hoch expremiert werden, wurde eine Funktion der Kaskade während des Muskel-Differenzierung untersucht. ERK5 wird nach einer Induktion der Differenzierung in Maus-Myoblasten aktiviert. Die gezielte Aktivierung dieses Signalwegs führt zur Induzierung von Promotoren differenzierungs-spezifischer Gene, wie z.B. des cdk-Inhibitors p21, der MLC1A, oder eines Promotors, der E-Boxen enthält, woran myogene Basische-Helix- loop- Helix Proteine, wie MyoD oder Myogenin binden können. Darüber hinaus ist die Muskeldifferenzierung völlig blockiert, wenn die Expression von ERK5 mittels antisense-RNA inhibiert wird. Diesen Effekt kann man auch an hand der Menge von exprimierten muskelspezifischen Differenzierungsproteinen, wie p21, MyoD und Myogenin nachweisen. Eine weitere neue Entdeckung ist, daß stabile Expression von ERK5 in C2C12 Zellen zu einem differenzierungsähnlichen Phänotyp und gesteigerter p21 Expression unter Wachstum-bedingungen führt. Diese Ergebnisse geben erste Anhaltspunkte, daß der MEK5/ ERK5 MAP Kinase Signalweg entscheidend für frühe Stadien der Muskeldifferenzierung ist.
KW  - Muskelzelle
KW  - Zelldifferenzierung
KW  - Signaltransduktion
KW  - Proteinkinasen
KW  - ERK5
KW  - MEK5
KW  - MEF2C
KW  - MyoD
KW  - Muskeldifferenzierung
KW  - Kinase
KW  - ERK5
KW  - MEK5
KW  - MEF2C
KW  - MyoD
KW  - muscle differentiation
KW  - kinase
Y1  - 2001
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-1180481
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TY  - THES
A1  - Eltz, Thomas
T1  - Ecology of stingless bees (Apidae, Meliponini) in lowland dipterocarp forests in Sabah, Malaysia, and an evaluation of logging impact on populations and communities
T1  - Ökologie Stachelloser Bienen (Apidae, Meliponini) in Dipterocarpaceen-Wäldern im Tiefland von Sabah, Malaysia, mit einer Evaluierung des Einflusses der kommerziellen Holznutzung auf Populationen und Gemeinschaften
N2  - The present thesis reports on four years of field research on stingless bee ecology in Sabah, Malaysia. Hereby, it was the main focus to evaluate the effect of selective logging for timber extraction on communities of bees, and to elucidate causative relationships involved in regulating bee populations. Included were background studies on resource use (3.1, 3.2, 3.3) and nesting biology (3.4) as well as comparative studies on stingless bee diversity and abundance in logged and unlogged lowland rainforest sites (4.1, 4.2). Stingless bees proved to be generalist foragers that used a large range of plant species as pollen sources. Nevertheless, different species of bees had rather distinct pollen diets, a findind that was independent of fluctuations in flowering activity in the habitat. At one particular point in time colonies of one species (Trigona collina)collected mold spores (Rhizopus sp.) as a pollen surrogate. In order to obtain low-effort estimates of meliponine pollen sources a new method was developed: Trapping of bee garbage (with funnel traps) and the quantitative analysis of pollen in garbage samples. Pollen in bee garbage reflected pollen import with a certain time lag and could therefore be used for an assessment of long-term pollen foraging (see below). The majority of stingless bee nests (275 nests of 12 species) were found in cavities in trunks or under the bases of large, living canopy trees. Nest trees mostly belonged to commercial species and were of the correct size and (partly) timber quality to warrant harvesting. It was estimated that roughly one third of stingless bee nests in an given forest area would be killed during a selective logging operation. Besides causing direct mortality, logging may also indirectly affect bee populations by reducing the availability of potential nest sites (trees). However, in a comparison of primary and differentially logged forest sites (10 to 30 years after logging) no effect of the degree of disturbance on meliponine nest density was found. Instead, the variation in nest density (0 to 16.2 nest/ha) was best explained by differences in the available floral resources (assessed by analysis of pollen in bee garbage). Bee populations in forest edge situations were favored: there was a positive correlation between nest density and the proportion of external non-forest pollen (e.g. from crop plants, road edge vegetation, mangroves) in the bees’ diet. The highest nest density was found in a site bordering the mangroves in Sandakan Bay. Here, the mangrove tree Rhizophora apiculata represented a extraordinary large fraction of the pollen volume. Presumably, external pollen sources effectively supplement bee diets at times when little flowering occurs inside the forest, thus increasing overall bee carrying-capacity. The idea of differential pollen limitation was strengthened by direct measurements of pollen import and foraging activity over a period of five months. Both were elevated in colonies in a site with high bee density. It is concluded that the abundance of stingless bees in forests in Sabah is chiefly dependent on the local availability of food resources. Hereby, bee populations strongly benefit from edge effects and increased habitat diversity. Although direct negative effects of selective logging are strongly indicated by a close association of bee nests with commercial trees, no clear effects were detected in regenerating forests ten to 30 years after logging.
