TY - GEN A1 - Liaimer, Anton A1 - Jensen, John B. A1 - Dittmann-Thünemann, Elke T1 - A genetic and chemical perspective on symbiotic recruitment of cyanobacteria of the genus Nostoc into the host plant Blasia pusilla L. T2 - Frontiers in microbiology N2 - Liverwort Blasia pusilla L. recruits soil nitrogen-fixing cyanobacteria of genus Nostoc as symbiotic partners. In this work we compared Nostoc community composition inside the plants and in the soil around them from two distant locations in Northern Norway. STRR fingerprinting and 16S rDNA phylogeny reconstruction showed a remarkable local diversity among isolates assigned to several Nostoc clades. An extensive web of negative allelopathic interactions was recorded at an agricultural site, but not at the undisturbed natural site. The cell extracts of the cyanobacteria did not show antimicrobial activities, but four isolates were shown to be cytotoxic to human cells. The secondary metabolite profiles of the isolates were mapped by MALDI-TOF MS, and the most prominent ions were further analyzed by Q-TOF for MS/MS aided identification. Symbiotic isolates produced a great variety of small peptide-like substances, most of which lack any record in the databases. Among identified compounds we found microcystin and nodularin variants toxic to eukaryotic cells. Microcystin producing chemotypes were dominating as symbiotic recruits but not in the free-living community. In addition, we were able to identify several novel aeruginosins and banyaside-like compounds, as well as nostocyclopeptides and nosperin. T3 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe - 434 KW - cyanobacteria KW - secondary metabolites KW - symbiosis KW - Blasia KW - Nostoc KW - allelopathy Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-407179 ER - TY - GEN A1 - Krupinski, Pawel A1 - Bozorg, Behruz A1 - Larsson, André A1 - Pietra, Stefano A1 - Grebe, Markus A1 - Jönsson, Henrik T1 - A model analysis of mechanisms for radial microtubular patterns at root hair initiation sites T2 - Frontiers in plant science N2 - Plant cells have two main modes of growth generating anisotropic structures. Diffuse growth where whole cell walls extend in specific directions, guided by anisotropically positioned cellulose fibers, and tip growth, with inhomogeneous addition of new cell wall material at the tip of the structure. Cells are known to regulate these processes via molecular signals and the cytoskeleton. Mechanical stress has been proposed to provide an input to the positioning of the cellulose fibers via cortical microtubules in diffuse growth. In particular, a stress feedback model predicts a circumferential pattern of fibers surrounding apical tissues and growing primordia, guided by the anisotropic curvature in such tissues. In contrast, during the initiation of tip growing root hairs, a star-like radial pattern has recently been observed. Here, we use detailed finite element models to analyze how a change in mechanical properties at the root hair initiation site can lead to star-like stress patterns in order to understand whether a stress-based feedback model can also explain the microtubule patterns seen during root hair initiation. We show that two independent mechanisms, individually or combined, can be sufficient to generate radial patterns. In the first, new material is added locally at the position of the root hair. In the second, increased tension in the initiation area provides a mechanism. Finally, we describe how a molecular model of Rho-of-plant (ROP) GTPases activation driven by auxin can position a patch of activated ROP protein basally along a 2D root epidermal cell plasma membrane, paving the way for models where mechanical and molecular mechanisms cooperate in the initial placement and outgrowth of root hairs. T3 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe - 435 KW - plant cell wall KW - finite element modeling KW - computational morphodynamics KW - root hair initiation KW - microtubules KW - cellulose fibers KW - composite material Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-407181 ER - TY - THES A1 - Shikangalah, Rosemary Ndawapeka T1 - An ecohydrological impact assessment in urban areas BT - urban water erosion in Windhoek, Namibia N2 - Over the last decades, the world’s population has been growing at a faster rate, resulting in increased urbanisation, especially in developing