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Benefit of regular Exercise on Cardiovascular Risk Factors and Motor Development in Early Childhood
(2004)
Beweidung mit Haustieren
(2004)
Beweidung mit Wildtieren
(2004)
Biomass size spectra collate structural and functional attributes of plankton communities enabling standardised temporal and cross-system comparisons and may be rapidly obtained by automated particle counters. To examine how differences in plankton communities from highly eutrophic and more oligotrophic lakes are reflected in size spectra, a three-year time series of biomass size spectra was established for polymictic, eutrophic Lake Müggelsee, based on approximately weekly sampling and microscopic enumeration. The continuous but often bumpy size spectra reflected appropriately the seasonal and trophy-related variations in the plankton composition and growth conditions and the potential impact of daphnids on smaller plankton. We tested the hypothesis that more diverse plankton communities have smoother size spectra than impoverished ones. The spectra of L. Müggelsee and other more less eutrophic lakes covaried roughly with the functional diversity in total plankton composition but were unrelated to taxonomical diversity within the phyto- or mesozooplankton. The slopes of the normalised size spectra of Lake Müggelsee were generally more negative than -1, exhibited a recurrent seasonal pattern, and were strongly correlated with crustacean biomass. In contrast to less eutrophic systems, slopes could not be used to quantify energy fluxes within the foodweb due to highly variable algal P/B ratios and frequently bumpy size distributions. The latter indicated stronger deviations from the ideal concept of a steady energy flow along the size gradient than found in e. g. large, mesotrophic Lake Constance.
Biosensorik / Bioanalytik
(2004)
Glucose dehydrogenase (GDH) was assembled electrostatically onto QCM-gold electrodes by their sequential deposition with anionic polyelectrolytes such as PSS and PASA. For the layer-by-layer arrangements both the microgravimetric and the electrochemical sensor signal were followed. Increasing amounts of GDH were deposited by stepwise formation of alternating layers of GDH and PSS or PASA. The mass increase was about 1.88 mug/cm(2) for one GDH/ PASA bilayer and 2.4 mug/cm(2) for a GDH/PSS bilayer. The addition of phenolic compounds resulted in an oxidation current, which could be catalytically increased by the GDH catalysed reaction in the presence of glucose. The system functions as glucose sensor when quinones are present in nonlimiting amount. The amperometric response was already diffusion limited when a single layer of GDH was adsorbed. The sensor sensitivity increased by a factor of 10 when MSA was used instead of MUA as initial electrode modifier
Charakterisierung von ausgewählten Protein-Phosphatasen und MATE-Proteinen aus Arabidopsis thaliana
(2004)
Im ersten Teil der vorliegenden Arbeit wurde die Genexpression der Protein Phosphatase-gene TOPP1, TOPP2, TOPP5, STH1 und STH2 analysiert. Alle fünf ausgewählten Gene kodieren für PP des PP1/PP2A-Typs. Es wurde untersucht, ob homologen PP-Isoformen individuelle Expressionsmuster zugewiesen werden konnten. Besonderes Augenmerk richtete sich dabei auf die Expression von PP-Genen in den Schließzellen von A. thaliana. In mehreren Inhibitorstudien wurde beschrieben, dass PP1/PP2A-Proteine eine wichtige Rolle in der Signaltransduktion pflanzlicher Schließzellen spielen. Bisher konnte allerdings noch keine der entsprechenden katalytischen Untereinheiten auf molekularer Ebene identifiziert werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde zum ersten Mal nachgewiesen, dass mit TOPP1 ein Protein des PP1-Typs präferenziell in den Schließzellen von A. thaliana exprimiert wird. Ein Vergleich der Genexpression von TOPP1, TOPP2 und TOPP5 zeigte für die drei homologen Gene sehr Isoform-spezifische