Pentraxins and atherosclerosis: the role of PTX3

Pentraxins are a family of evolutionarily conserved multifunctional pattern-recognition proteins characterized by a cyclic multimeric structure. Based on the primary structure of the subunit, the pentraxins are divided into two groups: short pentraxins and long pentraxins. C-reactive protein (CRP) and serum amyloid P-component (SAP) are the two short pentraxins. The prototype protein of the long pentraxin group is pentraxin 3 (PTX3). CRP and SAP are produced primarily in the liver in response to IL-6, while PTX3 is produced by a variety of tissues and cells and in particular by innate immunity cells in response to proinflammatory signals and Toll-like receptor (TLR) engagement. PTX3 interacts with several ligands, including growth factors, extracellular matrix components and selected pathogens, playing a role in complement activation and facilitating pathogen recognition by phagocytes, acting as a predecessor of antibodies. In addition, PTX3 is essential in female fertility by acting as a nodal point for the assembly of the cumulus oophorus hyaluronan-rich extracellular matrix. Here we will concisely review the general properties of PTX3 in the context of the pentraxin superfamily and discuss recent data suggesting that PTX3 plays a cardiovascular protective effect. PTX3 may represent a new marker in vascular pathology which correlates with the risk of developing vascular events.

SLC9/NHE gene family, a plasma membrane and organellar family of Na⁺/H⁺ exchangers

This brief review of the human Na/H exchanger gene family introduces a new classification with three subgroups to the SLC9 gene family. Progress in the structure and function of this gene family is reviewed with structure based on homology to the bacterial Na/H exchanger NhaA. Human diseases which result from genetic abnormalities of the SLC9 family are discussed although the exact role of these transporters in causing any disease is not established, other than poorly functioning NHE3 in congenital Na diarrhea.

Schmiede ─ Heiligtum ─ Wassermühle. Cham-Hagendorn (Kanton Zug) in römischer Zeit. Ausgrabungen 1944/45 und 2003/04

