Determination of flagellar types by PCR-RFLP analysis of enteropathogenic Escherichia coli (EPEC) and Shiga toxin-producing E. coli (STEC) strains isolated from animals in Sao Paulo, Brazil

This study evaluated the polymerase chain reaction- restriction fragment length polymorphism (PCR-RFLP) analysis of fliC for typing flagella antigen (H) of Shiga toxin-producing Escherichia coil (STEC) and enteropathogenic E. coli (EPEC) strains isolated from different animals. The molecular typing of the H type was efficient in the determination of 93 (85%) strains. Two nonmotile (H-) E. coil strains showed a PCR-RFLP electrophoretic profile that did not match known H type patterns. The fliC nucleotide sequence of strains B2N and 4a revealed a nucleotide substitution at the restriction site and a nucleotide insertion that generated a stop codon, respectively. The results of this study showed that PCR-RFLP analysis of fliC is faster, less laborious and as efficient for the determination of H type E. coli isolated from animals, compared to serotyping and that it is useful in determining H type in nonmotile strains and strains expressing non-reactive H antigens. Moreover, the fliC sequence of strain B2N suggests that we could have found a new flagellin antigen type. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Short Report: Identification of Oropouche Orthobunyavirus in the Cerebrospinal Fluid of Three Patients in the Amazonas, Brazil

Oropouche fever is the second most frequent arboviral infection in Brazil, surpassed only by dengue. Oropouche virus (OROV) causes large and explosive outbreaks of acute febrile illness in cities and villages in the Amazon and Central-Plateau regions. Cerebrospinal fluid (CSF) samples from 110 meningoencephalitis patients were analyzed. The RNA extracted from fluid was submitted to reverse transcription-polymerase chain reaction and sequencing to identify OROV. Three CSF samples showed the presence of OROV causing infection in the central nervous system (CNS). These patients are adults. Two of the patients had other diseases affecting CNS and immune systems: neurocysticercosis and acquired immunodeficiency syndrome, respectively. Nucleotide sequence analysis showed that the OROV from the CSF of these patients belonged to genotype I. We show here that severe Oropouche disease is occurring during outbreaks of this virus in Brazil

In vitro expression and antiserum production against the movement protein of Citrus leprosis virus C (CiLV-C)

Citrus leprosis, caused by Citrus leprosis virus C (CiLV-C), is currently considered the most important viral disease in the Brazilian citrus industry due to the high costs required for the chemical control of its vector, the mite Brevipalpus phoenicis. The pathogen induces a non-systemic infection and the disease is characterized by the appearance of localized lesions on citrus leaves, stems and fruits, premature fruit and leaf drop and dieback of stems. Attempts were made to promote in vitro expression of the putative cell-to-cell movement protein of CiLV-C in Escherichia coli and to produce a specific polyclonal antibody against this protein as a tool to investigate the virus-plant-vector relationship. The antibody reacted strongly with the homologous protein expressed in vitro by ELISA, but poorly with the native protein present in leaf lesion extracts from sweet orange caused by CiLV-C. Reactions from old lesions were more intense than those from young lesions. Western blot and in situ immunolocalization assays failed to detect the native protein. These results suggest low expression of the movement protein (MP) in host tissues. Moreover, it is possible that the conformation of the protein expressed in vitro and used to produce the antibody differs from that of the native MP, hindering a full recognition of the latter.

Characterization of Bean Necrotic Mosaic Virus: A Member of a Novel Evolutionary Lineage within the Genus Tospovirus