N2  - Die vorliegende Dissertation umfaßt die Ergebnisse einer vierjährigen Studie zur Ökologie von Stachellosen Bienen in den Regenwäldern von Sabah, Malaysia. Hauptziel war es dabei, mögliche Auswirkungen der selektiven Holznutzung auf Bienengemeinschaften zu erforschen und, falls sich ein Effekt nachweisen läßt, die dafür verantwortlichen Wirkfaktoren zu identifizieren. Die Arbeiten schlossen sowohl Hintergrundstudien zur Nahrungsökologie (3.1, 3.2, 3.3) und Nistbiologie (3.4) ein, als auch vergleichende Erfassungen der Bienenabundanz und -diversität in primären und durch Holznutzung gestörten Tieflandregenwäldern (4.1, 4.2). Stachellose Bienen erwiesen sich als generalistische Blütenbesucher, die über die Zeit eine Vielzahl verschiedener Blütenpflanzen als Pollenquellen nutzen. Die Überlappung der Pollenspektren zwischen verschiedenen Bienenarten war jedoch sowohl bei geringer als bei höherer Blühaktivität relative niedrig. In einer Ausnahmesituation wurden von mehreren Kolonien einer Art (Trigona collina) auch Schimmelpilzsporen (Rhizopus sp.) als Pollenersatz eingetragen. Um die Pollennahrung von Meliponinen mit geringerem Aufwand und noch detaillierter erfassen zu können wurde eine neue Methode entwickelt: das automatisierte Absammeln von ‚Bienenmüll‘ (mittels Trichtefallen) und die quantitative Analyse der enthaltenen Pollenexinen. Die Polleninhalte des Mülls erwiesen sich dabei als verzögertes Abbild des eingetragenen Pollens und konnte daher für eine grobe Bestimmung langfristiger Nahrungsgewohnheiten herangezogen werden (siehe unten). Die große Mehrzahl der gefundenen Meliponinen-Nester (275 von 12 Arten) befanden sich entweder in Hohlräumen des Stämme oder unter der Stammbasis großer, lebender und oft kommerziell nutzbarer Kronenbäume. Grobe Berechnungen ergaben, daß mehr als ein Drittel aller Bienennester einer durchschnittlichen selektiven Fällaktion zum Opfer fallen würden. Neben diesem direkten Schaden könnte die kommerzielle Holznutzung auch indirekt (über eine Verringerung der zur Verfügung stehenden, potentiellen Nistbäume) die Bienenpopulationen negativ beeinflussen. Im Vergleich unterschiedlich stark eingeschlagener Flächen (10 bis 30 Jahre nach der letzen Nutzung) konnte allerdings kein Zusammenhang der Bienennestdichte mit dem Störungsgrad des Waldes gefunden werden. Statt dessen wurde die hohe Variation der Nestdichte (0 bis 16.2 Nester/ha) am besten durch die Unterschiede in den verfügbaren Nahrungsressourcen erklärt (bestimmt durch Müllpollenanalyse). Hier waren vor allem Waldflächen in Randlage begünstigt. Es bestand eine positive Korrelation der Nestdichte und dem Anteil externer, nicht aus dem Wald stammender Pollentypen (z. B. Kulturpflanzen, Straßenrandvegetation, Mangrovenpflanzen) an der Bienennahrung. Die bei weitem höchste Nestdichte wurden in einem an die Mangroven der Sandakan Bay angrenzenden Wald gefunden, wo ein herausragender Teil der Pollennahrung aus Pollen des Mangrovenbaums Rhizophora apiculata bestand. Vermutlich stellen externe Pollenquellen eine wichtige Ergänzung der Bienennahrung zu Zeiten geringer Blühaktivität im Wald dar, die die ‘carrying capacity’ des Waldes für Meliponinen erhöht. Die Theorie der unterschiedlichen Limitierung durch Pollenquellen wurde durch direkte Messungen von Polleneintrag und Fouragieraktivität überprüft: Beides war über fünf Monate hinweg bei Nestern in einer bienenreichen Fläche erhöht. Zusammenfassend läßt sich schließen, daß die Abundanz von Stachellosen Bienen in Sabahanischen Wäldern hauptsächlich von der lokalen Nahrungsverfügbarkeit abhängt und Bienenpopulationen hierbei stark von Randeffekten und erhöhter Habitatdiversität profitieren. Ein Einfluß von anthropogener Störung durch selektive Holznutzung ist aufgrund der Nistbiologie von Meliponinen kurz und mittelfristig zu erwarten, konnte aber in regenerierenden Wäldern zehn bis 30 Jahren nach dem Einschlag nicht eindeutig nachgewiesen werden.
KW  - Sabah
KW  - Stachellose Biene
KW  - Anthropogener Einfluss
KW  - Demökologie
KW  - Meliponini
KW  - stingless bees
KW  - Pollennahrung
KW  - Ressourcenteilung
KW  - begrenzte Ressource
KW  - Blühphänologie
KW  - Pollenanalyse
KW  - Nistgelegenheit
KW  - Holznutzung
KW  - Meliponini
KW  - stingless bees
KW  - pollen foraging
KW  - resource partitioning
KW  - resource limitation
KW  - flowering phenology
KW  - pollen analysis
KW  - nesting resources
Y1  - 2001
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-1130
ER  - 
TY  - THES
A1  - Jordan, Bruce
T1  - The identification of NRAGE
T1  - Die Identifizierung von NRAGE
N2  - The inhibitor of apoptosis proteins (IAPs) have been shown to interact with a growing number of intracellular proteins and signalling pathways in order to fulfil their anti-apoptotic role. In order to investigate in detail how the avian homologue ITA interfered with both TNF induced apoptosis and the NGF mediated differentiation in PC12 cells, a two hybrid screen was performed with a PC12 library using ITA as a bait. The screen resulted in the identification of several overlapping fragments of a previously unknown gene. The complete cDNA for this gene was isolated, the analysis of which revealed a high homology with a large family of tumour antigens known as MAGE (melanoma associated antigens). This newly identified member of the MAGE family, which was later named NRAGE, exhibited some unique characteristics that suggested for the first time a role in normal cellular physiology for this protein family. MAGE proteins are usually restricted in their expression to malignant or tumour cells, however NRAGE was also expressed in terminally differentiated adult tissue. NRAGE also interacted with the human XIAP in direct two-hybrid tests. The interactions observed in yeast cells were confirmed in mammalian cell culture, employing both coimmunoprecipitation and mammalian two-hybrid methods. Moreover, the results of the coimmunoprecipitation experiments indicated that this interaction requires the RING domain. The widely studied 32D cell system was chosen to investigate the effect of NRAGE on apoptosis. NRAGE was stably transduced in 32D cells, and found to augment cell death induced by the withdrawal of Interleukin-3. One reason for this reduced cell viability in NRAGE expressing cells could be the binding of endogenous XIAP, which occurred inducibly after growth factor withdrawal. Interestingly, NRAGE was able to overcome the protection afforded to 32D cells by the exogenous expression of human Bcl-2. Thus NRAGE was identified during this research doctorate as a novel pro-apoptotic, IAP-interacting protein, able to accelerate apoptosis in a pathway independent of Bcl-2 cell protection.