1944/1945 wurde in Cham-Hagendorn eine Wassermühle ausgegraben, die dank ihrer aussergewöhnlich guten Holzerhaltung seit langem einen prominenten Platz in der Forschung einnimmt. 2003 und 2004 konnte die Kantonsarchäologie Zug den Platz erneut archäologisch untersuchen. Dabei wurden nicht nur weitere Reste der Wassermühle, sondern auch Spuren älterer und jüngerer Anlagen geborgen: eine ältere und eine jüngere Schmiedewerkstatt (Horizont 1a/Horizont 3) sowie ein zweiphasiges Heiligtum (Horizonte 1a/1b). All diese Anlagen lassen sich nun in das in den neuen Grabungen erkannte stratigraphische Gerüst einhängen (s. Beil. 2). Dank der Holzerhaltung können die meisten Phasen dendrochronologisch datiert werden (s. Abb. 4.1/1a): Horizont 1a mit Schlagdaten zwischen 162(?)/173 und 200 n. Chr., Horizont 1b um 215/218 n. Chr. und Horizont 2 um 231 n. Chr. Ferner konnten in den neuen Grabungen Proben für mikromorphologische und archäobotanische Untersuchungen entnommen werden (Kap. 2.2; 3.11). In der vorliegenden Publikation werden der Befund und die Baustrukturen vorgelegt, (Kap. 2), desgleichen sämtliche stratifizierten Funde und eine umfassende Auswahl der 1944/1945 geborgenen Funde (Kap. 3). Dank anpassender Fragmente, sog. Passscherben, lassen sich diese zum Teil nachträglich in die Schichtenabfolge einbinden. Die mikromorphologischen und die archäobotanischen Untersuchungen (Kap. 2.2; 3.11) zeigen, dass der Fundplatz in römischer Zeit inmitten einer stark vom Wald und dem Fluss Lorze geprägten Landschaft lag. In unmittelbarer Nähe können weder eine Siedlung noch einzelne Wohnbauten gelegen haben. Die demnach nur gewerblich und sakral genutzten Anlagen standen an einem Bach, der vermutlich mit jenem Bach identisch ist, der noch heute das Groppenmoos entwässert und bei Cham-Hagendorn in die Lorze mündet (s. Abb. 2.4/1). Der antike Bach führte wiederholt Hochwasser ─ insgesamt sind fünf grössere Überschwemmungsphasen auszumachen (Kap. 2.2; 2.4). Wohl anlässlich eines Seehochstandes durch ein Überschwappen der Lorze in den Bach ausgelöst, müssen diese Überschwemmungen eine enorme Gewalt entwickelt haben, der die einzelnen Anlagen zum Opfer fielen. Wie die Untersuchung der Siedlungslandschaft römischer Zeit rund um den Zugersee wahrscheinlich macht (Kap. 6 mit Abb. 6.2/2), dürften die Anlagen von Cham-Hagendorn zu einer in Cham-Heiligkreuz vermuteten Villa gehören, einem von fünf grösseren Landgütern in diesem Gebiet. Hinweise auf Vorgängeranlagen fehlen, mit denen die vereinzelten Funde des 1. Jh. n. Chr. (Kap. 4.5) in Verbindung gebracht werden könnten. Diese dürften eher von einer der Überschwemmungen bachaufwärts weggerissen und nach Cham-Hagendorn eingeschwemmt worden sein. Die Nutzung des Fundplatzes (Horizont 1a; s. Beil. 6) setzte um 170 n. Chr. mit einer Schmiedewerkstatt ein (Kap. 2.5.1). Der Fundanfall, insbesondere die Schmiedeschlacken (Kap. 3.9) belegen, dass hier nur hin und wieder Geräte hergestellt und repariert wurden (Kap. 5.2). Diese Werkstatt war vermutlich schon aufgelassen und dem Verfall preisgegeben, als man 200 n. Chr. (Kap. 4.2.4) auf einer Insel zwischen dem Bach und einem Lorzearm ein Heiligtum errichtete (Kap. 5.3). Beleg für den sakralen Status dieser Insel ist in erster Linie mindestens ein eigens gepflanzter Pfirsichbaum, nachgewiesen mit Pollen, einem Holz und über 400 Pfirsichsteinen (Kap. 3.11). Die im Bach verlaufende Grenze zwischen dem sakralen Platz und der profanen Umgebung markierte man zusätzlich mit einer Pfahlreihe (Kap. 2.5.3). In diese war ein schmaler Langbau integriert (Kap. 2.5.2), der an die oft an Temenosmauern antiker Heiligtümer angebauten Portiken erinnert und wohl auch die gleiche Funktion wie diese gehabt hatte, nämlich das Aufbewahren von Weihegaben und Kultgerät (Kap. 5.3). Das reiche Fundmaterial, das sich in den Schichten der ersten Überschwemmung fand (s. Abb. 5./5), die um 205/210 n. Chr. dieses Heiligtum zerstört hatte, insbesondere die zahlreiche Keramik (Kap. 3.2.4), und die zum Teil auffallend wertvollen Kleinfunde (Kap. 3.3.3), dürften zum grössten Teil einst in diesem Langbau untergebracht gewesen sein. Ein als Glockenklöppel interpretiertes, stratifiziertes Objekt spricht dafür, dass die fünf grossen, 1944/1945 als Stapel aufgefundenen Eisenglocken vielleicht auch dem Heiligtum zuzuweisen sind (Kap. 3.4). In diesen Kontext passen zudem die überdurchschnittlich häufig kalzinierten Tierknochen (Kap. 3.10). Nach der Überschwemmung befestigte