countries. More than half of the global population currently lives in urbanised areas with an increasing tendency. The growth of cities results in a significant loss of vegetation cover, soil compaction and sealing of the soil surface which in turn results in high surface runoff during high-intensity storms and causes the problem of accelerated soil water erosion on streets and building grounds. Accelerated soil water erosion is a serious environmental problem in cities as it gives rise to the contamination of aquatic bodies, reduction of ground water recharge and increase in land degradation, and also results in damages to urban infrastructures, including drainage systems, houses and roads. Understanding the problem of water erosion in urban settings is essential for the sustainable planning and management of cities prone to water erosion. However, in spite of the vast existence of scientific literature on water erosion in rural regions, a concrete understanding of the underlying dynamics of urban erosion still remains inadequate for the urban dryland environments. This study aimed at assessing water erosion and the associated socio-environmental determinants in a typical dryland urban area and used the city of Windhoek, Namibia, as a case study. The study used a multidisciplinary approach to assess the problem of water erosion. This included an in depth literature review on current research approaches and challenges of urban erosion, a field survey method for the quantification of the spatial extent of urban erosion in the dryland city of Windhoek, and face to face interviews by using semi-structured questionnaires to analyse the perceptions of stakeholders on urban erosion. The review revealed that around 64% of the literatures reviewed were conducted in the developed world, and very few researches were carried out in regions with extreme climate, including dryland regions. Furthermore, the applied methods for erosion quantification and monitoring are not inclusive of urban typical features and they are not specific for urban areas. The reviewed literature also lacked aspects aimed at addressing the issues of climate change and policies regarding erosion in cities. In a field study, the spatial extent and severity of an urban dryland city, Windhoek, was quantified and the results show that nearly 56% of the city is affected by water erosion showing signs of accelerated erosion in the form of rills and gullies, which occurred mainly in the underdeveloped, informal and semi-formal areas of the city. Factors influencing the extent of erosion in Windhoek included vegetation cover and type, socio-urban factors and to a lesser extent slope estimates. A comparison of an interpolated field survey erosion map with a conventional erosion assessment tool (the Universal Soil Loss Equation) depicted a large deviation in spatial patterns, which underlines the inappropriateness of traditional non-urban erosion tools to urban settings and emphasises the need to develop new erosion assessment and management methods for urban environments. It was concluded that measures for controlling water erosion in the city need to be site-specific as the extent of erosion varied largely across the city. The study also analysed the perceptions and understanding of stakeholders of urban water erosion in Windhoek, by interviewing 41 stakeholders using semi-structured questionnaires. The analysis addressed their understanding of water erosion dynamics, their perceptions with regards to the causes and the seriousness of erosion damages, and their attitudes towards the responsibilities for urban erosion. The results indicated that there is less awareness of the process as a phenomenon, instead there is more awareness of erosion damages and the factors contributing to the damages. About 69% of the stakeholders considered erosion damages to be ranging from moderate to very serious. However, there were notable disparities between the private householders and public authority groups. The study further found that the stakeholders have no clear understanding of their responsibilities towards the management of the control measures and payment for the damages. The private householders and local authority sectors pointed fingers at each other for the responsibilities for erosion damage payments and for putting up prevention measures. The reluctance to take responsibility could