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Aus dem Inhalt: 1 Abraham Wald (1902-1950) 2 Einführung der Grundbegriffe. Einige technische bekannte Ergebnisse 2.1 Martingal und Doob-Ungleichung 2.2 Brownsche Bewegung und spezielle Martingale 2.3 Gleichgradige Integrierbarkeit von Prozessen 2.4 Gestopptes Martingal 2.5 Optionaler Stoppsatz von Doob 2.6 Lokales Martingal 2.7 Quadratische Variation 2.8 Die Dichte der ersten einseitigen Überschreitungszeit der Brown- schen Bewegung 2.9 Waldidentitäten für die Überschreitungszeiten der Brownschen Bewegung 3 Erste Waldidentität 3.1 Burkholder, Gundy und Davis Ungleichungen der gestoppten Brown- schen Bewegung 3.2 Erste Waldidentität für die Brownsche Bewegung 3.3 Verfeinerungen der ersten Waldidentität 3.4 Stärkere Verfeinerung der ersten Waldidentität für die Brown- schen Bewegung 3.5 Verfeinerung der ersten Waldidentität für spezielle Stoppzeiten der Brownschen Bewegung 3.6 Beispiele für lokale Martingale für die Verfeinerung der ersten Waldidentität 3.7 Überschreitungszeiten der Brownschen Bewegung für nichtlineare Schranken 4 Zweite Waldidentität 4.1 Zweite Waldidentität für die Brownsche Bewegung 4.2 Anwendungen der ersten und zweitenWaldidentität für die Brown- schen Bewegung 5 Dritte Waldidentität 5.1 Dritte Waldidentität für die Brownsche Bewegung 5.2 Verfeinerung der dritten Waldidentität 5.3 Eine wichtige Voraussetzung für die Verfeinerung der drittenWal- didentität 5.4 Verfeinerung der dritten Waldidentität für spezielle Stoppzeiten der Brownschen Bewegung 6 Waldidentitäten im Mehrdimensionalen 6.1 Erste Waldidentität im Mehrdimensionalen 6.2 Zweite Waldidentität im Mehrdimensionalen 6.3 Dritte Waldidentität im Mehrdimensionalen 7 Appendix
Kann die Schule demokratisch sein? Wie kann in einer demokratischen Gesellschaft – d.h. in einer Gesellschaft, die sich vom modernen Staat Rechte in jahrhundertelangen Kämpfen erstritten hat – Bildung so organisiert werden, dass am Ende der Schulzeit die Schüler den Weg aus ihrer Unmündigkeit gefunden haben und somit tatsächlich zu demokratischen Bürgern geworden sind? Der Staat spielt hierbei als Bildungsträger in der Betrachtung dieser Frage eine entscheidende Rolle, denn er ist es, der Herrschaft ausübt, womit auch die Schule – als Institution des Staates – automatisch in den Prozess von Herrschaftsausübung miteinbezogen wird und ihr eine signifikante Rolle in der Erziehung und Formung künftiger Herrschaftsempfänger zukommt. Daher kann sich die Frage nach einer demokratischen Schule nicht auf Regeln des Miteinanders beschränken, sondern muss sich jenen komplexen Strukturen annehmen, in die die Schule eingebettet ist.
Diese Arbeit beschäftigt sich mit den Konstruktionen literarischer Figuren in Bezug auf die kulturellen Konstruktionen von „race“ und Gender. Die beiden hier besprochenen Romane „Quicksand“ und „Passing“ von Nella Larsen zeigen Hauptprotagonistinnen mit interrassischen Identitäten, die auf einer schwarzen und weißen Elternschaft beruhen und sich damit an den bis in die späten 1970er Jahre in den USA tatsächlich existierenden sog. Rassenmischungsverboten (Anti-Miscegenation Laws) sowie an schwarzen Weiblichkeitsentwürfen reiben. Aus kultureller wie auch aus literarischer Perspektive sind diese Identitäten interessant, da sie lange als „schwarz“ und nicht als „interrassisch“ eingeordnet wurden und eigene interrassische Identitätsentwürfe damit weitenteils fehlen. Eine Ausnahme ist die Figur der Tragischen Mulattin, die in Kapitel 3 besprochen wird. Die Arbeit blickt nach einer Darlegung kultureller Prozesse der Identitätsbildung auf interrassische Figuren in der Literaturgeschichte, Identitätsentwürfe in der Harlem Renaissance, Vorstellungen von Weiblichkeit und Sexualität und schließlich auf die Praxis des Passing (dem Verschleiern eines Teils der Herkunft zu Gunsten eines anderen).