man für 215 n. Chr. (Kap. 4.2.4) das unterspülte Bachufer mit einer Uferverbauung (Kap. 2.6.1). Mit dem Bau eines weiteren, im Bach stehenden Langbaus (Kap. 2.6.2) stellte man 218 n. Chr. das Heiligtum auf der Insel in ähnlicher Form wieder her (Horizont 1b; s. Beil. 7). Von der Pfahlreihe, die wiederum die sakrale Insel von der profanen Umgebung abgrenzte, blieben indes nur wenige Pfähle erhalten. Dennoch ist der sakrale Charakter der Anlage gesichert. Ausser dem immer noch blühenden Pfirsichbaum ist es ein vor dem Langbau aufgestelltes Ensemble von mindestens 23 Terrakottafigurinen (s. Abb. 3.6/1), elf Veneres, zehn Matres, einem Jugendlichen in Kapuzenmantel und einem kindlichen Risus (Kap. 3.6; s. auch Kap. 2.6.3). In den Sedimenten der zweiten Überschwemmung, der diese Anlage um 225/230 n. Chr. zum Opfer gefallen war, fanden sich wiederum zahlreiche Keramikgefässe (Kap. 3.2.4) und zum Teil wertvolle Kleinfunde wie eine Glasperle mit Goldfolie (Kap. 3.8.2) und eine Fibel aus Silber (Kap. 3.3.3), die wohl ursprünglich im Langbau untergebracht waren (Kap. 5.3.2 mit Abb. 5/7). Weitere Funde mit sicherem oder möglichem sakralem Charakter finden sich unter den 1944/1945 geborgenen Funden (s. Abb. 5/8), etwa ein silberner Fingerring mit Merkurinschrift, ein silberner Lunula-Anhänger, eine silberne Kasserolle (Kap. 3.3.3), eine Glasflasche mit Schlangenfadenauflage (Kap. 3.8.2) und einige Bergkristalle (Kap. 3.8.4). Im Bereich der Terrakotten kamen ferner mehrere Münzen (Kap. 3.7) zum Vorschein, die vielleicht dort niedergelegt worden waren. Nach der zweiten Überschwemmung errichtete man um 231 n. Chr. am Bach eine Wassermühle (Horizont 2; Kap. 2.7; Beil. 8; Abb. 2.7/49). Ob das Heiligtum auf der Insel wieder aufgebaut oder aufgelassen wurde, muss mangels Hinweisen offen bleiben. Für den abgehobenen Zuflusskanal der Wassermühle verwendete man mehrere stehen gebliebene Pfähle der vorangegangenen Anlagen der Horizonte 1a und 1b. Obwohl die Wassermühle den 28 jährlichen Überschwemmungshorizonten (Kap. 2.2) und den Funden (Kap. 4.3.2; 4.4.4; 45) zufolge nur bis um 260 n. Chr., während gut einer Generation, bestand, musste sie mindestens zweimal erneuert werden – nachgewiesen sind drei Wasserräder, drei Mühlsteinpaare und vermutlich drei Podeste, auf denen jeweils das Mahlwerk ruhte. Grund für diese Umbauten war wohl der weiche, instabile Untergrund, der zu Verschiebungen geführt hatte, so dass das Zusammenspiel von Wellbaum bzw. Sternnabe und Übersetzungsrad nicht mehr funktionierte und das ganze System zerbrach. Die Analyse von Pollen aus dem Gehhorizont hat als Mahlgut Getreide vom Weizentyp nachgewiesen (Kap. 3.11.4). Das Abzeichen eines Benefiziariers (Kap. 3.3.2 mit Abb. 3.3/23,B71) könnte dafür sprechen, dass das verarbeitete Getreide zumindest zum Teil für das römische Militär bestimmt war (s. auch Kap. 6.2.3). Ein im Horizont 2 gefundener Schreibgriffel und weitere stili sowie eine Waage für das Wägen bis zu 35-40 kg schweren Waren aus dem Fundbestand von 1944/1945 könnten davon zeugen, dass das Getreide zu wägen und zu registrieren war (Kap. 3.4.2). Kurz nach 260 n. Chr. fiel die Wassermühle einem weiteren Hochwasser zum Opfer. Für den folgenden Horizont 3 (Beil. 9) brachte man einen Kiesboden ein und errichtete ein kleines Gebäude (Kap. 2.8). Hier war wohl wiederum eine Schmiede untergebracht, wie die zahlreichen Kalottenschlacken belegen (Kap. 3.9), die im Umfeld der kleinen Baus zum Vorschein kamen. Aufgrund der Funde (Kap. 4.4.4; 4.5) kann diese Werkstatt nur kurze Zeit bestanden haben, höchstens bis um 270 n. Chr., bevor sie einem weiteren Hochwasser zum Opfer fiel. Von der jüngsten Anlage, die wohl noch in römische Zeit datiert (Horizont 4; Beil. 10), war lediglich eine Konstruktion aus grossen Steinplatten zu fassen (Kap. 2.9.1). Wozu sie diente, muss offen bleiben. Auch der geringe Fundanfall spricht dafür, dass die Nutzung des Platzes, zumindest für die römische Zeit, allmählich ein Ende fand (Kap. 4.5). Zu den jüngsten Strukturen gehören mehrere Gruben (Kap. 2.9.2), die vielleicht der Lehmentnahme dienten. Mangels Funden bleibt ihre Datierung indes ungewiss. Insbesondere wissen wir nicht, ob sie noch in römische Zeit datieren oder jünger sind. Spätestens mit der fünften Überschwemmung, die zur endgültigen Verlandung führte und wohl schon in die frühe Neuzeit zu setzen ist, wurde der Platz aufgelassen und erst mit dem Bau der bestehenden Fensterfabrik Baumgartner wieder besetzt.