create a predicament for areas affected, specifically in the informal settlements where land management is not carried out by the local authority and land is not owned by the occupants. The study concluded that in order to combat urban erosion, it is crucial to understand diverse dynamics aggravating the process of urbanisation from different scales. Accordingly, the study suggests that there is an urgent need for the development of urban-specific approaches that aim at: (a) incorporating the diverse socio-economic-environmental aspects influencing erosion, (b) scientifically improving natural cycles that influence water storages and nutrients for plants in urbanised dryland areas in order to increase the amount of vegetation cover, (c) making use of high resolution satellite images to improve the adopted methods for assessing urban erosion, (d) developing water erosion policies, and (e) continuously monitoring the impact of erosion and the influencing processes from local, national and international levels. N2 - In den letzten Jahrzehnten ist die Erdbevölkerung mit großer Geschwindigkeit gewachsen. Das hatte eine verstärkte Urbanisierung zur Folge, insbesondere in den Entwicklungsländern. Zurzeit lebt über die Hälfte der globalen Bevölkerung in Stadtgebieten, mit steigender Tendenz. Städtewachstum geht mit einem signifikanten Verlust von Vegetationsbedeckung, sowie mit Bodenverdichtung und -versiegelung einher. Diese Faktoren führen bei Starkregenereignissen zu einem hohen Oberflächenabfluss, und zu Problemen durch beschleunigte wasserbedingte Bodenerosion in Straßen und auf Baugelände. In Städten ist eine beschleunigte wasserbedingte Bodenerosion ist ein ernstzunehmendes Umweltproblem, denn sie verursacht eine Verschmutzung der Gewässer, eine verminderte Grundwasserneubildung und erhöhte Landdegradierung. Darüber hinaus kommt es zu erosionsbedingten Schäden in der städtischen Infrastruktur, inklusive der Entwässerungssysteme, sowie an Häusern und Straßen. Für ein nachhaltiges Planen und Management von erosionsanfälligen Städten ist es von essentieller Bedeutung, die Probleme der Wassererosion in städtischen Gebieten zu verstehen. Trotz der großen Anzahl wissenschaftlicher Studien über Wassererosion in ländlichen Gegenden bleibt unser Verständnis der zu Grunde liegenden Erosionsdynamiken in urbanen Trockengebieten unzureichend. Diese Studie zielt darauf ab, Wassererosion, sowie die dazu beitragenden sozio-ökologischen Faktoren, in einem typischen urbanen Trockengebiet zu erfassen. Hierzu wurde ein fachübergreifender Ansatz am Fallbeispiel der Stadt Windhoek, Namibia, gewählt. Die Arbeit umfasst eine detaillierte Literaturanalyse der aktuellen Forschungsansätze zur urbanen Wassererosion und den damit verbundenen Herausforderungen. Außerdem wurde eine feldstudienbasierte Methode entwickelt, mit der das Ausmaß der Wassererosion in der Stadt Windhoek quantifiziert und räumlich erfasst wurde. Schließlich wurden persönliche Befragungen mit halbstrukturierten Fragebögen durchgeführt, um die Wahrnehmung der verschiedenen Interessenvertreter zum Thema Erosion in Stadtgebieten zu analysieren. Die Literaturanalyse hat gezeigt, dass 64% der untersuchten Studien in der entwickelten Welt durchgeführt wurden und nur sehr wenige Regionen mit extremen Klimabedingungen, einschließlich Trockengebieten, untersucht wurden. Hinzu kommt, dass die verwendeten Methoden zur Erosionsquantifizierung und -beobachtung die für urbane Gebiete typischen Merkmale nicht beinhalten und dafür auch nicht ausgerichtet sind. Des Weiteren mangelt es der untersuchten Literatur an Ansätzen, die den Einfluss des Klimawandels und politische Aspekte in Bezug auf Erosion in Stadtgebieten thematisieren. In einer Feldstudie wurde das Ausmaß von Wassererosion in der trocken gelegenen Stadt Windhoek quantifiziert und räumlich erfasst. Beinahe 56% der Stadt waren von Wassererosion betroffen und wiesen Anzeichen beschleunigter Erosion in Form von Rinnen und Rillen auf. Letztere traten vor allem in den unterentwickelten, informellen und semi-formellen Stadtgebieten auf. Das Ausmaß der Erosion in Windhoek wurde unter anderem von der Vegetationsbedeckung und dem Vegetationstyp, von sozial-urbanen Faktoren, und zu einem geringeren Grad von dem geschätzten Gefälle bestimmt. Der Vergleich einer interpolierten feldstudienbasierten Erosionskarte mit Ergebnissen, die auf einer konventionellen Methode