Expressionsmuster. Dies war ein deutlicher Hinweis, dass diese eng verwandten PP trotz großer Übereinstimmung auf Aminosäureebene vermutlich unterschiedliche Funktionen in planta haben. Die Untersuchung der Genexpression von STH1 und STH2 zeigte, dass die fast identischen Proteine zum Teil in unterschiedlichen Geweben vorkommen. Die Transkripte der beiden Gene, welche eine eigene Untergruppe von PP2A-verwandten Sequenzen bilden, konnten aus EF isoliert werden. Der in dieser Arbeit entwickelte Screeningansatz ermöglichte es, die sehr ähnlichen cDNA-Fragmente eindeutig voneinander zu unterscheiden. Die gefundenen Isoform-spezifischen Expressionsmuster waren ein deutlicher Hinweis auf unterschiedliche Funktionen in planta. Zur weiteren Untersuchung der PP-Funktionen in planta wurden Pflanzen mit veränderter Genaktivität von TOPP2 oder STH1 untersucht. In Pflanzen mit RNAi-vermittelter Reduktion des TOPP2-Transkriptgehalts ließ sich ein deutlich verändertes Blattwachstum beobachten. Die eingerollten oder asymmetrisch entwickelten Blätter waren vermutlich ein Hinweis, dass diese PP1-Isoform auch in A. thaliana eine Rolle bei der Zellteilung spielt. Für TOPP2-Expression in Hefen wurde diese Funktion schon nachgewiesen. Die Analyse von Insertions-mutanten mit T-DNA Insertionen in beiden STH1-Allelen waren neben den Expressions-studien ein weiterer Hinweis, dass sich STH1 nicht funktionell durch STH2 ersetzen lässt. Die Experimente in dieser Arbeit zeigten, dass das Fehlen der STH1-Genaktivität zu einem deutlichen Blattphänotyp mit gezahnten Blatträndern führte. Für STH2-Insertionsmutanten wurde dieses veränderte Wachstum nicht beschrieben. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde das Gen NIC1, welches für ein MATE-Membranprotein kodiert, identifiziert und charakterisiert. Die Sequenzierung des Genoms von A. thaliana hatte gezeigt, dass mindestens 56 MATE-Gene in dieser Pflanze vorhanden sind. Zum Zeitpunkt der Identifikation von NIC1 war keines dieser Gene charakterisiert. Außer für das MATE-Protein ERC1 aus S. cerevisiae gab es keine Studien zu eukaryotischen Mitgliedern dieser großen Familie von Membranproteinen. Anhand NIC1 wurden heterologe Expressionssysteme zur funktionellen Charakterisierung von MATE-Proteinen aus Pflanzen etabliert. Die cDNA von NIC1 wurde nach ihrer Klonierung in X. laevis Oozyten und S. cerevisiae exprimiert. In S. cerevisiae erhöhte die NIC1-Expression die Lithumtoleranz der Hefen und führte zu einer Verminderung der Natriumtoleranz. Parallele Versuche mit NIC2 und NIC4 (in den Diplomarbeiten von Blazej Dolniak und Mandy Kursawe) zeigten, dass auch diese beiden Proteine die Salztoleranz von S. cerevisiae beeinflussten. Während NIC2 die Lithium- und Natriumtoleranz erhöhte, führte NIC4-Expresion zu einer höheren Sensibilität gegenüber diesen beiden Kationen. Die unterschiedlichen Eigenschaften der drei homologen Proteine zeigten sich auch bei ihrer Expression in X. laevis Oozyten. NIC1 induzierte in den Oozyten auswärts gerichtete Chloridströme, die spannungsabhängig waren und durch mikromolare Konzentrationen der trivalenten Kationen Lanthan oder Gadolinium inhibiert werden konnten. NIC4 induzierte Barium-inhibierbare Kaliumströme, die spannungsunabhängig waren. Für NIC2 ließ sich in diesem Expressionssystem keine Aktivität detektieren. Zur Untersuchung der NIC1-Funktion in planta wurde die Genaktivität in transgenen Pflanzen lokalisiert und reduziert. Die NIC1-Genexpression war hauptsächlich in den vaskulären Geweben der Pflanze detektierbar und einer Verminderung des NIC1-Transkriptgehalts beeinflusste die Entwicklungsgeschwindigkeit der Pflanzen. Sie entwickelten sich deutlich langsamer als der parallel kultivierte Wildtyp. Der deutliche Phänotyp bei Veränderung der Genaktivität von nur einem der mindestens 56 vorhandenen MATE-Gene in A. thaliana zeigte, dass vermutlich keine weitere MATE-Isoform in der Lage ist, die Funktion von NIC1 zu übernehmen.
