@phdthesis{Sperfeld2011,
  author    = {Sperfeld, Erik},
  title     = {Effects of temperature and co-limiting nutritional components on life history traits of Daphnia magna and its biochemical composition},
  address   = {Potsdam},
  pages     = {157 S.},
  year      = {2011},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Krehl2011,
  author    = {Krehl, Susanne},
  title     = {Das Selenoprotein Glutathionperoxidase-2 : physiologische Funktion und Einfluss auf die entz{\"u}ndungsassoziierte Colonkarzinogenese},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-50220},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2011},
  abstract  = {Bei der Entdeckung der Glutathionperoxidase-2 (GPx2) wurde zun{\"a}chst davon ausgegangen, dass die Funktion dieses Enzyms im Kryptengrund des Colons einzig in der Reduktion von H2O2 besteht. Im Laufe der weiteren Erforschung zeigte sich, dass GPx2 auch in verschiedenen Tumorgeweben vermehrt exprimiert wird. Dabei wird diskutiert, ob die Wirkung von GPx2 im Tumor eher als pro- oder als antikarzinogen einzustufen ist. Mehrere Experimente in vitro und in vivo zeigten antiinflammatorische Eigenschaften der GPx2. Aufgrund dieser Befunde wird derzeit {\"u}ber weitere Funktionen der GPx2 spekuliert. In dieser Arbeit wurde die physiologische Funktion von GPx2 n{\"a}her erforscht, dazu wurden Wildtyp- und GPx2-Knockout-M{\"a}use in Hinblick auf Ver{\"a}nderungen der Enzymexpression und der Colonmorphologie untersucht. Es wurden drei verschiedene Selendi{\"a}ten verf{\"u}ttert: selenarmes, selenad{\"a}quates und selensupplementiertes Futter. Unter physiologischen Bedingungen ist am Kryptengrund des Colons, innerhalb der proliferierenden Zone, die Mitoserate am h{\"o}chsten. Der Großteil der apoptotischen Zellen ist hingegen an der Kryptenspitze vorzufinden. Durch den Knockout von GPx2 kam es zu einer signifikanten Erh{\"o}hung der Apoptoserate am Kryptengrund. Dabei war der gr{\"o}ßte Effekt auf selenarmem Futter zu verzeichnen. Hierbei wurde sogar eine Ver{\"a}nderung der Colonmorphologie dokumentiert, da die Verschiebung der Proliferationszone in Richtung Kryptenspitze eine Verl{\"a}ngerung der Krypten nach sich zog. Im Wildtyp wurden keine Apoptosen im Kryptengrund detektiert. GPx1 wird unter physiologischen Bedingungen im Gegensatz zur GPx2 in der Kryptenspitze exprimiert und ist im Selenmangel nicht mehr detektierbar. Der Knockout von GPx2 erh{\"o}hte die GPx1-Expression im Kryptengrund auf allen drei Selendi{\"a}ten. Diese {\"U}berexpression von GPx1 am Kryptengrund soll vermutlich den Verlust von GPx2 an dieser Stelle kompensieren. Da jedoch dort die massive Apoptoserate detektiert wurde, kann die GPx1 nicht die komplette Funktion von GPx2 kompensieren. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Funktion von GPx2 nicht nur in der Reduktion von H2O2 liegt. Vielmehr kann eine Rolle bei der Aufrechterhaltung der Hom{\"o}ostase von Zellen postuliert werden. Ein weiterer Bestandteil dieser Arbeit war die Kl{\"a}rung der Frage, welchen Einfluss GPx2 auf die entz{\"u}ndungsassoziierte Colonkarzinogenese aus{\"u}bt. In dem hierf{\"u}r verwendeten AOM/DSS-Model wird der karzinogene Prozess durch Entz{\"u}ndung vorangetrieben. Es erfolgte sowohl im Wildtyp als auch im GPx2-Knockout zum einen die Bewertung des Entz{\"u}ndungsstatus des Colons und zum anderen wurde die Anzahl von ACF und Tumoren verglichen. Das Colon im GPx2-Knockout war wesentlich st{\"a}rker entz{\"u}ndet als im Wildtyp. Diese Ergebnisse best{\"a}tigen die f{\"u}r die GPx2 postulierte antiinflammatorische Funktion. Normalerweise f{\"u}hrt eine Erh{\"o}hung der Mitoseanzahl zur Regeneration des entz{\"u}ndeten Gewebes. Jedoch beeinflusst der Verlust von GPx2 vermutlich den Ablauf der Entz{\"u}ndung, indem beispielsweise die Regeneration des Gewebes durch die enorm hohe Apoptoserate am Kryptengrund verlangsamt wird. Des Weiteren hatten sich im GPx2-Knockout tendenziell mehr Tumore entwickelt. Somit korrelierte die Entz{\"u}ndung des Colons mit der Entwicklung von Tumoren. Der Verlust von GPx2 beg{\"u}nstigte vermutlich sowohl die Tumorinitiation als auch die Tumorprogression. Allerdings stimulierte die Expression von GPx2 ebenfalls das Tumorwachstum. Es kann geschlussfolgert werden, dass eine ad{\"a}quate GPx2-Expression vor Entz{\"u}ndung sch{\"u}tzt und somit das Risiko f{\"u}r Colonkrebs senkt. Ob GPx2 aber insgesamt pro- oder antikarzinogen wirkt, h{\"a}ngt vermutlich vom Stadium des Colonkarzinogenese ab.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Samereier2011,