zur Erosionserfassung (der Allgemeinen Bodenabtragsgleichung (ABAG)) basieren, ergab eine starke Abweichung in den räumlichen Mustern. Das verdeutlicht die Unzulänglichkeit einer direkten Übertragung von traditionellen nicht-urbanen Methoden zur Erosionserfassung auf ein urbanes Umfeld und betont die Notwendigkeit, neue Methoden sowohl zur Erfassung als auch zum Management von Erosion für urbane Gebiete zu entwickeln. Aus der großen Variabilität des Erosionsausmaßes innerhalb der Stadt lässt sich folgern, dass Methoden zur Kontrolle von Wassererosion in Städten standortspezifisch sein sollten. Anhand von halbstrukturierten Fragebögen wurde in einem weiteren Teil der Arbeit die Wahrnehmung und das Verständnis der unterschiedlichen Interessenvertreter zum Thema urbane Wassererosion in Windhoek untersucht. Insgesamt wurden 41 Interessenvertreter zu ihrem Verständnis der Wassererosionsdynamiken, zu ihrer Wahrnehmung in Bezug auf mögliche Ursachen und zum Ausmaß der Erosionsschäden, sowie zu ihrer Einstellung zur Verantwortlichkeit für die Erosion in der Stadt befragt. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass es eine geringe Wahrnehmung für das Phänomen der Erosion als Prozess gibt, dafür aber eine im Vergleich erhöhte Wahrnehmung der Erosionsschäden und der Faktoren, die zu den Schäden beitragen. Ungefähr 69% der Interessenvertreter stuften die Erosionsschäden als moderat bis sehr ernsthaft ein. Dabei gab es erkennbare Differenzen zwischen der Gruppe der privaten Haushalte und der der öffentlichen Behörden. Des Weiteren hat die Untersuchung ergeben, dass die Interessenvertreter kein klares Verständnis ihrer Verantwortung in Bezug auf das Management der Kontrollmaßnahmen, sowie ihrer finanziellen Verantwortung für die Schäden haben. Die privaten Haushalte und die örtlichen Behörden wiesen sich gegenseitig die Zahlungsverantwortung für die Erosionsschäden und für vorbeugende Maßnahmen zu. Der Unwille der einzelnen Akteure, Verantwortung zu übernehmen, könnte eine Zwickmühle für die betroffenen Gebiete werden. Dies gilt insbesondere für die informellen Siedlungen, in denen von den örtlichen Behörden kein Landmanagement durchgeführt wird, das Land aber auch nicht Eigentum der Bewohnern ist. Abschließend hat die Studie ergeben, dass es für eine effektive Erosionsbekämpfung in der Stadt von ausschlaggebender Bedeutung ist, die verschiedenen, den Prozess der Urbanisierung auf negative Weise verstärkenden Dynamiken, auf ihren unterschiedlichen Skalen zu verstehen. Auf Grundlage der hier präsentierten Ergebnisse wird eine Entwicklung speziell auf Stadtgebiete ausgerichteter Ansätze mit folgenden Zielen dringend nahegelegt: (a) Einer Integration von diversen sozio-ökonomisch-ökologischen Aspekten, die sich auf Erosion auswirken; (b) Einer wissenschaftlich begründeten Verbesserung der natürlichen Kreisläufe, die sich positiv auf die Wasserspeicherung im Boden und die Nährstoffverfügbarkeit für Pflanzen auswirken, um dadurch einen höheren Vegetationsbedeckungsgrad zu erreichen; (c) Der Nutzung hoch aufgelöster Satellitendaten, um die Methoden zur Erosionserfassung für urbane Gebiete zu verbessern; (d) Der Entwicklung politischer Maßnahmen zur Bekämpfung von Wassererosion. KW - urban soil erosion KW - water erosion KW - risk mapping KW - urbane Bodenerosion KW - Wassererosion KW - Risikoabbildung Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-102356 ER - TY - GEN A1 - Roggenbuck, Dirk A1 - Borghi, Maria Orietta A1 - Somma, Valentina A1 - Büttner, Thomas A1 - Schierack, Peter A1 - Hanack, Katja A1 - Grossi, Claudia A1 - Bodio, Caterina A1 - Macor, Paolo A1 - von Landenberg, Philipp A1 - Boccellato, Francesco A1 - Mahler, Michael A1 - Meroni, Pier Luigi T1 - Antiphospholipid antibodies detected by line immunoassay differentiate among patients with antiphospholipid syndrome, with infections and asymptomatic carriers T2 - Postprints der Universität Potsdam Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe N2 - Background Antiphospholipid antibodies (aPL) can be detected in asymptomatic carriers and infectious patients. The aim was to investigate whether a novel line immunoassay (LIA) differentiates between antiphospholipid syndrome (APS) and asymptomatic aPL+ carriers or patients with infectious diseases (infectious diseases controls (IDC)). Methods Sixty-one patients with APS (56 primary, 22/56 with obstetric events only, and 