Zu cervicalen Distorsionsverletzungen und deren Auswirkungen auf posturographische Schwankungsmuster
(2008)
Einleitung & Problemstellung: Beschwerden nach Beschleunigungsverletzungen der Halswirbel-säule sind oft nur unzureichend einzuordnen und diagnostizierbar. Eine eindeutige Diagnostik ist jedoch für eine entsprechende Therapie wie auch möglicherweise entstehende versicherungsrechtliche Forderungen notwendig. Die Entwicklung eines geeigneten Diagnoseverfahrens liegt damit im Interesse von Betroffenen wie auch Kostenträgern. Neben Störungen der Weichteilgewebe ist fast immer die Funktion der Halsmuskulatur in Folge eines Traumas beeinträchtigt. Dabei wird vor allem die sensorische Funktion der HWS-Muskulatur, die an der Regulation des Gleichgewichts beteiligt ist, gestört. In Folge dessen kann angenommen werden, dass es zu einer Beeinträchtigung der Gleichgewichtsregulation kommt. Die Zielstellung der Arbeit lautete deshalb, die möglicherweise gestörte Gleichgewichtsregulation nach einem Trauma im HWS-Bereich apparativ zu erfassen, um so die Verletzung eindeutig diagnostizieren zu können. Methodik: Unter Verwendung eines posturographischen Messsystems mit Kraftmomentensensorik wurden bei 478 Probanden einer Vergleichsgruppe und bei 85 Probanden eines Patientenpools Kraftmomente unter der Fußsohle als Äußerung der posturalen Balanceregulation aufgezeichnet. Die gemessenen Balancezeitreihen wurden nichtlinear analysiert, um die hohe Variabilität der Gleichgewichtsregulation optimal zu beschreiben. Über die dabei gewonnenen Parameter kann überprüft werden, ob sich spezifische Unterschiede im Schwankungsverhalten anhand der plantaren Druckverteilung zwischen HWS-Traumatisierten und den Probanden der Kontrollgruppe klassifizieren lassen. Ergebnisse: Die beste Klassifizierung konnte dabei über Parameter erzielt werden, die das Schwankungsverhalten in Phasen beschreiben, in denen die Amplitudenschwankungen relativ gering ausgeprägt waren. Die Analysen ergaben signifikante Unterschiede im Balanceverhalten zwischen der Gruppe HWS-traumatisierter Probanden und der Vergleichsgruppe. Die höchsten Trennbarkeitsraten wurden dabei durch Messungen im ruhigen beidbeinigen Stand mit geschlossenen Augen erzielt. Diskussion: Das posturale Balanceverhalten wies jedoch in allen Messpositionen eine hohe individuelle Varianz auf, so dass kein allgemeingültiges Schwankungsmuster für eine Gruppen-gesamtheit klassifiziert werden konnte. Eine individuelle Vorhersage der Gruppenzugehörigkeit ist damit nicht möglich. Die verwendete Messtechnik und die angewandten Auswerteverfahren tragen somit zwar zu einem Erkenntnisgewinn und zur Beschreibung des Gleichgewichtsverhaltens nach HWS-Traumatisierung bei. Sie können jedoch zum derzeitigen Stand für den Einzelfall keinen Beitrag zu einer eindeutigen Bestimmung eines Schleudertraumas leisten.
Stellar magnetic fields, as a crucial component of star formation and evolution, evade direct observation at least with current and near future instruments. However investigating whether magnetic fields are generated by a dynamo process or represent relics from the formation process, or whether they show a behavior similar to the sun or something very different, it is essential to investigate their structure and temporal evolution. Fortunately nature provides us with the possibility to indirectly observe surface topologies on distant stars by means of Doppler shift and polarization of light, though not without its challenges. Based on the mentioned effects, the so called Zeeman-Doppler Imaging technique is a powerful method to retrieve magnetic fields from rapid rotating stars based on measurements of spectropolarimetric observations in terms of Stokes profiles. In recent years, a large number of stellar magnetic field distributions could be reconstructed by Zeeman-Doppler Imaging (ZDI). However, the implementation of this method often relies on many approximations because, as an inversion method, it entails enormous computational requirements. The aim of this thesis is to develop methods for a ZDI, designed to invert time-resolved spectropolarimetric data of active late type stars, and to account for the expected complex and small scale magnetic fields on these stars. In order to reliably reconstruct the detailed field orientation and strength, the inversion method is employed to be able to use of all four Stokes components. Furthermore it is based on fully polarized radiative transfer calculations to account for the intricate interplay between temperature and magnetic field. Finally, the application of a newly developed ZDI code to Stokes I and V observations of II Pegasi (short: II Peg) was supposed to deliver the first magnetic surface maps for this highly active star. To accomplish the high computational burden of a radiative transfer based ZDI, we developed a novel approximation method to speed up the inversion process. It is based on Principal Component Analysis and Artificial Neural Networks. The latter approximate the functional mapping between atmospheric parameters and the corresponding local Stokes profiles. Inverse problems, as we are dealing with, are potentially ill-posed and require a regularization method. We propose a new regularization scheme, which implements a local entropy function that accounts for the peculiarities of the reconstruction of localized magnetic fields. To deal with the relatively large noise that is always present in polarimetric data, we developed a multi-line denoising technique based on Principal Component Analysis. In contrast to other multi-line techniques that extract from a large number of spectral lines a sort of mean profile, this method allows to extract individual spectral lines and thus allows for an inversion on the basis of specific lines. All these methods are incorporated in our newly developed ZDI code iMap, which is based on a conjugated gradient method. An in depth validation of our new synthesis method demonstrates the reliability and accuracy of this approach as well as a gain in computation time by almost three orders of magnitude relative to the conventional radiative transfer calculations. We investigated the influence of the different Stokes components (IV / IVQU) on the ability to reconstruct a known synthetic field configuration. In doing so we validate the capability of our inversion code, and we also assess limitations of magnetic field inversions in general. In a first application to II Peg, a K2 IV subgiant, we derived temperature and magnetic field surface distributions from spectropolarimetric data obtained in 2004 and 2007. It gives for the first time simultaneously the temporal evolution of the surface temperature and magnetic field distribution on II Peg.