N2  - Die Familie der „inhibitor of apoptosis proteins” (IAPs) interagieren mit einer wachsenden Zahl an intrazellulären Proteinen und Signaltransduktionswegen um ihre anti-apoptotische Aufgabe zu erfüllen. Es konnte gezeigt werden, dass das ITA-Homolog aus dem Huhn sowohl die durch TNF induzierte Apoptose als auch die durch NGF induzierte Differenzierung von PC12-Zellen verhindert bzw. verlangsamt. Um diese Befunde genauer zu untersuchen, wurde in dieser Arbeit ein "yeast two-hybrid screen" mit ITA als "bait" (Köder) und einer cDNA-Bank aus PC12-Zellen durchgeführt. In diesem "screen" konnten verschiedene Fragmente eines bis dahin unbekannten Gens identifiziert werden. Die Untersuchung der isolierte Gesamt-cDNA ergab eine hohe Homologie mit einer Familie von Tumor-Antigenen namens MAGE (melanoma associated antigens). Im Gegensatz zu den bisher identifizierten MAGE, zeigte dieses neue Familienmitglied, welches später NRAGE genannt wurde, einige Charakteristika die das erste mal eine Rolle in der normalen zellulären Physiologie nahe legten. In einem direkten "yeast two hybrid test" konnte die Interaktion zwischen NRAGE und humanem XIAP gezeigt werden. Diese Interaktion konnte sowohl in Ko-Immunpräzipitationen als auch im sogenannten Säuger two-hybrid bestätigt werden. Desweiteren zeigten die Ko- Immunpräzipitationen, dass für die Interaktion dieser beiden Proteine die RING-Domäne von ITA benötigt wird. Um Effekte von NRAGE auf die Apotose zu untersuchen, wurde dass etablierte 32D Zellsystem verwendet. NRAGE wurde stabil in 32D-Zellen exprimiert, wodurch die Apoptoserate der Zellen, induziert durch die Kultivierung in IL-3 freiem Medium, gesteigert wurde. Ein Grund für diese erhöhte Apoptoserate, könnte in der Bindung von XIAP, welches nach dem Entzug von Wachstumsfaktoren induziert wird, an NRAGE liegen. Interessanterweise war NRAGE auch fähig die protektive Wirkung von exogen exprimiertem Bcl-2 aufzuheben. Somit konnte in dieser Arbeit NRAGE als pro-apoptotisches und mit IAP interagierendes Protein beschrieben werden. Desweiteren konnte gezeigt werden, dass die Verstärkung der Apoptose unabhängig von dem bekannten durch Bcl-2 bedingten anti-apoptotischen Signalweg erfolgt.
KW  - Apoptosis
KW  - Inhibition
KW  - Proteine
KW  - Molekularbiologie
KW  - IAP
KW  - NRAGE
KW  - Apoptosis
KW  - IAP
KW  - NRAGE
KW  - Apoptose
Y1  - 2001
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-1180090
ER  - 
TY  - THES
A1  - Blatt, Jasmina
T1  - Haemolymph sugar homeostasis and the control of the proventriculus in the honeybee (Apis mellifera carnica L.)
T1  - Hämolymphzuckerhomeostase und die Kontrolle des Proventrikels in der Honigbiene (Apis mellifera carnica L.)
N2  - The proventriculus regulates the food passage from crop to midgut. As the haemolymph provides a constantly updated indication of an insect’s nutritional state, it is assumed that the factor controlling the proventri-culus activity is to be found in the haemolymph. The purpose of this doctoral thesis was to investigate how output (metabolic rate), input (food quality and food quantity) and internal state variables (haemolymph osmolarity and haemolymph sugar titer) affect each other and which of these factors controls the activity of the proventriculus in the honeybee. Therefore free-flying foragers were trained to collect con-trolled amounts of different sugar solutions. Immediately after feeding, metabolic rates were measured over different periods of time, then crop-emptying rates and haemolymph sugar titers were measured for the same individual bees. Under all investigated conditions, both the sugar transport rates through the proventriculus and the haemolyph sugar titers depended mainly on the metabolism. For bees collecting controlled amounts of 15 per cent, 30 per cent or 50 per cent sucrose solution haemolymph trehalose, glucose and fructose titers were constant for metabolic rates from 0 to 4.5 mlCO2/h. At higher metabolic rates, trehalose concentration decreased while that of glucose and fructose increased with the exception of bees fed 15 per cent sucrose solution. As the supply of sugar from the crop via the proventriculus was sufficient to support even the highest metabolic rates, the observed pattern must result from an upper limit in the capacity of the fat body to synthesise trehalose. The maximal rate of conversion of glucose to trehalose in the fat body was therefore calculated to average 92.4 µg glucose/min. However, for bees fed 15 per cent sucrose solution both the rate of conversion of glucose to trehalose and the rate of sugar transport from the crop to the midgut were limited, causing an overall decrease in total haemolymph sugar titers for metabolic rates higher than 5 mlCO2/h. Haemolymph sucrose titers were generally low but increased with increasing metabolic rates, even though sucrose was not always detected in bees with high metabolic rates. Though foragers were able to adjust their sugar transport rates precisely to their metabolic rates, a fixed surplus of sugars was transported through the proventriculus under specific feed-ing conditions. This fixed amount of sugars increased with increasing concentration and in-creasing quantity of fed sugar solution, but decreased with progressing time after feeding. This fixed amount of sugars was independent of the metabolic rates of the bees and of the molarity and viscosity of the fed sugar solution. As long as the bees did not exhaust their crop content, the haemolymph sugar titers were unaffected by the sugar surplus, by the time after feeding, by the concentration and by the viscosity of fed sugar solution. When bees were fed pure glucose (or fructose) solutions, un-usually little fructose (or glucose) was found in the haemolymph, leading to lower total haemolymph sugar titers, while the trehalose titer remained unaffected. In order to investigate the mechanisms underlying the regulation of the honeybee proven-triculus, foraging bees were injected either with