5 secondary), 146 controls including 24 aPL+ asymptomatic carriers and 73 IDC were tested on a novel hydrophobic solid phase coated with cardiolipin (CL), phosphatic acid, phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine, phosphatidylglycerol, phosphatidylinositol, phosphatidylserine, beta2-glycoprotein I (β2GPI), prothrombin, and annexin V. Samples were also tested by anti-CL and anti-β2GPI ELISAs and for lupus anticoagulant activity. Human monoclonal antibodies (humoAbs) against human β2GPI or PL alone were tested on the same LIA substrates in the absence or presence of human serum, purified human β2GPI or after CL-micelle absorption. Results Comparison of LIA with the aPL-classification assays revealed good agreement for IgG/IgM aß2GPI and aCL. Anti-CL and anti-ß2GPI IgG/IgM reactivity assessed by LIA was significantly higher in patients with APS versus healthy controls and IDCs, as detected by ELISA. IgG binding to CL and ß2GPI in the LIA was significantly lower in aPL+ carriers and Venereal Disease Research Laboratory test (VDRL) + samples than in patients with APS. HumoAb against domain 1 recognized β2GPI bound to the LIA-matrix and in anionic phospholipid (PL) complexes. Absorption with CL micelles abolished the reactivity of a PL-specific humoAb but did not affect the binding of anti-β2GPI humoAbs. Conclusions The LIA and ELISA have good agreement in detecting aPL in APS, but the LIA differentiates patients with APS from infectious patients and asymptomatic carriers, likely through the exposure of domain 1. T3 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe - 436 KW - Antiphospholipid syndrome KW - Antiphospholipid antibody KW - Phospholipid binding proteins KW - Beta2 - glycoprotein I KW - Line immunoassay Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-407211 SN - 1866-8372 IS - 436 ER - TY - GEN A1 - Wessig, Pablo A1 - Bader, Denise A1 - Klier, Dennis Tobias A1 - Hettrich, Cornelia A1 - Bier, Frank Fabian T1 - Detecting carbohydrate–lectin interactions using a fluorescent probe based on DBD dyes N2 - Herein we present an efficient synthesis of a biomimetic probe with modular construction that can be specifically bound by the mannose binding FimH protein – a surface adhesion protein of E. coli bacteria. The synthesis combines the new and interesting DBD dye with the carbohydrate ligand mannose via a Click reaction. We demonstrate the binding to E. coli bacteria over a large concentration range and also present some special characteristics of those molecules that are of particular interest for the application as a biosensor. In particular, the mix-and-measure ability and the very good photo-stability should be highlighted here. T3 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe - 314 KW - conformational-changes KW - green-i KW - protein KW - binding KW - assay Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-394382 SP - 1235 EP - 1238 ER - TY - GEN A1 - Yan, Wenhao A1 - Chen, Dijun A1 - Kaufmann, Kerstin T1 - Efficient multiplex mutagenesis by RNA‑guided Cas9 and its use in the characterization of regulatory elements in the AGAMOUS gene N2 - Background: The efficiency of multiplex editing in plants by the RNA-guided Cas9 system is limited by efficient introduction of its components into the genome and by their activity. The possibility of introducing large fragment deletions by RNA-guided Cas9 tool provides the potential to study the function of any DNA region of interest in its ‘endogenous’ environment. Results: Here, an RNA-guided Cas9 system was optimized to enable efficient multiplex editing in Arabidopsis thaliana. We demonstrate the flexibility of our system for knockout of multiple genes, and to generate heritable largefragment deletions in the genome. As a proof of concept, the function of part of the second intron of the flower development gene AGAMOUS in Arabidopsis was studied by generating a Cas9-free mutant plant line in which part of this intron was removed from the genome. Further analysis revealed that deletion of this intron fragment results 40 % decrease of AGAMOUS gene expression without changing the splicing of the gene which indicates that this regulatory region functions as an activator of AGAMOUS gene expression. Conclusions: Our modified RNA-guided Cas9 system offers a versatile tool for the functional dissection of coding and non-coding DNA sequences in plants. T3 