Background: Tospoviruses (Genus Tospovirus, Family Bunyaviridae) are phytopathogens responsible for significant worldwide crop losses. They have a tripartite negative and ambisense RNA genome segments, termed S (Small), M (Medium) and L (Large) RNA. The vector-transmission is mediated by thrips in a circulative-propagative manner. For new tospovirus species acceptance, several analyses are needed, e. g., the determination of the viral protein sequences for enlightenment of their evolutionary history. Methodology/Principal Findings: Biological (host range and symptomatology), serological, and molecular (S and M RNA sequencing and evolutionary studies) experiments were performed to characterize and differentiate a new tospovirus species, Bean necrotic mosaic virus (BeNMV), which naturally infects common beans in Brazil. Based upon the results, BeNMV can be classified as a novel species and, together with Soybean vein necrosis-associated virus (SVNaV), they represent members of a new evolutionary lineage within the genus Tospovirus. Conclusion/Significances: Taken together, these evidences suggest that two divergent lineages of tospoviruses are circulating in the American continent and, based on the main clades diversity (American and Eurasian lineages), new tospovirus species related to the BeNMV-SVNaV clade remain to be discovered. This possible greater diversity of tospoviruses may be reflected in a higher number of crops as natural hosts, increasing the economic impact on agriculture. This idea also is supported since BeNMV and SVNaV were discovered naturally infecting atypical hosts (common bean and soybean, respectively), indicating, in this case, a preference for leguminous species. Further studies, for instance a survey focusing on crops, specifically of leguminous plants, may reveal a greater tospovirus diversity not only in the Americas (where both viruses were reported), but throughout the world.

Expression of recombinant human mutant granulocyte colony stimulating factor (Nartograstim) in Escherichia coli

The human granulocyte colony stimulating factor (hG-CSF) plays an important role in hematopoietic cell proliferation/differentiation and has been widely used as a therapeutic agent for treating neutropenias. Nartograstim is a commercial G-CSF that presents amino acid changes in specific positions when compared to the wildtype form, which potentially increase its activity and stability. The aim of this work was to develop an expression system in Escherichia coli that leads to the production of large amounts of a recombinant hG-CSF (rhG-CSF) biosimilar to Nartograstim. The nucleotide sequence of hg-csf was codon-optimized for expression in E. coli. As a result, high yields of the recombinant protein were obtained with adequate purity, structural integrity and biological activity. This protein has also been successfully used for the production of specific polyclonal antibodies in mice, which could be used in the control of the expression and purification in an industrial production process of this recombinant protein. These results will allow the planning of large-scale production of this mutant version of hG-CSF (Nartograstim), as a potential new biosimilar in the market.

Fumarate hydratase isoforms of Leishmania major: Subcellular localization, structural and kinetic properties

Fumarate hydratases (FHs; EC 4.2.1.2) are enzymes that catalyze the reversible hydration of fumarate to S-malate. Parasitic protists that belong to the genus Leishmania and are responsible for a complex of vector-borne diseases named leishmaniases possess two genes that encode distinct putative FH enzymes. Genome sequence analysis of Leishmania major Friedlin reveals the existence of genes LmjF24.0320 and LmjF29.1960 encoding the putative enzymes LmFH-1 and LmFH-2, respectively. In the present work, the FH activity of both L. major enzymes has been confirmed. Circular dichroism studies suggest important differences in terms of secondary structure content when comparing LmFH isoforms and even larger differences when comparing them to the homologous human enzyme. CD melting experiments revealed that both LmFH isoforms are thermolabile enzymes. The catalytic efficiency under aerobic and anaerobic environments suggests that they are both highly sensitive to oxidation and damaged by oxygen. Intracellular localization studies located LmFH-1 in the mitochondrion, whereas LmFH-2 was found predominantly in the cytosol with possibly also some in glycosomes. The high degree of sequence conservation in different Leishmania species, together with the relevance of FH activity for the energy metabolism in these parasites suggest that FHs might be exploited as targets for broad-spectrum antileishmanial drugs. (c) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

New mutations in the GLA gene in Brazilian families with Fabry disease

Fabry disease (FD) is an X-linked inborn error of glycosphingolipid catabolism that results from mutations in the alpha-galactosidase A (GLA) gene. Evaluating the enzymatic activity in male individuals usually performs the diagnosis of the disease, but in female carriers the diagnosis based only on enzyme assays is often inconclusive. In this work, we analyzed 568 individuals from 102 families with suspect of FD. Overall, 51 families presented 38 alterations in the GLA gene, among which 19 were not previously reported in literature. The alterations included 17 missense mutations, 7 nonsense mutations, 7 deletions, 6 insertions and 1 in the splice site. Six alterations (R112C, R118C, R220X, R227X, R342Q and R356W) occurred at CpG dinucleotides. Five mutations not previously described in the literature (A156D, K237X, A292V, I317S, c.1177_1178insG) were correlated with low GLA enzyme activity and with prediction of molecular damages. From the 13 deletions and insertions, 7 occurred in exons 6 or 7 (54%) and 11 led to the formation of a stop codon. The present study highlights the detection of new genomic alterations in the GLA gene in the Brazilian population, facilitating the selection of patients for recombinant enzyme-replacement trials and offering the possibility to perform prenatal diagnosis. Journal of Human Genetics (2012) 57, 347-351; doi:10.1038/jhg.2012.32; published online 3 May 2012