metabolisable (glucose, fructose, trehalose), or non-metabolisable sugars (sorbose). Bees reacted to injections of metabolisable sugars with reduced crop-emptying rates, but injection of non-metabolisable sugars had no influence on crop emptying. Therefore it is concluded that the proventriculus regulation is controlled by the concentration of metabolisable compounds in the haemolymph, and not by the haemo-lymph osmolarity. A period of 10min was enough to observe reduced crop emptying rates after injections. It is suggested that glucose and fructose have an effect on the proventriculus activity only via their transformation to trehalose. However, when the bees were already in-jected 5min after feeding, no response was detectable. In addition it was investigated whether the overregulation is the result of feed-forward regulation for the imminent take-off and flight. In a first experiment, we investigated whether the bees release an extra amount of sugar solution very shortly before leaving for the hive. In a second experiment, it was tested whether the distance covered by the bees might have an influence on the surplus amount released prior to the take-off. In a third experiment, it was investigated if walking bees fail to release this extra amount of sugars, as they do not have to fly. Though we were not able to demonstrate that the overregulation is the result of feed-forward regulation for the imminent take-off and flight, it is conceivable that this phenome-non is a fixed reaction in foragers that can not be modulated. To investigate whether regulated haemolymph sugar titers are also observed in honeybee foragers returning from natural food sources, their crop contents and haemolymph sugar titers were investigated. While the quantity of the collected nectar was without influence on the haemolymph sugar titers, foragers showed increasing haemolymph sugar titers of glucose, fructose and sucrose with increasing sugar concentration of the carried nectar. In contrast no relationship between crop nectar concentrations and haemolymph trehalose titers was observed. We are sure that the regulation of food passage from crop to midgut is controlled by the trehalose titer. However, under some conditions the balance between consumption and income is not numerically exact. This imprecision depends on the factors which have an impact on the foraging energetics of the bees but are independent of those without influence on the foraging energetics. Therefore we would assume that the proventriculus activity is modulated by the motivational state of the bees.
N2  - Der Proventrikel reguliert den Nahrungstransport vom Kropf zum Mitteldarm. Da die Hämolymphe einen stets aktuellen Einblick in den Ernährungszustand eines Insekts gewährt, kann man annehmen, dass der die Proventrikelaktivität regulierende Faktor in der Hämolymphe zu finden ist. Das Ziel der vorliegenden Doktorarbeit war es, die gegenseitige Beeinflussung von Aufnahme (Futterqualität und –quantität), Verbrauch (Stoffwechselrate) und „internal state“ Variablen (Hämolymphosmolarität und –zuckerspiegel) zu untersuchen und herauszufinden, welcher dieser Faktoren die Aktivität des Proventrikels bei der Honigbiene kontrolliert. Zu diesem Zweck wurden frei fliegende Sammlerinnen trainiert, kontrollierte Mengen verschiedener Zuckerlösungen zu sammeln. Direkt nach dem Füttern wurden die Stoffwechsel-raten über bestimmte Zeiten gemessen, danach wurden Kropfentleerungsraten und Hämo-lymphzuckerspiegel der jeweiligen Bienen gemessen. Unter allen untersuchten Bedingungen waren sowohl die Zuckertransportraten durch den Proventrikel als auch die Hämolymphzuckerspiegel hauptsächlich von der Stoffwechselrate abhängig. Bei Bienen, die kontrollierte Mengen von 15-, 30- oder 50-prozentigen Saccharoselösungen gesammelt hatten, waren die Hämolymph-trehalose, -glucose und –fructosespiegel für Stoffwechselraten von 0 – 4,5 mlCO2/h konstant. Bei höheren Stoffwechselraten sank die Trehalosekonzentra-tion, während die von Glucose und Fructose stieg; eine Ausnahme stellten Bienen dar, denen 15-prozentige Saccharoselösung gefüttert worden war. Da die Zuckerversorgung aus dem Kropf über den Proventrikel ausreichte, um auch die höchsten Stoffwechselraten zu ermöglichen, müssen die beobachteten Verläufe von einer Limitierung des Fettkörpers hinsichtlich der Trehalosesynthese herrühren. Die maximale Umwandlungs-rate von Glucose zu Trehalose im Fettkörper wurde daher auf 92,4 µg Glucose/ Minute berechnet. Allerdings war sowohl die Umwandlungsrate von Glucose zu Trehalose als auch die Zuckertransportrate vom Kropf in den Mitteldarm bei Bienen limitiert, die 15-prozentige Saccharoselösungen gefüttert bekamen. Insgesamt führte das zu einem Absinken des Gesamt-Hämolymphzuckerspiegels bei Stoffwechselraten, die über 5 mlCO2/h lagen. Auch wenn die Sammlerinnen in der Lage waren ihre Zuckertransportrate genau an ihre Stoffwechselrate anzupassen, wurde unter bestimmten Bedingungen ein festgelegter Überschuss an Zuckern durch den Proventrikel transportiert. Dieser Überschuss an Zuckern vergrößerte sich mit zunehmender Konzentration und zunehmender Menge der gefütterten Zuck-erlösung, verkleinerte sich aber mit fortschreitender Zeit nach dem Füttern. Er war unab-hängig vom Stoffwechsel der Bienen und der Molarität und Viskosität der gefütterten Zuckerlösung. So lange die Bienen ihren Kropfinhalt nicht aufgebraucht hatten, waren die Hämolymphzuckerspiegel von dem Überschuss an transportiertem Zucker, von der Zeitspanne zwischen Füttern und Hämolymphentnahme sowie der Konzentration der gefütterten Lösung und deren Viskosität unbeeinflusst. Wenn die Bienen allerdings reine Glucose- (oder Fruc-tose-)lösungen gefüttert bekamen, wurde wesentlich weniger Fructose (oder Glucose) in der Hämolymphe gemessen, was zu niedrigeren Gesamt-Hämolymphzuckerspiegeln führte, während der Trehalosespiegel unbeeinflusst blieb. Um den Mechanismus zu untersuchen, der der Proventrikelregulierung unterliegt, wurden Sammlerinnen