  author    = {Samereier, Matthias},
  title     = {Functional analyses of microtubule and centrosome-associated proteins in Dictyostelium discoideum},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-52835},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2011},
  abstract  = {Understanding the role of microtubule-associated proteins is the key to understand the complex mechanisms regulating microtubule dynamics. This study employs the model system Dictyostelium discoideum to elucidate the role of the microtubule-associated protein TACC (Transforming acidic coiled-coil) in promoting microtubule growth and stability. Dictyostelium TACC was localized at the centrosome throughout the entire cell cycle. The protein was also detected at microtubule plus ends, however, unexpectedly only during interphase but not during mitosis. The same cell cycle-dependent localization pattern was observed for CP224, the Dictyostelium XMAP215 homologue. These ubiquitous MAPs have been found to interact with TACC proteins directly and are known to act as microtubule polymerases and nucleators. This work shows for the first time in vivo that both a TACC and XMAP215 family protein can differentially localize to microtubule plus ends during interphase and mitosis. RNAi knockdown mutants revealed that TACC promotes microtubule growth during interphase and is essential for proper formation of astral microtubules in mitosis. In many organisms, impaired microtubule stability upon TACC depletion was explained by the failure to efficiently recruit the TACC-binding XMAP215 protein to centrosomes or spindle poles. By contrast, fluorescence recovery after photobleaching (FRAP) analyses conducted in this study demonstrate that in Dictyostelium recruitment of CP224 to centrosomes or spindle poles is not perturbed in the absence of TACC. Instead, CP224 could no longer be detected at the tips of microtubules in TACC mutant cells. This finding demonstrates for the first time in vivo that a TACC protein is essential for the association of an XMAP215 protein with microtubule plus ends. The GFP-TACC strains generated in this work also turned out to be a valuable tool to study the unusual microtubule dynamics in Dictyostelium. Here, microtubules exhibit a high degree of lateral bending movements but, in contrast most other organisms, they do not obviously undergo any growth or shrinkage events during interphase. Despite of that they are affected by microtubuledepolymerizing drugs such as thiabendazole or nocodazol which are thought to act solely on dynamic microtubules. Employing 5D-fluorescence live cell microscopy and FRAP analyses this study suggests Dictyostelium microtubules to be dynamic only in the periphery, while they are stable at the centrosome. In the recent years, the identification of yet unknown components of the Dictyostelium centrosome has made tremendous progress. A proteomic approach previously conducted by our group disclosed several uncharacterized candidate proteins, which remained to be verified as genuine centrosomal components. The second part of this study focuses on the investigation of three such candidate proteins, Cenp68, CP103 and the putative spindle assembly checkpoint protein Mad1. While a GFP-CP103 fusion protein could clearly be localized to isolated centrosomes that are free of microtubules, Cenp68 and Mad1 were found to associate with the centromeres and kinetochores, respectively. The investigation of Cenp68 included the generation of a polyclonal anti-Cenp68 antibody, the screening for interacting proteins and the generation of knockout mutants which, however, did not display any obvious phenotype. Yet, Cenp68 has turned out as a very useful marker to study centromere dynamics during the entire cell cycle. During mitosis, GFP-Mad1 localization strongly resembled the behavior of other Mad1 proteins, suggesting the existence of a yet uncharacterized spindle assembly checkpoint in Dictyostelium.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Ivakov2011,
  author    = {Ivakov, Alexander},