Detection of DENV-4 genotype I from mosquitoes collected in the city of Manaus, Brazil

Background Dengue epidemics have been reported in Brazil since 1981. In Manaus, a large city in the Amazon region, dengue is endemic with all four-virus serotypes (DENV-1, -2, -3, and -4) simultaneously causing human disease. In 2008, during a surveillance of dengue virus in mosquitoes in the district of Tancredo Neves in Manaus, 260 mosquitoes of Aedes genus were captured, identified and grouped into pools of 10 mosquitoes. Findings RNA extracts of mosquito pools were tested by a RT-Hemi-Nested-PCR for detection of flaviviruses. One amplicon of 222 bp, compatible with dengue virus serotype 4, was obtained from a pool of Aedes aegypti. The nucleotide sequence of the amplicon indicated that the mosquitoes were infected with DENV-4 of genotype I. This virus of Asian origin has been described in Manaus in 2008 infecting acute febrile illness patients. Conclusion This is the first report of dengue virus serotype 4 genotype I infecting Aedes aegypti in the Americas.

Detection of Hepatitis B virus subgenotype A1 in a Quilombo community from Maranhão, Brazil

Abstract Background The Brazilian population is mainly descendant from European colonizers, Africans and Native Americans. Some Afro-descendants lived in small isolated communities since the slavery period. The epidemiological status of HBV infection in Quilombos communities from northeast of Brazil remains unknown. The aim of this study was to characterize the HBV genotypes circulating inside a Quilombo isolated community from Maranhão State, Brazil. Methods Seventy-two samples from Frechal Quilombo community at Maranhão were collected. All serum samples were screened by enzyme-linked immunosorbent assays for the presence of hepatitis B surface antigen (HBsAg). HBsAg positive samples were submitted to DNA extraction and a fragment of 1306 bp partially comprising HBsAg and polymerase coding regions (S/POL) was amplified by nested PCR and its nucleotide sequence was determined. Viral isolates were genotyped by phylogenetic analysis using reference sequences from each genotype obtained from GenBank (n = 320). Sequences were aligned using Muscle software and edited in the SE-AL software. Bayesian phylogenetic analyses were conducted using Markov Chain Monte Carlo (MCMC) method to obtain the MCC tree using BEAST v.1.5.3. Results Of the 72 individuals, 9 (12.5%) were HBsAg-positive and 4 of them were successfully sequenced for the 1306 bp fragment. All these samples were genotype A1 and grouped together with other sequences reported from Brazil. Conclusions The present study represents the first report on the HBV genotypes characterization of this community in the Maranhão state in Brazil where a high HBsAg frequency was found. In this study, we reported a high frequency of HBV infection and the exclusive presence of subgenotype A1 in an Afro-descendent community in the Maranhão State, Brazil.

Genitalrekonstruktion bei Patienten mit Zustand nach Rhabdomyosarkom des Urogenitaltraktes und Strahlentherapie des kleinen Beckens