Workplace-related anxieties and workplace phobia : a concept of domain-specific mental disorders
(2008)
Background: Anxiety in the workplace is a special problem as workplaces are especially prone to provoke anxiety: There are social hierarchies, rivalries between colleagues, sanctioning through superiors, danger of accidents, failure, and worries of job security. Workplace phobia is a phobic anxiety reaction with symptoms of panic occurring when thinking of or approaching the workplace, and with clear tendency of avoidance. Objectives: What characterizes workplace-related anxieties and workplace phobia as domain-specific mental disorders in contrast to conventional anxiety disorders? Method: 230 patients from an inpatient psychosomatic rehabilitation center were interviewed with the (semi-)structured Mini-Work-Anxiety-Interview and the Mini International Neuropsychiatric Interview, concerning workplace-related anxieties and conventional mental disorders. Additionally, the patients filled in the self-rating questionnaires Job-Anxiety-Scale (JAS) and the Symptom Checklist (SCL-90-R)measuring job-related and general psychosomatic symptom load. Results: Workplace-related anxieties occurred together with conventional anxiety disorders in 35% of the patients, but also alone in others (23%). Workplace phobia could be found in 17% of the interviewed, any diagnosis of workplace-related anxiety was stated in 58%. Workplace phobic patients had significantly higher scores in job-anxiety than patients without workplace phobia. Patients with workplace phobia were significantly longer on sick leave in the past 12 months (23,5 weeks) than patients without workplace phobia (13,4 weeks). Different qualities of workplace-related anxieties lead with different frequencies to work participation disorders. Conclusion: Workplace phobia cannot be described by only assessing the general level of psychosomatic symptom load and conventional mental disorders. Workplace-related anxieties and workplace phobia have an own clinical value which is mainly defined by specific workplace-related symptom load and work-participation disorders. They require special therapeutic attention and treatment instead of a “sick leave” certification by the general health physician. Workplace phobia should be named with a proper diagnosis according to ICD-10 chapter V, F 40.8: “workplace phobia”.
This paper discusses the problems regarding the decentralisation of a formerly communist country. In Georgia, the first steps towards decentralisation failed, since the transition process led to a power vacuum that escalated in bloody conflicts and secessionist movements. The status of Abkhazia and South Ossetia is still unclear and the intra-state tensions remain unsolved. This may be one of the reasons why the most recent attempts of decentralisation are rather hesitant. It is far from clear whether decentralisation in response to regional tensions would increase instability or political stability. We identify the limited autonomy at the local and regional levels as a major obstacle and challenge for the further reform process.
Diese empirisch qualitative Studie lässt sich in die Professionalisierungsdiskussion in der Erwachsenenbildung einbetten. Vor dem Hintergrund lebenslangen Lernens und dem Wandel der Lernkultur wachsen die Ansprüche und Kompetenzanforderungen an die Lehrenden, ohne dass die Heterogenität des überwiegend nebenberuflich tätigen Personals ausreichend berücksichtigt wird. Um ein deutlicheres Bild von dieser Beschäftigungsgruppe zu erhalten, fokussiert diese Magisterarbeit mit einer Fallstudie die nebenberuflichen Dozenten in der Erwachsenenbildung. Zentrale Fragestellungen sind: - Warum lehren Dozenten nebenberuflich an der Volkshochschule? - In welchem Zusammenhang stehen Haupt- und Nebenberuf? - In welcher Rolle sehen sich die Dozenten im Kursgeschehen? Anhand problemzentrierter Interviews wurden zwei Einzelfallstudien mit anschließender Typenbildung durchgeführt. Die Rekonstruktion der Beweggründe und Bedeutungshorizonte der Dozenten für ihre Tätigkeit gelang mittels dem Forschungsverfahren der Grounded Theory nach Anselm Strauss und Juliet Corbin (1996). Hierbei wurden gegenstandsbegründet im induktiv-deduktiven Wechselspiel Kategorien identifiziert, ausdifferenziert und miteinander in Beziehung gesetzt. Am paradigmatischen Modell von Strauss/Corbin 1996 orientiert, ließen sich somit ein zentrales Phänomen, dessen Ursache, resultierende Handlungsstrategien, Konsequenzen und kontextuelle sowie intervenierende Bedingungen ausfindig machen. Erstaunlich ist bei der Gegenüberstellung der beiden Fälle die konsequente Verfolgung der jeweiligen Handlungslogik, die sich auch im professionellen Selbstverständnis der Dozenten niederschlägt.