  title     = {Metabolic interactions in leaf development in Arabidopsis thaliana},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-59730},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2011},
  abstract  = {Das Wachstum und {\"U}berleben von Pflanzen basiert auf der Photosynthese in den Bl{\"a}ttern. Diese beinhaltet die Aufnahme von Kohlenstoffdioxid aus der Atmosph{\"a}re und das simultane Einfangen von Lichtenergie zur Bildung organischer Molek{\"u}le. Diese werden nach dem Eintritt in den Metabolismus in viele andere Komponenten umgewandelt, welche die Grundlage f{\"u}r die Zunahme der Biomasse bilden. Bl{\"a}tter sind Organe, die auf die Fixierung von Kohlenstoffdioxid spezialisiert sind. Die Funktionen der Bl{\"a}tter beinhalten vor allem die Optimierung und Feinregulierung vieler Prozesse, um eine effektive Nutzung von Ressourcen und eine maximale Photosynthese zu gew{\"a}hrleisten. Es ist bekannt, dass sich die Morphologie der Bl{\"a}tter den Wachstumsbedingungen der Pflanze anpasst und eine wichtige Rolle bei der Optimierung der Photosynthese spielt. Trotzdem ist die Regulation dieser Art der Anpassung bisher nicht verstanden. Die allgemeine Zielsetzung dieser vorliegenden Arbeit ist das Verst{\"a}ndnis wie das Wachstum und die Morphologie der Bl{\"a}tter im Modellorganismus Arabidopsis thaliana reguliert werden. Besondere Aufmerksamkeit wurde hierbei der M{\"o}glichkeit geschenkt, dass es interne metabolische Signale in der Pflanze geben k{\"o}nnte, die das Wachstum und die Entwicklung von Bl{\"a}ttern beeinflussen. Um diese Fragestellung zu untersuchen, muss das Wachstum und die Entwicklung von Bl{\"a}ttern oberhalb des Levels des einzelnen Organs und im Kontext der gesamten Pflanze betrachtet werden, weil Bl{\"a}tter nicht eigenst{\"a}ndig wachsen, sondern von Ressourcen und regulatorischen Einfl{\"u}ssen der ganzen Pflanze abh{\"a}ngig sind. Aufgrund der Komplexit{\"a}t dieser Fragestellung wurden drei komplement{\"a}re Ans{\"a}tze durchgef{\"u}hrt. Im ersten und spezifischsten Ansatz wurde untersucht ob eine flussabw{\"a}rts liegende Komponente des Zucker-Signalwegs, Trehalose-6-Phosphat (Tre-6-P), das Blattwachstum und die Blattentwicklung beinflussen kann. Um diese Frage zu beantworten wurden transgene Arabidopsis-Linien mit einem gest{\"o}rten Gehalt von Tre-6-P durch die Expression von bakteriellen Proteinen die in dem metabolismus von trehalose beteiligt sind. Die Pflanzen-Linien wurden unter Standard-Bendingungen in Erde angebaut und ihr Metabolismus und ihre Blattmorphologie untersucht. Diese Experimente f{\"u}hrten auch zu einem unerwarteten Projekt hinsichtlich einer m{\"o}glichen Rolle von Tre-6-P in der Regulation der Stomata. In einem zweiten, allgemeineren Ansatz wurde untersucht, ob {\"A}nderungen im Zucker-Gehalt der Pflanzen die Morphogenese der Bl{\"a}tter als Antwort auf Licht beeinflussen. Dazu wurden eine Reihe von Mutanten, die im Zentralmetabolismus beeintr{\"a}chtigt sind, in derselben Lichtbedingung angezogen und bez{\"u}glich ihrer Blattmorphologie analysiert. In einem dritten noch allgemeineren Ansatz wurde die nat{\"u}rliche Variation von morphologischen Auspr{\"a}gungen der Bl{\"a}tter und Rosette anhand von wilden Arabidopsis {\"O}kotypen untersucht, um zu verstehen wie sich die Blattmorphologie auf die Blattfunktion und das gesamte Pflanzenwachstum auswirkt und wie unterschiedliche Eigenschaften miteinander verkn{\"u}pft sind. Das Verh{\"a}ltnis der Blattanzahl zum Gesamtwachstum der Pflanze und Blattgr{\"o}ße wurde gesondert weiter untersucht durch eine Normalisierung der Blattanzahl auf das Frischgewicht der Rosette, um den Parameter „leafing Intensity" abzusch{\"a}tzen. Leafing Intensity integrierte Blattanzahl, Blattgr{\"o}ße und gesamtes Rosettenwachstum in einer Reihe von Kompromiss-Interaktionen, die in einem Wachstumsvorteil resultieren, wenn Pflanzen weniger, aber gr{\"o}ßere Bl{\"a}tter pro Einheit Biomasse ausbilden. Dies f{\"u}hrte zu einem theoretischen Ansatz in dem ein einfaches allometrisch mathematisches Modell konstruiert wurde, um Blattanzahl, Blattgr{\"o}ße und Pflanzenwachstum im Kontext der gesamten Pflanze Arabidopsis zu verkn{\"u}pfen.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Giorgi2011,
  author    = {Giorgi, Federico Manuel},
  title     = {Expression-based reverse engineering of plant transcriptional networks},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-56760},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2011},