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe - 224 KW - RNA-guided Cas9 KW - Multiplex mutagenesis KW - Large fragment deletion KW - Germline transmission Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-90895 ER - TY - THES A1 - Laux, Eva-Maria T1 - Electric field-assisted immobilization and alignment of biomolecules T1 - Immobilisierung und Ausrichtung von Biomolekülen mit elektrischen Wechselfeldern N2 - In this dissertation, an electric field-assisted method was developed and applied to achieve immobilization and alignment of biomolecules on metal electrodes in a simple one-step experiment. Neither modifications of the biomolecule nor of the electrodes were needed. The two major electrokinetic effects that lead to molecule motion in the chosen electrode configurations used were identified as dielectrophoresis and AC electroosmotic flow. To minimize AC electroosmotic flow, a new 3D electrode configuration was designed. Thus, the influence of experimental parameters on the dielectrophoretic force and the associated molecule movement could be studied. Permanent immobilization of proteins was examined and quantified absolutely using an atomic force microscope. By measuring the volumes of the immobilized protein deposits, a maximal number of proteins contained therein was calculated. This was possible since the proteins adhered to the tungsten electrodes even after switching off the electric field. The permanent immobilization of functional proteins on surfaces or electrodes is one crucial prerequisite for the fabrication of biosensors. Furthermore, the biofunctionality of the proteins must be retained after immobilization. Due to the chemical or physical modifications on the proteins caused by immobilization, their biofunctionality is sometimes hampered. The activity of dielectrophoretically immobilized proteins, however, was proven here for an enzyme for the first time. The enzyme horseradish peroxidase was used exemplarily, and its activity was demonstrated with the oxidation of dihydrorhodamine 123, a non-fluorescent precursor of the fluorescence dye rhodamine 123. Molecular alignment and immobilization - reversible and permanent - was achieved under the influence of inhomogeneous AC electric fields. For orientational investigations, a fluorescence microscope setup, a reliable experimental procedure and an evaluation protocol were developed and validated using self-made control samples of aligned acridine orange molecules in a liquid crystal. Lambda-DNA strands were stretched and aligned temporarily between adjacent interdigitated electrodes, and the orientation of PicoGreen molecules, which intercalate into the DNA strands, was determined. Similarly, the aligned immobilization of enhanced Green Fluorescent Protein was demonstrated exploiting the protein's fluorescence and structural properties. For this protein, the angle of the chromophore with respect to the protein's geometrical axis was determined in good agreement with X-ray crystallographic data. Permanent immobilization with simultaneous alignment of the proteins was achieved along the edges, tips and on the surface of interdigitated electrodes. This was the first demonstration of aligned immobilization of proteins by electric fields. Thus, the presented electric field-assisted immobilization method is promising with regard to enhanced antibody binding capacities and enzymatic activities, which is a requirement for industrial biosensor production, as well as for general interaction studies of proteins. N2 - In dieser Doktorarbeit wurde eine Methode entwickelt, mit der Biomoleküle unter dem Einfluss von elektrischen Feldern auf Metallelektroden immobilisiert und ausgerichtet werden können. Für die Immobilisierung wurden weder Modifikationen an den Biomolekülen noch an den Elektroden benötigt. Zwei elektrokinetische Effekte, die Dielektrophorese und der AC-elektroosmotische Fluss, wurden als verantwortliche Effekte für die Molekülbewegung identifiziert. Mit einer neuen 3D Elektrodenkonfiguration wurde der AC-elektroosmotische Fluss minimiert. Damit konnte der Einfluss der experimentellen Parameter auf die Dielektrophoresekraft und deren Auswirkungen auf die Moleküle untersucht werden: Die permanente Immobilisierung von Proteinen wurde mit einem Rasterkraftmikroskop quantifiziert, indem die Volumina der immobilisierten Proteinablagerungen gemessen wurden, und daraus die