In den WT-Thesis Nr. 1 analysiert die Politikwissenschaftlerin Nina Kolleck die Ursachen für das Scheitern der panamerikanischen Freihandelszone ALCA. Obwohl nach der dominanten Wirtschaftstheorie alle Beteiligten von der ALCA profitieren, wurde die Unterzeichnung des Freihandelsabkommens am 1. Januar 2005 abgelehnt. Doch nicht nur das ALCA-Projekt wurde bisher nicht verwirklicht. Trotz weltweit zunehmender Handelsverflechtungen stößt das Ziel der multilateralen Handelsliberalisierung auf fundamentale Probleme. Nina Kolleck analysiert in ihrer Abschlussarbeit das Scheitern der ALCA nicht nur aus ökonomischer Sicht, sondern sie zieht Konzepte hegemonialer Stabilität sowie neogramscianische Perspektiven heran. Empirisch stützt sich die Arbeit auf Dokumentenanalyse, Interviews sowie auf die Auswertung von Datenmaterial. Das Scheitern der Freihandelszone führt Nina Kolleck auf Machtkonflikte zurück. Eine rein ökonomische Analyse des Prozesses sei ungenügend. Die ALCA wurde vor allem deshalb nicht unterzeichnet, weil es an der Durchsetzungskraft einer Hegemonie fehlte. Diese legitimieren sich nicht nur materiell, sondern auch politisch, ideologisch und über gesellschaftliche Akzeptanz.
Nowadays, reactions on surfaces are attaining great scientific interest because of their diverse applications. Some well known examples are production of ammonia on metal surfaces for fertilizers and reduction of poisonous gases from automobiles using catalytic converters. More recently, also photoinduced reactions at surfaces, useful, \textit{e.g.}, for photocatalysis, were studied in detail. Often, very short laser pulses are used for this purpose. Some of these reactions are occurring on femtosecond (1 fs=$10^{-15}$ s) time scales since the motion of atoms (which leads to bond breaking and new bond formation) belongs to this time range. This thesis investigates the femtosecond laser induced associative photodesorption of hydrogen, H$_2$, and deuterium, D$_2$, from a ruthenium metal surface. Many interesting features of this reaction were explored by experimentalists: (i) a huge isotope effect in the desorption probability of H$_2$ and D$_2$, (ii) the desorption yield increases non-linearly with the applied visible (vis) laser fluence, and (iii) unequal energy partitioning to different degrees of freedom. These peculiarities are due to the fact that an ultrashort vis pulse creates hot electrons in the metal. These hot electrons then transfer energy to adsorbate vibrations which leads to desorption. In fact, adsorbate vibrations are strongly coupled to metal electrons, \textit{i.e.}, through non-adiabatic couplings. This means that, surfaces introduce additional channels for energy exchange which makes the control of surface reactions more difficult than the control of reactions in the gas phase. In fact, the quantum yield of surface photochemical reactions is often notoriously small. One of the goals of the present thesis is to suggest, on the basis of theoretical simulations, strategies to control/enhance the photodesorption yield of H$_2$ and D$_2$ from Ru(0001). For this purpose, we suggest a \textit{hybrid scheme} to control the reaction, where the adsorbate vibrations are initially excited by an infrared (IR) pulse, prior to the vis pulse. Both \textit{adiabatic} and \textit{non-adiabatic} representations for photoinduced desorption problems are employed here. The \textit{adiabatic} representation is realized within the classical picture using Molecular Dynamics (MD) with electronic frictions. In a quantum mechanical description, \textit{non-adiabatic} representations are employed within open-system density matrix theory. The time evolution of the desorption process is studied using a two-mode reduced dimensionality model with one vibrational coordinate and one translational coordinate of the adsorbate. The ground and excited electronic state potentials, and dipole function for the IR excitation are taken from first principles. The IR driven vibrational excitation of adsorbate modes with moderate efficiency is achieved by (modified) $\pi$-pulses or/and optimal control theory. The fluence dependence of the desorption reaction is computed by including the electronic temperature of the metal calculated from the two-temperature model. Here, our theoretical results show a good agreement with experimental and previous theoretical findings. We then employed the IR+vis strategy in both models. Here, we found that vibrational excitation indeed promotes the desorption of hydrogen and deuterium. To summarize, we conclude that photocontrol of this surface reaction can be achieved by our IR+vis scheme.