  abstract  = {Regulation of gene transcription plays a major role in mediating cellular responses and physiological behavior in all known organisms. The finding that similar genes are often regulated in a similar manner (co-regulated or "co-expressed") has directed several "guilt-by-association" approaches in order to reverse-engineer the cellular transcriptional networks using gene expression data as a compass. This kind of studies has been considerably assisted in the recent years by the development of high-throughput transcript measurement platforms, specifically gene microarrays and next-generation sequencing. In this thesis, I describe several approaches for improving the extraction and interpretation of the information contained in microarray based gene expression data, through four steps: (1) microarray platform design, (2) microarray data normalization, (3) gene network reverse engineering based on expression data and (4) experimental validation of expression-based guilt-by-association inferences. In the first part test case is shown aimed at the generation of a microarray for Thellungiella salsuginea, a salt and drought resistant close relative to the model plant Arabidopsis thaliana; the transcripts of this organism are generated on the combination of publicly available ESTs and newly generated ad-hoc next-generation sequencing data. Since the design of a microarray platform requires the availability of highly reliable and non-redundant transcript models, these issues are addressed consecutively, proposing several different technical solutions. In the second part I describe how inter-array correlation artifacts are generated by the common microarray normalization methods RMA and GCRMA, together with the technical and mathematical characteristics underlying the problem. A solution is proposed in the form of a novel normalization method, called tRMA. The third part of the thesis deals with the field of expression-based gene network reverse engineering. It is shown how different centrality measures in reverse engineered gene networks can be used to distinguish specific classes of genes, in particular essential genes in Arabidopsis thaliana, and how the use of conditional correlation can add a layer of understanding over the information flow processes underlying transcript regulation. Furthermore, several network reverse engineering approaches are compared, with a particular focus on the LASSO, a linear regression derivative rarely applied before in global gene network reconstruction, despite its theoretical advantages in robustness and interpretability over more standard methods. The performance of LASSO is assessed through several in silico analyses dealing with the reliability of the inferred gene networks. In the final part, LASSO and other reverse engineering methods are used to experimentally identify novel genes involved in two independent scenarios: the seed coat mucilage pathway in Arabidopsis thaliana and the hypoxic tuber development in Solanum tuberosum. In both cases an interesting method complementarity is shown, which strongly suggests a general use of hybrid approaches for transcript expression-based inferences. In conclusion, this work has helped to improve our understanding of gene transcription regulation through a better interpretation of high-throughput expression data. Part of the network reverse engineering methods described in this thesis have been included in a tool (CorTo) for gene network reverse engineering and annotated visualization from custom transcription datasets.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Krueger2011,
  author    = {Kr{\"u}ger, Anne},
  title     = {Molekulare Charakterisierung von NE81 und CP75, zwei kernh{\"u}llen- und centrosomassoziierten Proteinen in Dictyostelium discoideum},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-53915},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2011},