The presence of partially folded intermediates along the folding funnel of proteins has been suggested to be a signature of potentially aggregating systems. Many studies have concluded that metastable, highly flexible intermediates are the basic elements of the aggregation process. In a previous paper, we demonstrated how the choice between aggregation and folding behavior was influenced by hydrophobicity distribution patterning along the sequence, as quantified by recurrence quantification analysis (RQA) of the Myiazawa-Jernigan coded primary structures. In the present paper, we tried to unify the "partially folded intermediate" and "hydrophobicity/charge" models of protein aggregation verifying the ability of an empirical relation, developed for rationalizing the effect of different mutations on aggregation propensity of acyl-phosphatase and based on the combination of hydrophobicity RQA and charge descriptors, to discriminate in a statistically significant way two different protein populations: (a) proteins that fold by a process passing by partially folded intermediates and (b) proteins that do not present partially folded intermediates
During 1987-1998, the ciliates and their prey and predator communities in large, deep, mesotrophic Lake Constance were intensively studied as it underwent re-oligotrophication. Ciliate biomass exhibited the bimodal seasonal distribution typical for meso-eutrophic lakes, with high biomass in spring and summer and low biomass in winter and during the clear-water phase. Cluster analysis produced nine groups of temporally co-occurring ciliate morphotypes with potentially similar ecological characteristics. The clusters exhibited a larger seasonality than found in the size distribution, showing that similarly-sized ciliates had seasonally compensatory dynamics. Ciliate biomass declined by approx. 30 % during the 12 years of study, i.e. considerably less than daphnids (and total phosphorus). This yielded a significant increase in the ratio between summer ciliate and daphnid biomass as re-oligotrophication progressed, in contrast to previous studies. Few indications for a mechanistic link between phosphorus concentrations (which declined threefold during the study period) and ciliate biomass or community composition via group-specific food concentrations were found. The relative contribution of three of the nine clusters changed as re-oligotrophication progressed. Ciliate size distribution was related to reoligotrophication and daphnid biomass in summer. The smallest and largest ciliates gained in importance when daphnids decreased whereas large ciliates declined. Overall, summer daphnid biomas had a greater predictive power for attributes of the ciliate community than the other factors studied (phosphorus, prey biomass, copepod biomass). The extent of bottom-up and top-down control of ciliates appeared to be time and group specific. Overall, the ciliate community exhibited remarkably recurrent seasonal patterns despite major alternations in abiotic and biotic conditions.
The first IMPI (inhibitor of metalloproteinases from insects) was identified in the greater wax moth, Galleria mellonella [Wedde, Weise, Kopacek, Franke and Vilcinskas (1998) Eur. J. Biochem. 255, 535-543]. Here we report cloning and expression of a cDNA coding for this IMPI. The IMPI mRNA was identified among the induced transcripts from a subtractive and suppressive PCR analysis after bacterial challenge of G. mellonella larvae. Induced expression of the IMPI during a Immoral immune response was confirmed by real-time PCR, which documented up to 500 times higher amounts of IMPI mRNA in immunized larvae in comparison with untreated ones. The IMPI sequence shares no similarity with those of tissue inhibitors of metalloproteinases or other natural inhibitors of metalloproteinases, and the recombinant IMPI specifically inhibits thermolysin-like metalloproteinases, but not matrix metalloproteinases. These results support the hypothesis that the IMPI represents a novel type of immune-related protein which is induced and processed during the G. mellonella humoral immune response to inactivate pathogen-associated thermolysin-like metalloproteinases
The in vitro superoxide scavenging activity (as determined by electrochemical measurement) and the in vivo antioxidant potential (as determined by a mouse model of carbon tetrachloride (CCl4) hepatotoxicity) of methanolic extracts prepared from 10 Chinese tonifying herbs were compared. Electrochemical measurement using a cytochrome c (Cyt. c) sensor showed that all of the tested herbal extracts exhibited a medium superoxide scavenging activity of different potency, as indicated by their IC50 values. The in vivo measurement demonstrated that 80% of the herbal extracts displayed in vivo antioxidant potential, as assessed by the percentage of protection of the activity of plasma alanine aminotransferases and the hepatic glutathione regeneration capacity under CCl4-intoxicated condition. Although the in vitro antioxidant activity did not correlate quantitatively with the in vivo antioxidant potential, for 8 out of 10 samples a similar tendency was found. The rapid amperometric assessment of antioxidant potential by Cyt. c sensor may offer a convenient and direct method for screening as well as the quality control of herbal products. Copyright (C) 2004 John Wiley Sons, Ltd