Zusammenfassung Humane Mundschleimhaut wurde mit Hilfe eines speziellen dreidimensionalen Zellkultivierungssystems in vitro in großen, zusammenhängenden Arealen gezüchtet. Hierbei handelte es sich um eine methodische Eigenentwicklung, welche die gewebespezifische Mikroumgebung der humanen Mundhöhle optimal nachbildet. Die Beurteilung der physiologischen Integrität des gezüchteten Humangewebes erfolgte durch eine Vielzahl von Kenngrößen. Zu diesen Beurteilungskriterien zählten unter anderem die Expression von Cytokeratinen, die Ausprägung von Komponenten des Cytoskeletts und der extrazellulären Matrix sowie die Detektion von genetischen Mutationen. Mit zunehmender Kultivierungsdauer konnten in den organotypischen Co-Kulturen, neben der Synthese der mesenchymalen Marker Fibronectin und Tenascin, eine gesteigerte Expression des Universalmarkers Cytokeratin 14 sowie der differenzierungsspezifischen Cytokeratine 4 und 13 beobachtet werden. Die Cytokeratinproduktion war ebenfalls, wie das vermehrte Auftreten der interzellulären Bindungselemente Desmoglein 2 und Desmoplakine 1 bzw. 2, ausschließlich auf die epithelialen Zellschichten beschränkt. Nach 14tägiger Kultivierung zeigte sich in der PAS-Färbung die Ausbildung der Basalmembran, die immuncytochemisch mit einer gesteigerten Expression der Hauptkomponenten Collagen Typ IV und Laminin korrelierte. Die Beurteilung des morphologischen Gesamtbilds in der H/E-Darstellung zeigte große strukturelle Gemeinsamkeiten zwischen dem in vitro gezüchteten und dem physiologischen Nativgewebe. Wie die abschließenden Mutationsuntersuchungen bezüglich des Tumorsuppressorgens p53 ergaben, konnten bei den isolierten Epithel- und Bindegewebszellen keine genetischen Alterationen im Sinne einer neoplastischen Entartung gefunden werden.

RNA-Strukturen im Hepatitis-C-Virus und ihre Bedeutung für Translation und Replikation

Das Hepatitis C Virus (HCV) ist ein umhülltes Virus aus der Familie der Flaviviridae. Es besitzt ein Plusstrang-RNA Genom von ca. 9600 Nukleotiden Länge, das nur ein kodierendes Leseraster besitzt. Das Genom wird am 5’ und 3’ Ende von nicht-translatierten Sequenzen (NTRs) flankiert, welche für die Translation und vermutlich auch Replikation von Bedeutung sind. Die 5’ NTR besitzt eine interne Ribosomeneintrittsstelle (IRES), die eine cap-unabhängige Translation des ca. 3000 Aminosäure langen viralen Polyproteins erlaubt. Dieses wird ko- und posttranslational von zellulären und viralen Proteasen in 10 funktionelle Komponenten gespalten. Inwieweit die 5’ NTR auch für die Replikation der HCV RNA benötigt wird, war zu Beginn der Arbeit nicht bekannt. Die 3’ NTR besitzt eine dreigeteilte Struktur, bestehend aus einer variablen Region, dem polyU/UC-Bereich und der sogenannten X-Sequenz, eine hochkonservierte 98 Nukleotide lange Region, die vermutlich für die RNA-Replikation und möglicherweise auch für die Translation benötigt wird. Die genuae Rolle der 3’ NTR für diese beiden Prozesse war zu Beginn der Arbeit jedoch nicht bekannt. Ziel der Dissertation war deshalb eine detaillierte genetische Untersuchung der NTRs hinsichtlich ihrer Bedeutung für die RNA-Translation und -Replikation. In die Analyse mit einbezogen wurden auch RNA-Strukturen innerhalb der kodierenden Region, die zwischen verschiedenen HCV-Genotypen hoch konserviert sind und die mit verschiedenen computer-basierten Modellen vorhergesagt wurden. Zur Kartierung der für RNA-Replikation benötigten Minimallänge der 5’ NTR wurde eine Reihe von Chimären hergestellt, in denen unterschiedlich lange Bereiche der HCV 5’ NTR 3’ terminal mit der IRES des Poliovirus fusioniert wurden. Mit diesem Ansatz konnten wir zeigen, dass die ersten 120 Nukleotide der HCV 5’ NTR als Minimaldomäne für Replikation ausreichen. Weiterhin ergab sich eine klare Korrelation zwischen der Länge der HCV 5’ NTR und der Replikationseffizienz. Mit steigender Länge der 5’ NTR nahm auch die Replikationseffizienz zu, die dann maximal war, wenn das vollständige 5’ Element mit der Poliovirus-IRES fusioniert wurde. Die hier gefundene Kopplung von Translation und Replikation in der HCV 5’ NTR könnte auf einen Mechanismus zur Regulation beider Funktionen hindeuten. Es konnte allerdings noch nicht geklärt werden, welche Bereiche innerhalb der Grenzen des IRES-Elements genau für die RNA-Replikation benötigt werden. Untersuchungen im Bereich der 3’ NTR ergaben, dass die variable Region für die Replikation entbehrlich, die X-Sequenz jedoch essentiell ist. Der polyU/UC-Bereich musste eine Länge von mindestens 11-30 Uridinen besitzen, wobei maximale Replikation ab einer Länge von 30-50 Uridinen beobachtet wurde. Die Addition von heterologen Sequenzen an das 3’ Ende der HCV-RNA führte zu einer starken Reduktion der Replikation. In den hier durchgeführten Untersuchungen zeigte keines der Elemente in der 3’ NTR einen signifikanten Einfluss auf die Translation. Ein weiteres cis aktives RNA-Element wurde im 3’ kodierenden Bereich für das NS5B Protein beschrieben. Wir fanden, dass Veränderungen dieser Struktur durch stille Punktmutationen die Replikation hemmten, welche durch die Insertion einer intakten Version dieses RNA-Elements in die variable Region der 3’ NTR wieder hergestellt werden konnte. Dieser Versuchsansatz erlaubte die genaue Untersuchung der für die Replikation kritischen Strukturelemente. Dadurch konnte gezeigt werden, dass die Struktur und die Primärsequenz der Loopbereiche essentiell sind. Darüber hinaus wurde eine Sequenzkomplementarität zwischen dem Element in der NS5B-kodierenden Region und einem RNA-Bereich in der X-Sequenz der 3’ NTR gefunden, die eine sog. „kissing loop“ Interaktion eingehen kann. Mit Hilfe von gezielten Mutationen konnten wir zeigen, dass diese RNA:RNA Interaktion zumindest transient stattfindet und für die Replikation des HCV essentiell ist.