Public Private Partnerships (PPP) sind aktueller denn je: Die Aufgaben der Kommunen werden immer komplexer und lassen sich oft nur meistern, wenn die Last auf mehrere Schultern verteilt wird. Für die Kommunen bieten PPPs die Chance zu einer schnelleren, bürgernäheren und bedarfsgerechteren Aufgabenerfüllung, zur Konzentration auf kommunale Kernkompetenzen, zur Nutzung privaten Know-hows sowie zu Kosteneinsparungen und Effizienzgewinnen. Für die privaten Partner sind PPPs eine Möglichkeit zur Erschließung neuer Märkte und Generierung lukrativer Aufträge. Gleichzeitig bringen die Planung, die Finanzierung, der Betrieb und die Beendigung Öffentlich Privater Partnerschaften jedoch komplexe rechtliche und praktische Probleme mit sich. Vor diesem Hintergrund widmete sich die 14. Jahrestagung des Kommunalwissenschaftlichen Institutes (KWI) der Universität Potsdam im April 2008 den rechtlichen Rahmenbedingungen und den praktischen Problemen im alltäglichen Umgang mit PPPs. Sie beleuchtete die verschiedenen Stationen des Lebenslaufs von PPPs und gab Antworten auf wichtige Fragestellungen bei der Implementierung und Umsetzung von PPP-Projekten. Behandelt wurden unter anderem Themen wie die Novellierung des Vertragsrechts im Verwaltungsverfahrensgesetz, Direktiven des Vergaberechts, Möglichkeiten der Finanzierung durch EU-Fördermittel sowie institutionelle Alternativen (insbes. Public Public Partnerships) und Lösungswege beim Scheitern von PPPs.
Das Urteil des Landesverfassungsgerichts Mecklenburg-Vorpommern, in dem die geplante Kreisgebietsreform für verfassungswidrig erklärt wurde, hat Auswirkungen über dieses Bundesland hinaus. Es setzt den weiterhin anstehenden Kreisstrukturreformen auch in anderen Bundesländern bestimmte verfassungsrechtliche Grenzen. Angesichts der Bedeutung dieses Urteils halten die Herausgeber es für sinnvoll, in der vorliegenden Publikation des Kommunalwissenschaftlichen Institutes der Universität Potsdam erste Stellungnahmen der Fachwissenschaften einzuholen. Profunde Kenner verschiedener Fachdisziplinen – aus Rechts-, Politik- und Verwaltungswissenschaft sowie Finanzund Regionalwissenschaft – legen ihre Sicht zu dem Urteil dar. Diese Meinungsäußerungen spiegeln die vielschichtige und zugleich auch kontroverse Debatte zu den Wirkungen der verfassungsgerichtlichen Entscheidung wider.
Using ESTs for phylogenomics
(2008)
Background
While full genome sequences are still only available for a handful of taxa, large collections of partial gene sequences are available for many more. The alignment of partial gene sequences results in a multiple sequence alignment containing large gaps that are arranged in a staggered pattern. The consequences of this pattern of missing data on the accuracy of phylogenetic analysis are not well understood. We conducted a simulation study to determine the accuracy of phylogenetic trees obtained from gappy alignments using three commonly used phylogenetic reconstruction methods (Neighbor Joining, Maximum Parsimony, and Maximum Likelihood) and studied ways to improve the accuracy of trees obtained from such datasets.
Results
We found that the pattern of gappiness in multiple sequence alignments derived from partial gene sequences substantially compromised phylogenetic accuracy even in the absence of alignment error. The decline in accuracy was beyond what would be expected based on the amount of missing data. The decline was particularly dramatic for Neighbor Joining and Maximum Parsimony, where the majority of gappy alignments contained 25% to 40% incorrect quartets. To improve the accuracy of the trees obtained from a gappy multiple sequence alignment, we examined two approaches. In the first approach, alignment masking, potentially problematic columns and input sequences are excluded from from the dataset. Even in the absence of alignment error, masking improved phylogenetic accuracy up to 100-fold. However, masking retained, on average, only 83% of the input sequences. In the second approach, alignment subdivision, the missing data is statistically modelled in order to retain as many sequences as possible in the phylogenetic analysis. Subdivision resulted in more modest improvements to alignment accuracy, but succeeded in including almost all of the input sequences.
Conclusion
These results demonstrate that partial gene sequences and gappy multiple sequence alignments can pose a major problem for phylogenetic analysis. The concern will be greatest for high-throughput phylogenomic analyses, in which Neighbor Joining is often the preferred method due to its computational efficiency. Both approaches can be used to increase the accuracy of phylogenetic inference from a gappy alignment. The choice between the two approaches will depend upon how robust the application is to the loss of sequences from the input set, with alignment masking generally giving a much greater improvement in accuracy but at the cost of discarding a larger number of the input sequences.