  abstract  = {Lamine bilden zusammen mit laminassoziierten Proteinen die nukle{\"a}re Lamina. Diese ist notwendig f{\"u}r die mechanische Stabilit{\"a}t von Zellen, die Organisation des Chromatins, der Genexpression, dem Fortgang des Zellzyklus und der Zellmigration. Die vielf{\"a}ltigen Funktionen der Lamine werden durch die Pathogenese von Laminopathien belegt. Zu diesen Erkrankungen, welche ihre Ursache in Mutationen innerhalb der laminkodierenden Gene, oder der Gene laminassoziierter bzw. laminprozessierender Proteine haben, z{\"a}hlen unter anderem das „Hutchinson-Gilford Progerie Syndrom", die „Emery-Dreifuss" Muskeldystrophie und die dilatierte Kardiomyopathie. Trotz der fundamentalen Bedeutung der Lamine, wurden diese bisher nur in Metazoen und nicht in einzelligen Organismen detektiert. Der am{\"o}bide Organismus Dictyostelium discoideum ist ein haploider Eukaryot, der h{\"a}ufig als Modellorganismus in den verschiedensten Bereichen der Zellbiologie eingesetzt wird. Mit der Entdeckung von NE81, einem Protein das mit der inneren Kernh{\"u}lle von Dictyostelium discoideum assoziiert ist, wurde erstmals ein Protein identifiziert, dass man aufgrund seiner Eigenschaften als lamin{\"a}hnliches Protein in einem niederen Eukaryoten bezeichnen kann. Diese Merkmale umfassen die Existenz lamintypischer Sequenzen, wie die CDK1-Phosphorylierungsstelle, direkt gefolgt von einer zentralen „Rod"-Dom{\"a}ne, sowie eine typische NLS und die hoch konservierte CaaX-Box. F{\"u}r die Etablierung des NE81 als „primitives" Lamin, wurden im Rahmen dieser Arbeit verschiedene Experimente durchgef{\"u}hrt, die strukturelle und funktionelle Gemeinsamkeiten zu den Laminen in anderen Organismen aufzeigen konnten. Die Herstellung eines polyklonalen Antik{\"o}rpers erm{\"o}glichte die Verifizierung der subzellul{\"a}ren Lokalisation des NE81 durch Elektronenmikroskopie und gab Einblicke in das Verhalten des endogenen Proteins innerhalb des Zellzyklus. Mit der Generierung von NE81-Nullmutanten konnte demonstriert werden, dass NE81 eine wichtige Rolle bei der nukle{\"a}ren Integrit{\"a}t und der Chromatinorganisation von Zellen spielt. Des Weiteren f{\"u}hrte die Expression von zwei CaaX-Box deletierten NE81 - Varianten dazu, den Einfluss des Proteins auf die mechanische Stabilit{\"a}t der Zellen nachweisen zu k{\"o}nnen. Auch die Bedeutung der hochkonservierten CaaX-Box f{\"u}r die Lokalisation des Proteins wurde durch die erhaltenen Ergebnisse deutlich. Mit der Durchf{\"u}hrung von FRAP-Experimente konnte außerdem die strukturgebende Funktion von NE81 innerhalb des Zellkerns bekr{\"a}ftigt werden. Zus{\"a}tzlich wurde im Rahmen dieser Arbeit damit begonnen, den Einfluss der Isoprenylcysteincarboxylmethyltransferase auf die Lokalisation des Proteins aufzukl{\"a}ren. Die Entdeckung eines lamin{\"a}hnlichen Proteins in einem einzelligen Organismus, der an der Schwelle zu den Metazoen steht, ist f{\"u}r die evolution{\"a}re Betrachtung der Entwicklung der sozialen Am{\"o}be und f{\"u}r die Erforschung der molekularen Basis von Laminopathien in einem einfachen Modellorganismus sehr interessant. Die Arbeit mit Dictyostelium discoideum k{\"o}nnte daher Wege aufzeigen, dass Studium der Laminopathien am Tiermodell drastisch zu reduzieren. In den letzten Jahren hat die Erforschung unbekannter Bestandteile des Centrosoms in Dictyostelium discoideum große Fortschritte gemacht. Eine zu diesem Zwecke von unserer Arbeitsgruppe durchgef{\"u}hrte Proteomstudie, f{\"u}hrte zur Identifizierung weiterer, potentiell centrosomaler Kandidatenproteine. Der zweite Teil dieser Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit der Charakterisierung eines solchen Kandidatenproteins, dem CP75. Es konnte gezeigt werden, dass CP75 einen echten, centrosomalen Bestandteil darstellt, der mikrotubuli-unabh{\"a}ngig mit der Core Struktur des Zellorganells assoziiert ist. Weiterhin wurde deutlich, dass die Lokalisation am Centrosom in Abh{\"a}ngigkeit vom Zellzyklus erfolgt und CP75 vermutlich mit CP39, einem weiteren centrosomalen Core Protein, interagiert.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schuette2011,
  author    = {Sch{\"u}tte, Moritz},
  title     = {Evolutionary fingerprints in genome-scale networks},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-57483},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2011},