Morphologischer und biochemischer Aufbau von Silikatnadeln der Hexactinelliden am Beispiel von Monorhaphis chuni

Schon 1904 beschrieb Schulze den Aufbau von Silikatnadeln des Schwammes Monorhaphis chuni, eines Mitglieds der zweiten Familie von biosilifizierenden Schwämmen, den Hexactinelliden (Glasschwämmen). Weitergehende morphologische Untersuchungen und biochemische Analysen insbesondere mit modernen Methoden wurden an Hexactinelliden bisher kaum durchgeführt. Ziel der vorliegenden Arbeit bestand deshalb darin, Untersuchungen zur Morphologie, der chemischen Zusammensetzung, der Verteilung und Charakterisierung der beteiligten anorganischen und organischen Komponenten sowie einen molekularbiologischer Nachweis der Existenz von Silicatein in Hexactinelliden durchzuführen. Für diese Untersuchungen wurden zwei Spezies verwendet: Monorhaphis chuni und Crateromorpha meyeri. Mittels Elektronen-Mikrosonden-Technik wurde an Querschnitten der Pfahlnadel von M. chuni die Verteilung der Elemente innerhalb der Nadel untersucht. Am äußeren Rand der Nadel (150 µm) traten im Vergleich zur Nadelmitte prägnante Unterschiede in der Konzentration von Kaliumoxid und Natriumoxid auf. Diese Ergebnisse deuten auf das Vorhandensein eines ähnlichen Transportsystems zur Anreicherung von Silizium/Silikat bei der Nadelbildung hin, wie es bereits in S. domuncula bekannt ist. Mit elektronen- und lichtmikroskopischen Untersuchungen wurden die organischen Substanzen der Silikatnadel nachgewiesen und deren Verteilung innerhalb dieser Nadeln analysiert. In der lamellaren Zone befindet sich, eine säurelabile organische Netzstruktur, sowie eine, die Silikatschichten durchspannende, säulenähnliche Struktur. Im Axialzylinder zeigt das organische Material eine leicht verzweigte fibrilläre Anordnung. Mit biochemischen Verfahren wurden die organischen Komponenten der Nadeln detaillierter untersucht. Mehrere Proteine mit Molekulargewichten von 17, 24, 27 ,30, 36 und 70 kDa wurden durch gelelektrophoretische Analysen von Material der Pfahlnadel identifiziert. Die Analyse isolierter Anteile der lamellaren Zone zeigte ausschließlich ein 27 kDa Protein. Die restlichen Proteinbanden konnten hier nicht nachgewiesen werden. Das 27 kDa Protein reagierte im Westernblot mit Antikörpern gegen Silicatein aus S. domuncula. Ein weiteres Protein wurde näher charakterisert. Ein positiver Agglutinationsassay wies ein lectinähnliches Molekül innerhalb der Nadeln nach, wie es aus S. domuncula bekannt ist. Nach einer Deglycolysierung der Proteine reduzierte sich das scheinbare Molekulargewicht der 36 kDa Bande auf 30 kDa. Durch molekularbiologische Untersuchungen wurde erstmals in Hexactinelliden die Existenz von Silicatein nachgewiesen. Nach Isolierung der Gesamt-RNA von Crateromorpha meyeri, RT-PCR und Amplifizierung mit silicateinspezifischen Primern wurde eine 549 kBp Nukleotidsequenz gefunden, die auf Aminosäureebene starke Homologien (76% identische Aminosäuren) zu bekannten Silicateinen der Demospongia aufweist. Die Aminosäuren der katalytische Triade des Silicateins, essenziell für die enzymatische Katalyse des Enzyms, sind an den selben Positionen wie bei bekannten Silicateinen vorhanden.