Der Fettsäurestoffwechsel unterliegt vielfältigen Kontrollmechanismen. So wird der Fettsäureabbau über die Induktion und Aktivität spezifischer Enzyme reguliert. Ein zentraler Regulator ist dabei der nukleäre Rezeptor Peroxisomenproliferator-aktivierter-Rezeptor-α (PPARα). PPARα wird durch freie Fettsäuren in der Zelle aktiviert und fördert über die Induktion von Zielgenen den Fettsäuretransport und -abbau sowie die Gluconeogenese und Ketogenese. Der Anstieg an freien Fettsäuren beim Fasten, aber auch im Diabetes aktiviert PPARα. Unabhängig davon wurde in beiden Stoffwechsellagen auch eine erhöhte Expression des nukleären Rezeptors Constitutiver-Androstan-Rezeptor (CAR) und einiger CAR-Zielgene, vorrangig Enzyme des Fremdstoffmetabolismus wie Cytochrom P450 2B (CYP2B), festgestellt. Bei der Adaption an eine Fastensituation scheinen PPARα- und CAR-Signalwege über einen bisher unbekannten Mechanismus miteinander verschaltet zu sein. In der vorliegenden Arbeit sollte der der Verschaltung zugrunde liegende Mechanismus anhand eines Modelsystems, der PPARα-Agonisten-vermittelten Verstärkung der Phenobarbital (PB)-abhängigen Induktion des CAR-Zielgens CYP2B, in vitro untersucht werden. Zudem sollte die physiologische Relevanz einer durch PPARα-Agonisten vermittelten Modulierung der CYP2B-Aktivität in einer Ganztierstudie in vivo belegt werden. Die verwendeten synthetischen PPARα-Agonisten steigerten in primären Hepatozyten der Ratte signifikant die Phenobarbital (PB)-abhängige mRNA- und Protein-Expression sowie die Aktivität von CYP2B. Ohne vorherige PB-Behandlung induzierten PPARα-Agonisten CYP2B nicht. In Gegenwart von PB war die Steigerung der CYP2B-Aktivität durch PPARα-Agonisten dosisabhängig. In einem Luciferase-Reportergenassay wurde gezeigt, dass die Induktion durch PB unter der Kontrolle des CYP2B1-Promotors von einem distalen PBREM (PB-responsive-enhancer-module), an welches CAR binden kann, abhängig war. PPARα-Agonisten steigerten diese PB- und PBREM-abhängige Reportergentranskription und induzierten die CAR-mRNA und CAR-Proteinexpression. Sie aktivierten die Transkription eines Reportergens unter der Kontrolle eines Promotorfragments von bis zu 4,4 kb oberhalb des mutmaßlichen CAR-Transkriptionsstarts. Mit Hilfe von Deletionskonstrukten konnte ein potentielles Peroxisomenproliferator-aktivierter-Rezeptor-responsives Element (PPRE) im CAR-Promotorbereich von -942 bp bis -930 bp identifiziert werden, welches essentiell für die Initiation der Transkription durch PPARα-Agonisten ist. In band shift Experimenten akkumulierte verstärkt Kernprotein mit diesem PPRE. Ein Überschuss an unmarkiertem Wildtyp-CAR-Reportergenvektor, nicht aber an CAR-Reportergenvektor mit PPRE-Deletion, konnte mit dem markierten PPRE um die Bindung von Kernprotein konkurrieren. Nach Chromatin-Immunpräzipitation mit einem PPARα-Antikörper wiederum wurde das betreffende PPRE amplifiziert. Bei in vivo Experimenten an männlichen Ratten resultierte die Behandlung mit PPARα-Agonisten in einer signifikanten Induktion der CAR-mRNA-Expression und signifikant erhöhter PB-abhängiger CYP2B-Aktivität. Die physiologisch Relevanz wurde durch weiterführenden Experimente unterstrichen, in denen gezeigt wurde, dass die Fasten-abhängige Induktion von CAR in PPARα-defizienten Mäusen unterdrückt war. Diese Experimente legen nahe, dass durch PPARα-Agonisten aktiviertes PPARα an das PPRE im CAR-Promotorbereich von -942 bp bis -930 bp bindet und dadurch die CAR-Transkription induziert. Somit kann CAR als PPARα-Zielgen betrachtet werden, was die Schlussfolgerung zulässt, dass die PPARα- und CAR-Signalwege über die direkte Bindung von PPARα an den CAR-Promotor unmittelbar miteinander verknüpft sind. Allerdings ist davon unabhängig eine Aktivierung von CAR, etwa durch PB, für die vermehrte Induktion von CAR-Zielgenen notwendig . Die physiologische Relevanz der PPARα-abhängige CAR-Expression zeigt sich in den Ganztierexperimenten, bei denen die Wirksamkeit der PPARα-Agonisten bestätigt werden konnte. CAR-abhängig induzierte Enzyme sind nicht nur in großem Umfang am Fremdstoffmetabolismus beteiligt, sondern auch am Abbau von Schilddrüsenhormonen und Glucocorticoiden. Sie können damit direkt Einfluss auf den Kohlenhydrat- und Energiestoffwechsel sowie die Regulation der Nahrungsaufnahme nehmen. Über eine PPARα-abhängige Induktion von CAR im Rahmen der Fastenadaption könnten die CAR-Zielgene UDP-Glucuronyltransferase 1A1 und Sulfotransferase N beispielsweise verstärkt Schilddrüsenhormone abbauen und in der Folge den Grundumsatz senken. Der in dieser Arbeit erstmals beschriebene Mechanismus ist dafür von zentraler Bedeutung.