Für das Verständnis der Strukturbildung bei Proteinen ist es wichtig, allgemein geltende Prinzipien der Stabilität und Faltung zu verstehen. Bisher wurde viel Arbeit in die Erörterung von Gesetzmäßigkeiten zu den Faltungseigenschaften von globulären Proteinen investiert. Die große Proteinklasse der solenoiden Proteine, zu denen z. B. Leucine-Rich Repeat- (LRR-) oder Ankyrin-Proteine gehören, wurde dahingegen noch wenig untersucht. Die Proteine dieser Klasse sind durch einen stapelförmigen Aufbau von sich wiederholenden typischen Sequenzeinheiten gekennzeichnet, was in der Ausbildung einer elongierten Tertiärstruktur resultiert. In der vorliegenden Arbeit sollte versucht werden, die Stabilität und Faltung eines LRR-Proteins mittels verschiedener biophysikalischer Methoden zu charakterisieren. Als Untersuchungsobjekt diente die für die Infektion ausreichende zentrale LRR-Domäne des Invasionsproteins Internalin B (InlB241) des Bakteriums Listeria monocytogenes. Des weiteren sollten die Integrität und die Stabilitäts- und Faltungseigenschaften der sogenannten Internalin-Domäne (InlB321) untersucht werden. Hierbei handelt es sich um die bei allen Mitgliedern der Internalinfamilie vorkommende Domäne, welche aus einer direkten Fusion des C-terminalen Endes der LRR-Domäne mit einer Immunglobulin (Ig)-ähnlichen Domäne besteht. Von beiden Konstrukten konnte eine vollständige thermodynamische Charakterisierung, mit Hilfe von chemisch- bzw. thermisch-induzierten Faltungs- und Entfaltungsübergängen durchgeführt werden. Sowohl InlB241 als auch InlB321 zeigen einen reversiblen und kooperativen Verlauf der chemisch-induzierten Gleichgewichtsübergänge, was die Anwendung eines Zweizustandsmodells zur Beschreibung der Daten erlaubte. Die zusätzliche Ig-ähnliche Domäne im InlB321 resultierte im Vergleich zum InlB241 in einer Erhöhung der freien Enthalpie der Entfaltung (8.8 kcal/mol im Vergleich zu 4.7 kcal/mol). Diese Stabilitätszunahme äußerte sich sowohl in einer Verschiebung des Übergangsmittelpunktes zu höheren Guanidiniumchlorid-Konzentrationen als auch in einer Erhöhung der Kooperativität des Gleichgewichtsübergangs (9.7 kcal/mol/M im Vergleich zu 7.1 kcal/mol/M). Diese Beobachtungen zeigen dass die einzelnen Sequenzeinheiten der LRR-Domäne nicht unabhängig voneinander falten und dass die Ig-ähnliche Domäne, obwohl sie nicht direkt mit dem Wirtszellrezeptor während der Invasion interagiert, eine kritische Rolle für die <i style='mso-bidi-font-style:normal'>in vivo Stabilität des Internalin B spielt. Des weiteren spiegelt die Kooperativität des Übergangs die Integrität der Internalin-Domäne wieder und deutet darauf hin, dass bei beiden Proteinen keine Intermediate vorliegen. Kinetische Messungen über Tryptophanfluoreszenz und Fern-UV<span style='color:red'> </span>Circulardichroismus deuteten auf die Existenz eines relativ stabilen Intermediates auf dem Faltungsweg der LRR-Domäne hin. Faltungskinetiken aus einem in pH 2 denaturierten Zustand zeigten ein reversibles Verhalten und verliefen über ein Intermediat. Eine Erhöhung der Salzkonzentration des sauer-denaturierten Proteins führte zu einer Kompaktierung der entfalteten Struktur und resultierte im Übergang zu einem alternativ gefalteten Zustand. Bei der Internalin-Domäne deuteten kinetische Messungen des Fluoreszenz- und Fern-UV Circulardichroismus-Signals während der Entfaltung möglicherweise auf die Präsenz von zwei Prozessen hin. Der erste langsame Entfaltungsprozess kurz nach dem Übergangsmittelpunkt zeigte eine starke Abhängigkeit von der Temperatur, während der zweite schnellere Prozess der Entfaltung stärker von der Guanidiniumchlorid-Konzentration abhing. Renaturierungskinetiken zeigten das Auftreten von mindestens einem Faltungsintermediat. Kinetische Daten aus Doppelsprungexperimenten lieferten für die Erklärung der langsamen Faltungsphase zunächst keinen Hinweis auf dass Vorliegen einer Prolinisomerisierungsreaktion. Die vollständige Amplitude während der Renaturierung konnte nicht detektiert werden, weswegen von einer zweiten schnellen Phase im Submillisekundenbereich ausgegangen werden kann. Die Ergebnisse der Faltungskinetiken zeigen, dass die InlB-Konstrukte als Modelle für die Untersuchung der Faltung von Solenoidproteinen verwendet werden können.<span lang=EN-GB style='mso-ansi-language: EN-GB'><o:p></o:p></span>
Das Wildgehege Glauer Tal
(2004)