Accelerated discovery of novel benzodiazepine ligands by experiment-guided virtual screening.

High throughput discovery of ligand scaffolds for target proteins can accelerate development of leads and drug candidates enormously. Here we describe an innovative workflow for the discovery of high affinity ligands for the benzodiazepine-binding site on the so far not crystallized mammalian GABAA receptors. The procedure includes chemical biology techniques that may be generally applied to other proteins. Prerequisites are a ligand that can be chemically modified with cysteine-reactive groups, knowledge of amino acid residues contributing to the drug-binding pocket, and crystal structures either of proteins homologous to the target protein or, better, of the target itself. Part of the protocol is virtual screening that without additional rounds of optimization in many cases results only in low affinity ligands, even when a target protein has been crystallized. Here we show how the integration of functional data into structure-based screening dramatically improves the performance of the virtual screening. Thus, lead compounds with 14 different scaffolds were identified on the basis of an updated structural model of the diazepam-bound state of the GABAA receptor. Some of these compounds show considerable preference for the α3β2γ2 GABAA receptor subtype.

Application of an in vitro drug screening assay based on the release of phosphoglucose isomerase to determine the structure-activity relationship of thiazolides against Echinococcus multilocularis metacestodes

OBJECTIVES: The disease alveolar echinococcosis (AE), caused by the larval stage of the cestode Echinococcus multilocularis, is fatal if treatment is unsuccessful. Current treatment options are, at best, parasitostatic, and involve taking benzimidazoles (albendazole, mebendazole) for the whole of a patient's life. In conjunction with the recent development of optimized procedures for E. multilocularis metacestode cultivation, we aimed to develop a rapid and reliable drug screening test, which enables efficient screening of a large number of compounds in a relatively short time frame. METHODS: Metacestodes were treated in vitro with albendazole, the nitro-thiazole nitazoxanide and 29 nitazoxanide derivatives. The resulting leakage of phosphoglucose isomerase (PGI) activity into the medium supernatant was measured and provided an indication of compound efficacy. RESULTS: We show that upon in vitro culture of E. multilocularis metacestodes in the presence of active drugs such as albendazole, the nitro-thiazole nitazoxanide and 30 different nitazoxanide derivatives, the activity of PGI in culture supernatants increased. The increase in PGI activity correlated with the progressive degeneration and destruction of metacestode tissue in a time- and concentration-dependent manner, which allowed us to perform a structure-activity relationship analysis on the thiazolide compounds used in this study. CONCLUSIONS: The assay presented here is inexpensive, rapid, can be used in 24- and 96-well formats and will serve as an ideal tool for first-round in vitro tests on the efficacy of large numbers of antiparasitic compounds.

Improved methods for measuring forest landscape structure: LiDAR complements field-based habitat assessment

Conservation and monitoring of forest biodiversity requires reliable information about forest structure and composition at multiple spatial scales. However, detailed data about forest habitat characteristics across large areas are often incomplete due to difficulties associated with field sampling methods. To overcome this limitation we employed a nationally available light detection and ranging (LiDAR) remote sensing dataset to develop variables describing forest landscape structure across a large environmental gradient in Switzerland. Using a model species indicative of structurally rich mountain forests (hazel grouse Bonasa bonasia), we tested the potential of such variables to predict species occurrence and evaluated the additional benefit of LiDAR data when used in combination with traditional, sample plot-based field variables. We calibrated boosted regression trees (BRT) models for both variable sets separately and in combination, and compared the models’ accuracies. While both field-based and LiDAR models performed well, combining the two data sources improved the accuracy of the species’ habitat model. The variables retained from the two datasets held different types of information: field variables mostly quantified food resources and cover in the field and shrub layer, LiDAR variables characterized heterogeneity of vegetation structure which correlated with field variables describing the understory and ground vegetation. When combined with data on forest vegetation composition from field surveys, LiDAR provides valuable complementary information for encompassing species niches more comprehensively. Thus, LiDAR bridges the gap between precise, locally restricted field-data and coarse digital land cover information by reliably identifying habitat structure and quality across large areas.