mit entweder verdaubaren (Glucose, Fructose oder Trehalose) oder unver-daubaren Zuckern (Sorbose) injiziert. Die Bienen reagierten auf die Injektionen der ver-daubaren Zucker mit einer Reduzierung der Kropfentleerungsrate, wohingegen die Injizierung nicht verdaubarer Zucker keinen Einfluss auf die Kropfentleerung hatte. Daraus wird geschlossen, dass die Proventrikelregulation von der Konzentration der verdaubaren Kompo-nenten in der Hämolymphe kontrolliert wird und nicht von der Hämolymph-osmolarität. Eine Zeitspanne von 10min reichte aus, um nach der Injektion reduzierte Kropfentleerungsraten zu beobachten. Es wird angenommen, dass Glucose und Fructose nur über die Umwandlung zu Trehalose einen Einfluss auf die Proventrikelaktivität haben. Wenn allerdings die Injektionen bereits 5min nach der Futteraufnahme stattfanden, wirkte sich das nicht auf die Kropfentleerungsrate aus. Weiterhin wurde untersucht, ob die Überregulation das Ergebnis einer „Vorschussregula-tion“ für den anstehenden Abflug und Flug ist. In einem ersten Experiment wurde untersucht, ob die Bienen diesen Überschuss erst direkt vor dem Abflug durch den Proventrikel lassen. In einem zweiten Experiment wurde untersucht, ob die Entfernung zwischen Stock und Futter-quelle einen Einfluss auf die Menge des transportierten Zuckerüberschusses hat. In einem dritten Experiment wurde untersucht ob laufende Bienen auch einen Überschuss an Zuckern durch den Proventrikel leiten, obwohl sie nicht fliegen müssen. Auch wenn wir nicht nach-weisen konnten, dass die Überregulation das Ergebnis einer Vorschussregulation für den anstehenden Abflug und Flug ist, ist es dennoch denkbar, dass dieses Phänomen eine festge-legte Reaktion der Sammlerinnen ist, die nicht moduliert werden kann. Um zu untersuchen, ob man auch bei Sammlerinnen, die von natürlichen Futterquellen kommen, regulierte Hämolymphzuckerspiegel findet, wurden deren Kropfinhalte und Hämolymphzuckerspiegel bestimmt. Während die Menge des gesammelten Nektars keinen Einfluss auf die Hämolymphzuckerspiegel hatte, hatten Sammlerinnen höhere Glucose-, Fructose- und Saccharosehämolymphzucker-spiegel, wenn der Nektar im Kropf höher konzentriert war. Im Gegensatz dazu wurde keine Beziehung zwischen Nektarkonzentration und Trehalosespiegel gefunden. Wir sind sicher, dass die Regulation des Futtertransports vom Kropf zum Mitteldarm über den Trehalosespiegel kontrolliert wird. Trotzdem ist die Bilanz zwischen Zuckertransportrate und Stoffwechsel nicht unter allen Bedingungen exakt ausgeglichen. Diese „Ungenauigkeit“ ist von denjenigen Faktoren abhängig, die einen Einfluss auf die Sammelenergetik der Sammlerinnen haben, aber unabhängig von den Faktoren, die keinen Einfluss auf die Sam-melenergetik haben. Daher nehmen wir an, dass die Proventrikelaktivität über die Motivation der Bienen moduliert werden kann.
KW  - Biene
KW  - Hämolymphe
KW  - Zucker
KW  - Trehalose
KW  - Proventriculus
KW  - Honigbiene
KW  - Apis mellifera carnica
KW  - Trehalose
KW  - Hämolymphzucker Homeostase
KW  - Proventrikel
KW  - honey bee
KW  - Apis mellifera carnica
KW  - trehalose
KW  - haemolymph sugar homeostasis
KW  - proventriculus
Y1  - 2001
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-880
ER  - 
TY  - THES
A1  - Brühl, Carsten A.
T1  - Leaf litter ant communities in tropical lowland rain forests in Sabah, Malaysia
T1  - Die Ameisen der Laubstreu tropischer Tieflandregenwälder in Sabah, Malaysia
N2  - Large parts of the tropical lowland rain forests of Sabah (Malaysia) were transformed into secondary forests due to heavy logging. Additionally the remaining forest remnants are isolated from each other by large scale oil palm plantations. Biodiversity patterns and responses of the community of leaf litter ants were studied in anthropogenically disturbed habitats and primary forests of different size. In logged over forests, only 70 per cent of the species of a primary forest were present even 25 years after timber extraction. The ant communities were thinned and could be described by a lower species density producing lower species numbers and a different community composition. The similarity in species number and community composition between logged over forests of different degrees of disturbance was explained by source-sink dynamics within a heterogeneous forest matrix. Rain forest fragments displayed even higher reductions in species density, numbers and diversity due to a more pronounced thinning effect. Even forest isolates exceeding 4 000 ha in size did not support more than 50 per cent of the species of the leaf litter ant community of a contiguous primary rain forest. Additionally, an increase in tramp species was recorded with decreasing size of the forest fragments, leading to a very different community composition. Regarding the leaf litter ant community, the remaining rain forest fragments of Sabah are effectively isolated by a barrier of oil palm plantation, now stretching all over the lowlands of the east coast. Only 13 species, which belonged to the forest ant community in highly disturbed areas were collected in these plantations. Some of the 10 other species of the highly reduced ground-dwelling ant community in the plantations are known as invasive tramp species, forming large exclusive territories. Correlative evidence and a field experiment implied, that leaf litter humidity, volume and temperature affect the distribution and community composition of forest leaf litter ant species. The smaller primary forests and the most disturbed logged over forests in this study revealed higher temperatures and lower humidity levels and a reduction in leaf litter volume compared to a large primary forest or forests affected by a lower impact of timber harvesting. If the pattern for leaf litter ants is confirmed for other taxa, the implications for any efficient management design aiming to preserve the majority of the biodiversity of the country are tremendous and current concepts need rethinking.