  abstract  = {Mathematical modeling of biological phenomena has experienced increasing interest since new high-throughput technologies give access to growing amounts of molecular data. These modeling approaches are especially able to test hypotheses which are not yet experimentally accessible or guide an experimental setup. One particular attempt investigates the evolutionary dynamics responsible for today's composition of organisms. Computer simulations either propose an evolutionary mechanism and thus reproduce a recent finding or rebuild an evolutionary process in order to learn about its mechanism. The quest for evolutionary fingerprints in metabolic and gene-coexpression networks is the central topic of this cumulative thesis based on four published articles. An understanding of the actual origin of life will probably remain an insoluble problem. However, one can argue that after a first simple metabolism has evolved, the further evolution of metabolism occurred in parallel with the evolution of the sequences of the catalyzing enzymes. Indications of such a coevolution can be found when correlating the change in sequence between two enzymes with their distance on the metabolic network which is obtained from the KEGG database. We observe that there exists a small but significant correlation primarily on nearest neighbors. This indicates that enzymes catalyzing subsequent reactions tend to be descended from the same precursor. Since this correlation is relatively small one can at least assume that, if new enzymes are no "genetic children" of the previous enzymes, they certainly be descended from any of the already existing ones. Following this hypothesis, we introduce a model of enzyme-pathway coevolution. By iteratively adding enzymes, this model explores the metabolic network in a manner similar to diffusion. With implementation of an Gillespie-like algorithm we are able to introduce a tunable parameter that controls the weight of sequence similarity when choosing a new enzyme. Furthermore, this method also defines a time difference between successive evolutionary innovations in terms of a new enzyme. Overall, these simulations generate putative time-courses of the evolutionary walk on the metabolic network. By a time-series analysis, we find that the acquisition of new enzymes appears in bursts which are pronounced when the influence of the sequence similarity is higher. This behavior strongly resembles punctuated equilibrium which denotes the observation that new species tend to appear in bursts as well rather than in a gradual manner. Thus, our model helps to establish a better understanding of punctuated equilibrium giving a potential description at molecular level. From the time-courses we also extract a tentative order of new enzymes, metabolites, and even organisms. The consistence of this order with previous findings provides evidence for the validity of our approach. While the sequence of a gene is actually subject to mutations, its expression profile might also indirectly change through the evolutionary events in the cellular interplay. Gene coexpression data is simply accessible by microarray experiments and commonly illustrated using coexpression networks where genes are nodes and get linked once they show a significant coexpression. Since the large number of genes makes an illustration of the entire coexpression network difficult, clustering helps to show the network on a metalevel. Various clustering techniques already exist. However, we introduce a novel one which maintains control of the cluster sizes and thus assures proper visual inspection. An application of the method on Arabidopsis thaliana reveals that genes causing a severe phenotype often show a functional uniqueness in their network vicinity. This leads to 20 genes of so far unknown phenotype which are however suggested to be essential for plant growth. Of these, six indeed provoke such a severe phenotype, shown by mutant analysis. By an inspection of the degree distribution of the A.thaliana coexpression network, we identified two characteristics. The distribution deviates from the frequently observed power-law by a sharp truncation which follows after an over-representation of highly connected nodes. For a better understanding, we developed an evolutionary model which mimics the growth of a coexpression network by gene duplication which underlies a strong selection criterion, and slight mutational changes in the expression profile. Despite the simplicity of our assumption, we can reproduce the observed properties in A.thaliana as well as in E.coli and S.cerevisiae. The