Die 11beta-HSD1 reguliert intrazellulär die Cortisolkonzentration durch Regeneration von Cortison z.B. aus dem Blutkreislauf, zu Cortisol. Daher stellt diese ein wichtiges Element in der Glucocorticoid-vermittelten Genregulation dar. Die 11beta-HSD1 wird ubiquitär exprimiert, auf hohem Niveau besonders in Leber, Fettgewebe und glatten Muskelzellen. Insbesondere die Bedeutung der 11beta-HSD1 in Leber und Fettgewebe konnte mehrfach nachgewiesen werden. In der Leber führte eine erhöhte Aktivität aufgrund einer Überexpression in Mäusen zu einer verstärkten Gluconeogeneserate. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass eine erhöhte Expression und erhöhte Enzymaktivität der 11beta-HSD1 im subkutanen und viszeralen Fettgewebe assoziiert ist mit Fettleibigkeit, Insulinresistenz und Dyslipidämie. Über die Regulation ist jedoch noch wenig bekannt. Zur Untersuchung der Promotoraktivität wurde der Promotorbereich von -3034 bis +188, vor und nach dem Translations- und Transkriptionsstart, der 11beta-HSD1 kloniert. 8 Promotorfragmente wurden mittels Dual-Luciferase-Assay in humanen HepG2-Zellen sowie undifferenzierten und differenzierten murinen 3T3-L1-Zellen untersucht. Anschließend wurde mittels nicht-radioaktiven EMSA die Bindung des TATA-Binding Proteins (TBP) sowie von CCAAT/Enhancer-Binding-Proteinen (C/EBP) an ausgewählte Promotorregionen analysiert. Nach der Charakterisierung des Promotors wurden spezifische endogene und exogene Regulatoren untersucht. Fettsäuren modifizieren die Entstehung von Adipositas und Insulinresistenz. Ihre Wirkung wird u.a. PPARgamma-abhängig vermittelt und kann durch das Inkretin (Glucose-dependent insulinotropic Peptide) GIP modifiziert werden. So wurden die Effekte von unterschiedlichen Fettsäuren, vom PPARgamma Agonisten Rosiglitazon sowie dem Inkretin GIP auf die Expression und Enzymaktivität der 11beta-HSD1 untersucht. Dies wurde in-vitro-, tierexperimentell und in humanen in-vivo-Studien realisiert. Zuletzt wurden 2 Single Nucleotide Polymorphismen (SNP) im Promotorbereich der 11beta-HSD1 in der Zellkultur im Hinblick auf potentielle Funktionalität analysiert sowie die Assoziation mit Diabetes mellitus Typ 2 und Körpergewicht in der MeSyBePo-Kohorte bei rund 1.800 Personen untersucht. Die Luciferase-Assays zeigten basal eine zell-spezifische Regulation der 11beta-HSD1, wobei in allen 3 untersuchten Zelltypen die Bindung eines Repressors nachgewiesen werden konnte. Zudem konnte eine mögliche Bindung des TBPs sowie von C/EBP-Proteinen an verschiedene Positionen gezeigt werden. Die Transaktivierungsassays mit den C/EBP-Proteinen -alpha, -beta und -delta zeigten eben-falls eine zellspezifische Regulation des 11beta-HSD1-Promotors. Die Aktivität und Expression der 11beta-HSD1 wurde durch die hier untersuchten endogenen und exogenen Faktoren spezifisch modifiziert, was sowohl in-vitro als auch in-vivo in unterschiedlichen Modellsystemen dargestellt werden konnte. Die Charakterisierung der MeSyBePo-Kohorte ergab keine direkten Assoziationen zwischen Polymorphismus und klinischem Phänotyp, jedoch Tendenzen für eine erhöhtes Körper-gewicht und Typ 2 Diabetes mellitus in Abhängigkeit des Genotyps. Der Promotor der 11beta-HSD1 konnte aufgrund der Daten aus den Luciferaseassays sowie den Daten aus den EMSA-Analysen näher charakterisiert werden. Dieser zeigt eine variable und zell-spezifische Regulation. Ein wichtiger Regulator stellen insbesondere in den HepG2-Zellen die C/EBP-Proteine -alpha, -beta und -delta dar. Aus den in-vivo-Studien ergab sich eine Regulation der 11beta-HSD1 durch endogene, exogene und pharmakologische Substanzen, die durch die Zellkulturversuche bestätigt und näher charakterisiert werden konnten.