N2  - Große Teile der tropischen Tieflandregenwälder Sabahs (Malaysia) wurden infolge intensiver holzwirtschaftlicher Nutzung in sogenannte Sekundärwälder mit z. T. stark veränderter Standstruktur umgewandelt. Zudem sind durch die Umwandlung großer Flächen in Ölpalmenplantagen verbliebene Primärwaldreste isoliert. Biodiversitätsmuster und gemeinschaftsökologische Reaktionen in den anthropogen veränderten Habitaten wurden an Hand der Ameisen der Laubstreu untersucht. In holzwirtschaftlich genutzten Wäldern waren selbst 25 Jahre nach vorhergegangenem selektivem Holzeinschlag nur noch 70 Prozent der Ameisenarten der Laubstreu eines Primärwaldes vorhanden. Die Ameisengemeinschaften waren ausgedünnt und zeichneten sich durch eine niedrige Artendichte pro Fläche aus. In verschieden stark eingeschlagene Wäldern zeigten die Zönosen große Ähnlichkeiten die durch eine Source-sink-Dynamik innerhalb des heterogenen Waldbestandes erklärt werden kann. Isolierte Regenwaldfragmente zeigten eine noch stärkere Reduktion in Artendichte, -zahl und -diversität als durch Holzeinschlag hervorgerufen wurde. Auch in Wäldern, die eine Größe von 4000 ha überschritten, konnten nicht mehr als 50 Prozent der Laubstreuameisenarten eines zusammenhängenden Primärwaldes nachgewiesen werden. Zusätzlich wurde eine Zunahme von invasiven Arten mit kleiner werdender Fragmentgröße verzeichnet. Die verbleibenden Regenwaldfragmente in Sabah sind für bodenbewohnende Waldameisen durch eine Barriere von Ölpalmenplantagen, die sich über das ganze Tiefland der Ostküste hinziehen, effektiv isoliert. Nur 13 Arten, die der Ameisengemeinschaft des Waldbodens zugerechnet werden, konnten in diesen Plantagen nachgewiesen werden. Invasive Arten konnten große, exklusive Territorien etablieren. Korrelative Nachweise und ein Frailandexperiment implizierten, dass Feuchte, Volumen und Temperatur der Laubstreu die Verteilung und Gemeinschaftszusammensetzung der bodenbewohnenden Ameisen beinflussen. Die kleineren Primärwälder und die am stärksten gestörten, eingeschlagenen Wälder in dieser Untersuchung zeigten verglichen mit einem großen zusammenhängenden Primärwald oder Wäldern, die von einem weniger starken Holzeinschlag betroffen waren, höhere Temperaturen und eine Verringerung des Feuchtigkeitsniveaus und Laubstreuvolumens zusammen mit reduzierten Artenzahlen. Mit der schnell voranschreitenden und äußerst destruktiven Veränderung eines der ältesten Regenwälder der Erde und einer erkannten und eingestandenen Biodiversitätskrise sind weitere Studien in verschiedenen Tiergruppen in den verbleibenden Waldfragmenten Sabahs dringenst geboten. Falls das vorliegende Muster der Ameisen der Laubstreu auch in anderen Gruppen bestätigt wird, sind die Auswirkungen auf jedes bestehende Managementprogramm, das darauf hinarbeitet, den Großteil der Biodiversität des Landes zu erhalten, besorgniserregend und ein rasches Überdenken bisheriger Konzepte ist gefordert. Basierend auf den Ergebnissen dieser Untersuchung erscheint es für Naturschutzbemühungen vernünftig, sich auf Primärwaldfragmente in schon eingeschlagenen Wäldern zu konzentrieren und eine Verbindung von isolierten Waldinseln anzustreben. Es wäre sicher auch lohnend, die Größe eine Fragments in die Planung von Schutzmaßnahmen mit einzubeziehen, und nicht nur den strukturellen Zustand des Waldes. Die Etablierung neuer, großflächiger Ölpalmenplantagen, die einen Verlust von 95 Prozent der bodenbewohnenden Waldameisengemeinschaft zur Folge hätte, ist scharf zu überdenken, besonders aufgrund des zudem stark gefallenen Marktpreises für Palmöl. Die vorliegende und viele andere Studien zeigen, dass anthropogene Störung und Fragmentation von tropischen Wäldern einen oft hohen Verlust der Artenvielfalt nach sich ziehen. Ein anderes Ergebnis dieser Arbeit ist die Ausdünnung der Ameisengemeinschaft und eine Verringerung der Artendichte. Es schließt sich die Frage an, inwieweit dieser Artenschwund und eine geringere Dichte die Funktion der gesamten Gruppe innerhalb des Ökosystems beeinflussen und dadurch Steuerungsprozesse innerhalb des Nährstoffkreislaufs verlangsamen und wichtige Abläufe für die Erhaltung der Bodenfruchtbarkeit stören.