Funktionelle, strukturelle und phylogenetische Untersuchungen an Lipoproteinen des Flusskrebses Astacus leptodactylus

Diese Arbeit untersucht zwei Lipoproteine, das discoidale High density-Lipoprotein (dHDL) und das β-Glukan-Bindeprotein (BGBP) aus dem Flusskrebs Astacus leptodactylus in funktioneller, struktureller und phylogenetischer Hinsicht. Die Nukleotid-Sequenz des BGBP konnte nahezu vollständig entschlüsselt werden. Dabei errechnet sich aus der abgeleiteten Aminosäure-Sequenz ein Molekulargewicht von 153 kDa. Das reife BGBP hat nur eine molekulare Masse von 105 kDa. Vermutlich kommt es durch eine Furin-ähnliche Protease zu einer post-translationalen N- und C-terminalen Prozessierung: zwei bisher nicht beschriebene, aber auch in der BGBP-Sequenz von anderen höheren Krebsen vorhandene, typische Furin-Schnittstellen (RAKR, bzw. RARR) wurden anhand von Sequenzvergleichen identifiziert. BGBP hat zwei Funktionen: zum Einen ist es für den Transport und die Aktivierung des proPhenoloxidase-Systems zuständig, zum Anderen für die Versorgung der Organe mit Lipiden, welche vermutlich der Energiegewinnung dienen. Eine 100 kDa große, BGBP-bindende Rezeptor-Fraktion konnte in Hämocyten-Membranen identifiziert werden. Das Vorkommen von dHDL war aus eigenen Befunden bisher ausschließlich in Astacus leptodactylus bekannt, doch konnte in dieser Arbeit ein mit dem dHDL-Antikörper reagierendes Protein erstmalig auch in anderen Arthropoden-Spezies nachgewiesen werden. Die discoidale Form und das Untereinheiten-Muster (240 + 85 kDa) sind typisch für die bei Vertretern ursprünglicher Tiergruppen gefundenen Lipoproteine (z.B. beim Cheliceraten Limulus und beim Polychaeten Nereis). Eventuell handelt es sich bei dHDL also um einen ‚Prototypen’ in der Lipoprotein-Evolution. Obwohl die Sequenz des dHDL auf Nukleotid-Ebene unbekannt ist, wurden die Sequenzen einiger dHDL-Peptide aus massenspektroskopischen Analysen gewonnen. Überraschenderweise befinden sich diese Sequenzen in der Aminosäuresequenz des BGBP. Dabei liegen alle Peptide am N- und/oder am C-Terminus der abgeleiteten BGBP-Aminosäure-Sequenz, und zwar in den Bereichen, die vermutlich durch das erwähnte Furin vom BGBP abgeschnitten werden, im reifen BGBP also gar nicht mehr vorkommen. Deshalb ist zu vermuten, dass BGBP und dHDL ein gemeinsames Vorläuferprotein haben und durch Genduplikation entstanden sind, oder dass es sich beim dHDL- und beim BGBP-Gen um ein und dasselbe Gen handelt. Das Genprodukt wird dann auf unterschiedliche Weise prozessiert und es entstehen die beiden Proteine dHDL und BGBP. Die Funktion von dHDL ist noch nicht eindeutig geklärt, es ließen sich aber dHDL-bindende Rezeptor-Fraktionen mit einer molekularen Masse von 160 kDa in somatischen Geweben (Muskel, Darm, Hepatopankreas, Kiemen und Samenleiter) sowie in Oocyten und Hämocyten nachweisen. Deshalb wird vermutet, dass dHDL als Energielieferant in Stoffwechsel-aktiven Organen und als Speicherprotein in Oocyten dient. Eine endocytotische Aufnahme konnte gezeigt werden.