maximal darin enthaltene Anzahl an Proteinen berechnet wurde. Diese Art der absoluten Quantifizierung war nur möglich, da die Proteine auch nach Abschalten des elektrischen Feldes auf den Wolframelektroden hafteten. Eine solche permanente Immobilisierung funktioneller Proteine auf Elektroden oder Oberflächen im Allgemeinen ist eine wichtige Voraussetzung für die Herstellung von Biosensoren. Des Weiteren muss die Biofunktion der Proteine nach der Immobilisierung erhalten bleiben. Da die Proteine durch die Immobilisierung chemisch oder physikalisch verändert werden, ist auch ihre Biofunktion häufig eingeschränkt. In dieser Arbeit wurde erstmals der Erhalt der Aktivität dielektrophoretisch immobilisierter Enzyme gezeigt. Hierfür wurde das Enzym Meerrettichperoxidase exemplarisch verwendet, dessen Aktivität über die Oxidation von Dihydrorhodamin 123, einem nicht-fluoreszentem Vorläufer des Fluoreszenzfarbstoffes Rhodamin 123, nachgewiesen wurde. Molekulare Ausrichtung und Immobilisierung – sowohl reversibel als auch permanent – wurde unter dem Einfluss inhomogener elektrischer Wechselfelder erreicht. Für die Bestimmung der Molekülausrichtung wurde mit ein Messaufbau entwickelt, der auf einem Fluoreszenzmikroskop basiert. Der Aufbau, das Messprotokoll und die Auswertungsmethode wurden mit einer selbst hergestellten Kontrollprobe, die aus ausgerichteten Acridinorangemolekülen in einem Flüssigkristall bestand, validiert. Lambda-DNA Doppelstränge wurden zwischen benachbarten Interdigitalelektroden gestreckt und temporär ausgerichtet. Die Ausrichtung von interkalierten PicoGreen-Molekülen im rechten Winkel zur Längsachse der Doppelstränge konnte hier gezeigt werden. Zudem konnte die ausgerichtete Immobilisierung des enhanced Green Fluorescent Protein nachgewiesen werden, indem die Fluoreszenz des Proteins und seine Struktureigenschaften ausgenutzt wurden. Aus den Messungen konnte der Winkel des Chromophors relativ zur Proteinlängsachse mit guter Übereinstimmung mit Röntgenkristallstrukturdaten bestimmt werden. Eine permanente Immobilisierung mit gleichzeitiger Ausrichtung der Proteine wurde entlang der Kanten, an den Spitzen und auf der Oberfläche von Interdigitalelektroden erzielt. Damit wurde zum ersten Mal eine ausgerichtete Immobilisierung von Proteinen mit elektrischen Wechselfeldern gezeigt. Diese Methode ist vielversprechend für die Immobilisierung von Antikörpern oder Enzymen mit einheitlicher Ausrichtung und dadurch verbessertem Zugang zu den aktiven Zentren, was nicht nur für die industrielle Biosensorherstellung von Interesse ist, sondern genauso für allgemeine Wechselwirkungsstudien von Proteinen. KW - dielectrophoresis KW - electrokinetics KW - proteins KW - immobilization KW - alignment KW - Dielektrophorese KW - elektrokinetische Effekte KW - Proteine KW - Immobilisierung KW - Ausrichtung Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-90271 ER - TY - GEN A1 - Eldridge, Tilly A1 - Łangowski, Łukasz A1 - Stacey, Nicola A1 - Jantzen, Friederike A1 - Moubayidin, Laila A1 - Sicard, Adrien A1 - Southam, Paul A1 - Kennaway, Richard A1 - Lenhard, Michael A1 - Coen, Enrico S. A1 - Østergaard, Lars T1 - Fruit shape diversity in the Brassicaceae is generated by varying patterns of anisotropy T2 - Postprints der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe N2 - Fruits exhibit a vast array of different 3D shapes, from simple spheres and cylinders to more complex curved forms; however, the mechanism by which growth is oriented and coordinated to generate this diversity of forms is unclear. Here, we compare the growth patterns and orientations for two very different fruit shapes in the Brassicaceae: the heart-shaped Capsella rubella silicle and the near-cylindrical Arabidopsis thaliana silique. We show, through a combination of clonal and morphological analyses, that the different shapes involve different patterns of anisotropic growth during three phases. These experimental data can be accounted for by a tissue level model in which specified growth rates vary in space and time and are oriented by a proximodistal polarity field. The resulting tissue conflicts lead to deformation of the tissue as it grows. The model allows us to identify tissue-specific and temporally specific activities required to obtain the individual shapes. One such activity may be provided by the valve-identity gene FRUITFULL, which we show through comparative