over-representation of high-degree nodes could be identified with mutually well connected genes of similar functional families: zinc fingers (PF00096), flagella, and ribosomes respectively. In conclusion, these four manuscripts demonstrate the usefulness of mathematical models and statistical tools as a source of new biological insight. While the clustering approach of gene coexpression data leads to the phenotypic characterization of so far unknown genes and thus supports genome annotation, our model approaches offer explanations for observed properties of the coexpression network and furthermore substantiate punctuated equilibrium as an evolutionary process by a deeper understanding of an underlying molecular mechanism.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Hartmann2011,
  author    = {Hartmann, Stefanie},
  title     = {Phylogenomics: comparative genome analysis ursing large-scale gene family data},
  address   = {Potsdam},
  year      = {2011},
  language  = {en}
}
@phdthesis{CamaraMattosMartins2011,
  author    = {Camara Mattos Martins, Marina},
  title     = {What are the downstream targets of trehalose-6-phosphate signalling in plants?},
  address   = {Potsdam},
  pages     = {164 S.},
  year      = {2011},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Klie2011,
  author    = {Klie, Sebastian},
  title     = {Integrative analysis of hight-throughput "omics"-data and structured biological knowledge},
  address   = {Potsdam},
  pages     = {102 S.},
  year      = {2011},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Sun2011,
  author    = {Sun, Xiaoliang},
  title     = {Towards understanding the dynamics of biological systems from -Omics data},
  address   = {Potsdam},
  pages     = {114 S.},
  year      = {2011},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Szecowka2011,
  author    = {Szec{\´o}wka, Marek},
  title     = {Metabolic fluxes in photosynthetic and heterotrophic plant tissues},
  address   = {Potsdam},
  pages     = {XII, 145 S.},
  year      = {2011},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Griessner2011,
  author    = {Grießner, Matthias},
  title     = {Grenzfl{\"a}chenmodifizierung von Mikrosystemen f{\"u}r biochemische Assays},
  address   = {Potsdam},
  pages     = {95 S.},
  year      = {2011},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Li2011,
  author    = {Li, Xiaoqing},
  title     = {Structural and dynamic analysis of circadian oscillators and modelling seasonal response in Soay sheep},
  address   = {Potsdam},
  pages     = {163 S.},
  year      = {2011},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Tiller2011,
  author    = {Tiller, Nadine},
  title     = {Plastid translation : functions of plastid-specific ribosomal proteins and identification of a factor mediating plastid-to-nucleus retrograde sifnalling},
  address   = {Potsdam},
  pages     = {122 S.},
  year      = {2011},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Mittag2011,
  author    = {Mittag, Sonnhild},
  title     = {Vom Rosetta-Stone-Protein NitFhit zur Tumorsuppressorwirkung der humanen Nitrilase1},
  address   = {Potsdam},
  pages     = {113 S.},
  year      = {2011},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Rott2011,
  author    = {Rott, Markus},
  title     = {Die Rolle der plastid{\"a}ren APT Synthase in der Regulation des photosynthetischen Elektronenflusses},
  address   = {Potsdam},
  pages     = {131 S.},
  year      = {2011},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Schroeder2011,
  author    = {Schr{\"o}der, Florian},
  title     = {Funktionelle Charakterisierung der EXO/EXL-Proteinfamilie und NFXL2-Isoformen in Arabidopsis thaliana},
  address   = {Potsdam},
  pages     = {86 S.},
  year      = {2011},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Nahavandi2011,
  author    = {Nahavandi, Nahid},
  title     = {Genetic and morphological analysis on the evolution of the Ponto-Caspian amphipod Pontogammarus maeoticus},
  address   = {Potsdam},
  pages     = {54 S.},
  year      = {2011},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Lehmann2011,
  author    = {Lehmann, Martin},
  title     = {Back to the roots : regulation of arabidopsis root metabolism during oxidative stress},
  address   = {Potsdam},
  pages     = {154 S.},
  year      = {2011},
  language  = {en}
}