Die Bedeutung von molekularem Sauerstoff für die Evolution des genetischen Codes

Die Entstehung und Evolution des genetischen Codes, der die Nukleotidsequenz der mRNA in die Aminosäuresequenz der Proteine übersetzt, zählen zu den größten Rätseln der Biologie. Die ersten Organismen, die vor etwa 3,8 Milliarden Jahren auf der Erde auftraten, nutzten einen ursprünglichen genetischen Code, der vermutlich ausschließlich abiotisch verfügbare Aminosäuren terrestrischer oder extraterrestrischer Herkunft umfasste. Neue Aminosäuren wurden sukzessive biosynthetisiert und selektiv in den Code aufgenommen, welcher in der modernen Form aus bis zu 22 Aminosäuren besteht. Die Ursachen für die Selektion und die Chronologie ihrer Aufnahme sind bis heute unbekannt und sollten im Rahmen der vorliegenden Arbeit erforscht werden. Auf Grundlage quanten-chemischer Berechnungen konnte in dieser Arbeit zunächst ein Zusammenhang zwischen der HOMO-LUMO-Energiedifferenz (H-L-Distanz), die ein inverses quanten-chemisches Korrelat für allgemeine chemische Reaktivität darstellt, und der chronologischen Aufnahme der Aminosäuren in den genetischen Code aufgezeigt werden. Demnach sind ursprüngliche Aminosäuren durch große H-L-Distanzen und neue Aminosäuren durch kleine H-L-Distanzen gekennzeichnet. Bei einer Analyse des Metabolismus von Tyrosin und Tryptophan, bei denen es sich um die beiden jüngsten Standard-Aminosäuren handelt, wurde ihre Bedeutung als Vorläufer von Strukturen ersichtlich, die sich durch eine hohe Redox-Aktivität auszeichnen und deren Synthese gleichzeitig molekularen Sauerstoff erfordert. Aus diesem Grund wurden die Redox-Aktivitäten der 20 Standard-Aminosäuren gegenüber Peroxylradikalen und weiteren Radikalen getestet. Die Untersuchungen ergaben eine Korrelation zwischen evolutionärem Auftreten und chemischer Reaktivität der jeweiligen Aminosäure, die sich insbesondere in der effizienten Reaktion zwischen Tryptophan bzw. Tyrosin und Peroxylradikalen widerspiegelte. Dies indizierte eine potentielle Bedeutung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) bei der Konstituierung des genetischen Codes. Signifikante Mengen an ROS wurden erst zu Beginn der Oxygenierung der Geobiosphäre, die als Great Oxidation Event (GOE) bezeichnet wird und vor circa 2,3 Milliarden Jahren begann, gebildet und müssen zur oxidativen Schädigung vulnerabler, zellulärer Strukturen geführt haben. Aus diesem Grund wurde das antioxidative Potential von Aminosäuren beim Prozess der Lipidperoxidation untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass lipophile Derivate von Tryptophan und Tyrosin befähigt sind, die Peroxidation von Rattenhirnmembranen zu verhindern und humane Fibroblasten vor oxidativem Zelltod zu schützen. Daraus gründete sich das in dieser Arbeit aufgestellte Postulat eines Selektionsvorteils primordialer Organismen während des GOEs, die Tryptophan und Tyrosin als redox-aktive Aminosäuren in Membranproteine einbauen konnten und somit vor Oxidationsprozessen geschützt waren. Demzufolge wurde die biochemische Reaktivität als Selektionsparameter sowie oxidativer Stress als prägender Faktor der Evolution des genetischen Codes identifiziert.

Novel hepatitis E virus genotype in Norway rats, Germany

Human hepatitis E virus infections may be caused by zoonotic transmission of virus genotypes 3 and 4. To determine whether rodents are a reservoir, we analyzed the complete nucleotide sequence of a hepatitis E–like virus from 2 Norway rats in Germany. The sequence suggests a separate genotype for this hepatotropic virus.