KW  - Sabah
KW  - Ameisen
KW  - Artenreichtum
KW  - Anthropogener Einfluss
KW  - Ameisen
KW  - Diversität
KW  - Regenwald
KW  - Störung
KW  - Holzeinschlag
KW  - Fragmentation
KW  - Ölpalme
KW  - Ants
KW  - diversity
KW  - rainforest
KW  - disturbance
KW  - logging
KW  - fragmentation
KW  - oil palm
Y1  - 2001
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-1042
ER  - 
TY  - THES
A1  - Föger, Niko
T1  - Costimulatory function of CD44
T1  - Die kostimulatorische Funktion von CD44
N2  - T cell activation is supposed to require two signals via engagement of the TCR and a costimulatory molecule. However, the signaling cascade of costimulatory molecules has remained elusive. Here, I provide evidence that CD44 supports proliferation as well as apoptosis mainly, if not exclusively, by enhancing signal transduction via the TCR/CD3 complex. Blockade of CD44 interferes with mounting of an immune response. This has been demonstrated by the significantly decreased IL-2 production of a T helper line, when stimulated in the presence of a competing CD44 receptor globulin. To evaluate the underlying mechanism, CD44 was cross-linked by an immobilized antibody (IM7). Cross-linking of CD44 induces proliferation of peripheral T cells and apoptosis of thymocytes and a T helper line in the presence of subthreshold levels of anti-CD3. CD44-induced proliferation was accompanied by an upregulation of the activation markers CD25 and CD69 and an increased cytokine production. TCR-mediated apoptosis was accompanied by an upregulation of CD95 ligand and CD95 receptor, which could be greatly enhanced by costimulation via CD44. On the level of signal transduction, coligation of CD44 with CD3 resulted in a strong and sustained increase of early tyrosine phosphorylation events and upregulated downstream signal transduction pathways, such as the ras/ERK and the JNK signaling cascades. These pleiotropic effects of CD44 are due to its involvement in the most proximal events in TCR signaling, as demonstrated by a strong increase in the phosphorylation of the TCR z-chain and ZAP-70. Notably, cross-linking of CD44 was binding-site dependent and was only effective when supporting colocalization of the TCR/CD3 complex and CD44. Cross-linking of CD44 via immobilized IM7 also induced profound changes in cell morphology, characterized by strong adhesion, spreading and development of surface extensions, which were dependent on a functional tubulin and actin cytoskeleton. These cytoskeletal rearrangements were mediated by rac1, a small GTPase of the rho subfamily, and src-family kinases, two of which, fyn and lck, were found to be associated with CD44. By cross-linkage of CD44 these kinases were redistributed into so called lipid rafts. It is supposed that for T cell activation a relocation of the TCR/CD3 complex into the same membrane microdomains is required. The data are interpreted in the sense that the costimulatory function of CD44 relies on its cooperativity with the TCR. Most likely by recruitment of phosphokinases CD44 significantly lowers the threshold for the initiation of signaling via the TCR. The requirement for immobilized anti-CD44, the necessity for neighbouring anti-CD3 and the dependence on the binding site of CD44 strongly suggest that the costimulatory mechanism involves cytoskeletal rearrangements, which facilitate recruitment and redirection of src-family protein kinases in glycolipid enriched membrane microdomains.
N2  - Es ist bekannt, dass die Aktivierung von T-Zellen zwei Signale erfordert, die Bindung des T-Zell-Rezeptors (TZR) an den Peptid-Haupthistokompatibilitätskomplex und die Bindung sogenannter kostimulatorischer Moleküle an ihren Liganden. Über diese Rezeptor-Liganden-Interaktionen wird eine Kettenreaktion von Signalen ausgelöst, die die Aktivierung einer ganzen Reihe von Genen bewirken. Die Signale die über die Liganden Bindung des TZR in Gang gesetzt werden, sind weitgehend bekannt. Hingegen ist unser Wissen über das Funktionsprinzip kostimulatorischer Moleküle äußerst lückenhaft. In der vorliegenden Arbeit wird aufgezeigt, dass und auf welche Weise CD44, eines dieser kostimulatorischen Moleküle, maßgeblich zur Verstärkung der über den TZR transduzierten Signale beiträgt. Ausgangspunkt der vorgelegten Studie war der Befund, dass eine Blockade von CD44, z.B. mittels eines kompetitiven löslichen CD44 Moleküls, die Antigen-induzierte Aktivierung einer T-Zelllinie blockieren kann. Zur Klärung des zugrunde liegenden Mechanismus wurde CD44 mittels immobilisierter Antikörper quervernetzt. Bei gleichzeitiger, suboptimaler Stimulation des T-Zell-Rezeptors induzierte die Quervernetzung von CD44 zum einen die Proliferation reifer T-Zellen, zum anderen den apoptotischen Zelltod von Thymozyten beziehungsweise einer T-Helferzelllinie. Erwartungsgemäß war die CD44-induzierte Proliferation mit der Expression sogenannter Aktivierungsmarker wie CD25 und CD69 und einer erhöhten Zytokinproduktion verbunden. Dementsprechend wurde bei CD44-induzierter Apoptose eine deutlich gesteigerte Expression des CD95 Moleküls und seines Liganden beobachtet. Die kostimulatorische Aktivität von CD44 war mit einer gesteigerten Tyrosinphosphorylierung und einer Hochregulation der ras/ERK und JNK Signalkaskaden verbunden. Da von allen beobachteten Veränderungen bekannt ist, dass sie auch über die Besetzung des TZR mit einem geeigneten Stimulus ausgelöst werden können, war es naheliegend anzunehmen, dass sich die kostimulatorische Funktion von CD44 auf eine Verstärkung der TZR-vermittelten Signale zurückführen läßt. Der Befund einer gesteigerten Phosphorylierung der TZR-z-Kette und der ZAP-70 Kinase, über die die Aktivierung von T-Zellen eingeleitet wird, unterstützt nachhaltig diese Hypothese. Hinzu kommen zwei weitere Befunde: 1. Die Quervernetzung von CD44 führt nur unter der Voraussetzung einer räumlichen Annäherung von CD44 und dem TZR zu einer Unterstützung der T-Zellaktivierung. Diese findet in sogenannten "Rafts" statt; 2. Die Quervernetzung von CD44 führt zu Adhäsion und Zellspreitzung, bedingt durch ein Rearrangement des Zytoskeletts an dem die GTPase rac1 und die src-Kinasen fyn und lck beteiligt sind. Diese beiden Kinasen sind konstitutiv mit CD44 assoziiert. Bei Quervernetzung des Moleküls und Reorganisation des Zytoskeletts wird eine deutliche Anreicherung von fyn und lck in den Rafts, also in direkter Nachbarschaft zum TZR, beobachtet. Diese Daten unterstützen nachhaltig meine Arbeitshypothese, dass sich die kostimulatorische Funktion von CD44 auf eine kooperative Aktivität mit dem TZR zurückführen läßt. Es ist wahrscheinlich, dass durch Rekrutierung der Kinasen lck und fyn der Schwellenwert für die Initiierung von Signalen über den TZR signifikant erniedrigt wird. Die Rekrutierung dieser Kinasen wird durch eine Reorganisation des Zytoskeletts, die mit der Einbringung dieser Kinasen in den Bereich der Rafts einhergeht, ermöglicht. Inwieweit die erhobenen Befunde zur kostimulatorischen Aktivität des Adhäsionsmoleküls CD44 im Sinne eines Verstärkungs-mechanismus eingeleitet durch räumliche Annäherung generelle Gültigkeit haben, kann noch nicht abschließend beantwortet werden. Die Mehrheit der in jüngster Zeit erhobenen Befunde zur Klärung des Funktionsprinzips kostimulatorischer Moleküle bestätigt jedoch das Prinzip nachbarschaftlicher Kooperation.