mutant analysis to modulate fruit shape during post-fertilisation growth of both species. Simple modulations of the model presented here can also broadly account for the variety of shapes in other Brassicaceae species, thus providing a simplified framework for fruit development and shape diversity. T3 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe - 986 KW - Brassicaceae KW - Capsella KW - arabidopsis KW - fruit shape KW - modelling KW - anisotropic growth Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-438041 SN - 1866-8372 IS - 986 SP - 3394 EP - 3406 ER - TY - GEN A1 - Lukoszek, Radoslaw A1 - Feist, Peter A1 - Ignatova, Zoya T1 - Insights into the adaptive response of Arabidopsis thaliana to prolonged thermal stress by ribosomal profiling and RNA-Seq T2 - BMC plant biology N2 - Background: Environmental stress puts organisms at risk and requires specific stress-tailored responses to maximize survival. Long-term exposure to stress necessitates a global reprogramming of the cellular activities at different levels of gene expression. Results: Here, we use ribosome profiling and RNA sequencing to globally profile the adaptive response of Arabidopsis thaliana to prolonged heat stress. To adapt to long heat exposure, the expression of many genes is modulated in a coordinated manner at a transcriptional and translational level. However, a significant group of genes opposes this trend and shows mainly translational regulation. Different secondary structure elements are likely candidates to play a role in regulating translation of those genes. Conclusions: Our data also uncover on how the subunit stoichiometry of multimeric protein complexes in plastids is maintained upon heat exposure. T3 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe - 438 KW - translation KW - ribosome profiling KW - transcription KW - RNA-Seq KW - secondary structure KW - G-quadruplexes, KW - heat stress response Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-407262 ER - TY - GEN A1 - Zancolli, Giulia A1 - Baker, Timothy G. A1 - Barlow, Axel A1 - Bradley, Rebecca K. A1 - Calvete, Juan J. A1 - Carter, Kimberley C. A1 - de Jager, Kaylah A1 - Owens, John Benjamin A1 - Price, Jenny Forrester A1 - Sanz, Libia A1 - Scholes-Higham, Amy A1 - Shier, Liam A1 - Wood, Liam A1 - Wüster, Catharine E. A1 - Wüster, Wolfgang T1 - Is hybridization a source of adaptive venom variation in rattlesnakes? BT - a test, using a crotalus scutulatus × viridis hybrid zone in southwestern New Mexico T2 - Toxins N2 - Venomous snakes often display extensive variation in venom composition both between and within species. However, the mechanisms underlying the distribution of different toxins and venom types among populations and taxa remain insufficiently known. Rattlesnakes (Crotalus, Sistrurus) display extreme inter-and intraspecific variation in venom composition, centered particularly on the presence or absence of presynaptically neurotoxic phospholipases A2 such as Mojave toxin (MTX). Interspecific hybridization has been invoked as a mechanism to explain the distribution of these toxins across rattlesnakes, with the implicit assumption that they are adaptively advantageous. Here, we test the potential of adaptive hybridization as a mechanism for venom evolution by assessing the distribution of genes encoding the acidic and basic subunits of Mojave toxin across a hybrid zone between MTX-positive Crotalus scutulatus and MTX-negative C. viridis in southwestern New Mexico, USA. Analyses of morphology, mitochondrial and single copy-nuclear genes document extensive admixture within a narrow hybrid zone. The genes encoding the two MTX subunits are strictly linked, and found in most hybrids and backcrossed individuals, but not in C. viridis away from the hybrid zone. Presence of the genes is invariably associated with presence of the corresponding toxin in the venom. We conclude that introgression of highly lethal neurotoxins through hybridization is not necessarily favored by natural selection in rattlesnakes, and that even extensive hybridization may not lead to introgression of these genes into another species. T3 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe - 443 KW - adaptation KW - Crotalus KW - evolution KW - hybridization KW - introgression KW - Mojave toxin KW - molecular evolution KW - venom Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-407595 ER -