Auf dem Weg der genetischen Information stellt die Translation der RNA in eine Aminosäuresequenz den letzten Schritt dar. In Chloroplasten, den grünen Organellen der Pflanzenzellen, findet ein Großteil der Regulation der Genexpression auf Ebene der Initiation dieses Schrittes statt. Eine Vielzahl von Eigenschaften der RNA und von Faktoren, die an die RNA binden, entfalten einen Einfluss auf diesen Schritt. Bisher unvollständig aufgeklärt ist die Rolle einer konservierten Nukleotidsequenz in der untranslatierten Region der RNA -- der Shine-Dalgarno-Sequenz. Diese stellt in Bakterien, wie z.B. E. coli als Ribosomenbindestelle sicher, dass Ribosomen den Anfang der zu translatierenden Sequenz zuverlässig erkennen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden diverse DNA-Konstrukte in Plastiden von Tabak eingebracht. Hierzu zählten Konstrukte, die sowohl eine erhöhte Anzahl von Ribosomenbindestellen enthielten als auch vermehrte Startpunkte der Translation. Zusätzlich wurden Konstrukte hergestellt, die die Situation von mehreren zu translatierenden Regionen in der RNA nachstellten. Es konnte festgestellt werden, dass plastidäre Ribosomen die strangaufwärts gelegenen Translationsstartpunkte bevorzugen -- im Gegensatz zu E. coli, wo alle Startpunkte gleichmäßig genutzt wurden. Hierdurch zeigten die prokaryotischen Ribosomen aus Chloroplasten, die sich aus bakteriellen Systemen ableiten, Eigenschaften von eukaryotischen Ribosomen. Ein zweites Teilprojekt dieser Arbeit beschäftigte sich mit der Inkompatibilität von Chloroplasten mit dem Kerngenom. In Kreuzungen von Arten der Gattung Pelargonium fielen Kombinationen auf, bei denen die Tochterpflanzen bleiche Blattbereiche bis hin zu vollständig weißen Pflanzen zeigten. Dieses Phänomen wird als Bastardbleichheit bezeichnet. In der Gattung Pelargonium werden Chloroplasten von beiden Elternteilen an die Tochterpflanzen vererbt. Da das Phänomen der Bastardbleichheit nur in einem der Plastiden vorkommt, nicht jedoch im anderen in der gleichen Pflanze, muss von einem Effekt ausgegangen werden, der von Plastiden ausgeht. Die Interaktionen zwischen Zellkern und Chloroplasten sind offensichtlich stark gestört. Zur detaillierten Untersuchung dieses Effekts wurde die Nukleotidsequenz von drei Chloroplastengenomen aufgeklärt. Es konnte eine Reihe von Sequenzunterschieden der Genome ermittelt werden. Aus diesen wurde eine Reihe von Unterschieden beobachtet, die einen solchen Effekt zur Folge haben können. Aus diesen Unterschieden wurde eine Reihe von potentiellen Kandidatengenen zusammengestellt, die in weiteren Arbeiten auf ihre Rolle in der Entstehung der Bastardbleichheit untersucht werden.
Ziel dieser Arbeit war es, die Stickstoff- und Phosphorprozesse im nordostdeutschen Tiefland detailliert zu untersuchen und Handlungsoptionen hinsichtlich der Landnutzung zur nachhaltigen Steuerung der Stickstoff- und Phosphoreinträge in die Fließgewässer aufzuzeigen. Als Grundvoraussetzung für die Modellierung des Nährstoffhaushaltes mussten zunächst die hydrologischen Prozesse und die Abflüsse für die Einzugsgebiete validiert werden. Dafür wurde in dieser Arbeit das ökohydrologische Modell SWIM verwendet. Die Abflussmodellierung umfasste den Zeitraum 1991 - 2000. Die Ergebnisse dazu zeigen, dass SWIM in der Lage war, die hydrologischen Prozesse in den Untersuchungsgebieten adäquat wiederzugeben. Auf der Grundlage der Modellierung des Wasserhaushaltes wurden mit SWIM die Stoffumsatzprozesse für den Zeitraum 1996 - 2000 simuliert. Um dabei besonders das Prozessgeschehen im Tiefland zu berücksichtigen, war die Erweiterung von SWIM um einen Ammonium-Pool mit dessen Umsatzprozessen erforderlich. Außerdem wurde der Prozess der Nährstoffversickerung so ergänzt, dass neben Nitrat auch Ammonium und Phosphat durch das gesamte Bodenprofil verlagert und über die Abflusskomponenten zum Gebietsauslass transportiert werden können. Mit diesen Modellerweiterungen konnten die Stickstoff und Phosphorprozesse in den Untersuchungsgebieten gut abgebildet werden. Mit dem so validierten Modell wurden weitere Anwendungen ermöglicht. Nährstoffsimulationen für den Zeitraum 1981 bis 2000 dienten der Untersuchung des abnehmenden Trends in den Nährstoffkonzentrationen der Nuthe. Die Untersuchungsergebnisse lassen deutlich erkennen, dass sich die Konzentrationen nach 1990 hauptsächlich auf Grund der Reduzierung der Einträge aus punktförmigen Quellen und Rieselfeldern verringert haben. Weitere Modellrechnungen zur Herkunft der Nährstoffe haben ergeben, dass Nitrat überwiegend aus diffusen Quellen, Ammonium und Phosphat dagegen aus punktförmigen Quellen stammen. Als besonders sensitiv auf die Modellergebnisse haben sich die Parameter zu Landnutzung und -management und die Durchwurzelungstiefe der Pflanzen herausgestellt. Abschließend wurden verschiedene Landnutzungsszenarien angewendet. Die Ergebnisse zu den Szenariorechnungen zeigen, dass fast alle vorgegebenen Landnutzungsszenarien zu einer Verringerung der Stickstoff- bzw. Phosphoremissionen führten. Die Anwendung von Szenarien, die alle relevanten Zielvorgaben und Empfehlungen zum Ressourcenschutz berücksichtigen, zeigen die größten Veränderungen.