KW  - Antigen CD44
KW  - T-Lymphozyten-Rezeptor
KW  - T-Lymphozyt
KW  - Aktivierung <Physiologie>
KW  - T-Lymphozyten
KW  - Signal Transduktion
KW  - Kostimulatorisches Molekül
KW  - T-Zell-Rezeptor
KW  - Lipid Mikrodomänen
KW  - Aktin-Zytoskelett
KW  - T lymphocytes
KW  - signal transduction
KW  - costimulatory molecule
KW  - T cell receptor
KW  - lipid microdomains
KW  - actin cytoskeleton
Y1  - 2000
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-1186
ER  - 
TY  - THES
A1  - Obermaier, Elisabeth
T1  - Coexistence and resource use in space and time in a West African tortoise beetle community
N2  - Tropical rain forests and coral reefs are usually regarded as the epitome of complexity and diversity. The mechanisms, however, that allow so many species to coexist continuously, still need to be unraveled. Earlier equilibrium models explain community organization with a strict niche separation and specialization of the single species, achieved mainly by interspecific competition and consecutive resource partitioning. Recent non-equilibrium or stochastic models see stochastic factors ("intermediate disturbances") as more important. Such systems are characterized by broad niche overlaps and an unpredictable species composition. Mechanisms of coexistence are most interesting where species interactions are strongest and species packing is highest. This is the case within a functional group or guild where species use similar resources. In this project a community of seven closely related leaf beetle species (Chrysomelidae: Cassidinae) was investigated which coexist on a common host plant system (fam. Convovulaceae) in a tropical moist savanna (Ivory Coast, Comoé-Nationalpark). A broad overlap in the seasonal phenology of the leaf beetle species stood in contrast to a distinct spatial niche differentiation. The beetle community could be separated in a savanna-group (host plant: Ipomoea) and in a river side group (host plant: Merremia). According to a correspondence analysis the five species at the river side, using a common host plant, Merremia hederacea, proved to be predictable in their species composition. They showed a small scale niche differentiation along the light gradient (microhabitats). Laboratory studies confirmed differences in the tolerance towards high temperatures (up to 50°C in the field). Physiological trade-offs between phenology, microclimate and food quality seem best to describe patterns of resource use of the beetle species. Further a phylogeny based on mt-DNA sequencing of the beetle community was compared to its ecological resource use and the evolution of host plant use was reconstructed
N2  - Tropische Regenwälder und Korallenriffe werden gewöhnlich als die Zentren von Komplexität und Diversität betrachtet. Die Mechanismen hingegen, die so vielen Arten die Koexistenz erlauben, sind noch weitgehend unbekannt. Herkömmliche Gleichgewichtsmodelle erklären die Organisation von Gemeinschaften mit einer strengen Nischentrennung und Spezialisierung der einzelnen Arten, welche hauptsächlich durch interspezifische Konkurrenz und nachfolgende Ressourcenaufteilung zustande kommt. Neue Nichtgleichgewichts- oder stochastische Modelle sehen stochastische Faktoren ("mittlere Störungen") als wichtiger an. Solche Systeme sind durch breiten Nischenüberlappungen und eine unvorhersehbare Artenzusammensetzung charakterisiert. Mechanismen der Koexistenz sind dort am interessantesten, wo Arten-Interaktionen am stärksten und "Artenpackung" am höchsten ist. Dies ist innerhalb einer funktionalen Gruppe oder Gilde der Fall, wo Arten ähnliche Ressourcen nutzen. In diesem Projekt wurde eine Gemeinschaft von sieben eng verwandten Blattkäfern untersucht (Chrysomelidae: Cassidinae), welche auf einem gemeinsamen Wirtspflanzensystem (Fam. Convolulaceae) in einer tropischen Feuchtsavanne koexistieren (Elfenbeinküste, Comoé-Nationalpark). Einer breiten Überlappung in der jahreszeitlichen Phänologie der Blattkäferarten stand eine ausgeprägte räumliche Nischendifferenzierung gegenüber. Die Käfergemeinschaft konnte in eine Savannengruppe (Wirtspflanze: Ipomoea) und in eine Flußufergruppe (Wirtspflanze: Merremia) aufgeteilt werden. Die fünf Arten am Flußufer, welche eine gemeinsame Wirtspflanzenart, Merremia hederacea, nutzten, erwiesen sich in einer Korrespondenzanalyse in ihrer Artenzusammensetzung als vorhersagbar und nach dem Beschattungsgrad (Mikrohabitat) als kleinräumig eingenischt. Laborstudien bestätigten Unterschiede in der Toleranz gegenüber hohen Temperaturen (Temperaturmaxima im Freiland bis zu 50°C). Physiologische Trade-offs zwischen Phänologie, Mikroklima und Nahrungsqualität scheinen die Ressourcennutzungsmuster der Arten im Freiland am Besten zu beschreiben. Weiterhin wurde eine Phylogenie der Käfergemeinschaft aufgrund von mtDNA-Sequenzierung mit ihrer ökologischen Ressourcennutzung verglichen und die Evolution der Wirtspflanzennutzung rekonstruiert.
T2  - Koexistenz und räumlich-zeitliche Ressourcennutzung in einer westafrikanischen Schildkäfergemeinschaft
KW  - Westafrika
KW  - Schildkäfer
KW  - Windengewächse
KW  - Synökologie
KW  - Chrysomelidae
KW  - Cassidinae
KW  - Koexistenz
KW  - Nahrungsqualität
KW  - natürliche Feinde
KW  - Mikroklima
KW  - Mikrohabitat
KW  - molekulare Phylogenie
KW  - Phänologie
KW  - Cassidinae
KW  - Chrysomelidae
KW  - coexistence
KW  - natural enemies
KW  - microclimate
KW  - microhabitat
KW  - molecular phylogeny
KW  - phenology
KW  - plant quality
KW  - tropics
Y1  - 2000
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-1815
ER  -