Profiling Three-Dimensional Nuclear Telomeric Architecture of Myelodysplastic Syndromes and Acute Myeloid Leukemia Defines Patient Subgroups

Purpose: Myelodysplastic syndromes (MDS) are a group of disorders characterized by cytopenias, with a propensity for evolution into acute myeloid leukemias (AML). This transformation is driven by genomic instability, but mechanisms remain unknown. Telomere dysfunction might generate genomic instability leading to cytopenias and disease progression. Experimental Design: We undertook a pilot study of 94 patients with MDS (56 patients) and AML (38 patients). The MDS cohort consisted of refractory cytopenia with multilineage dysplasia (32 cases), refractory anemia (12 cases), refractory anemia with excess of blasts (RAEB) 1 (8 cases), RAEB2 (1 case), refractory anemia with ring sideroblasts (2 cases), and MDS with isolated del(5q) (1 case). The AML cohort was composed of AML-M4 (12 cases), AML-M2 (10 cases), AML-M5 (5 cases), AML-M0 (5 cases), AML-M1 (2 cases), AML-M4eo (1 case), and AML with multidysplasia-related changes (1 case). Three-dimensional quantitative FISH of telomeres was carried out on nuclei from bone marrow samples and analyzed using TeloView. Results: We defined three-dimensional nuclear telomeric profiles on the basis of telomere numbers, telomeric aggregates, telomere signal intensities, nuclear volumes, and nuclear telomere distribution. Using these parameters, we blindly subdivided the MDS patients into nine subgroups and the AML patients into six subgroups. Each of the parameters showed significant differences between MDS and AML. Combining all parameters revealed significant differences between all subgroups. Three-dimensional telomeric profiles are linked to the evolution of telomere dysfunction, defining a model of progression from MDS to AML. Conclusions: Our results show distinct three-dimensional telomeric profiles specific to patients with MDS and AML that help subgroup patients based on the severity of telomere dysfunction highlighted in the profiles. Clin Cancer Res; 18(12); 3293-304. (C) 2012 AACR.

Crystal structure of dihydroorotate dehydrogenase from Leishmania major

Dihydroorotate dehydrogenase (DHODH) is the fourth enzyme in the de novo pyrimidine biosynthetic pathway and has been exploited as the target for therapy against proliferative and parasitic diseases. In this study, we report the crystal structures of DHODH from Leishmania major, the species of Leishmania associated with zoonotic cutaneous leishmaniasis, in its apo form and in complex with orotate and fumarate molecules. Both orotate and fumarate were found to bind to the same active site and exploit similar interactions, consistent with a ping-pong mechanism described for class 1A DHODHs. Analysis of LmDHODH structures reveals that rearrangements in the conformation of the catalytic loop have direct influence on the dimeric interface. This is the first structural evidence of a relationship between the dimeric form and the catalytic mechanism. According to our analysis, the high sequence and structural similarity observed among trypanosomatid DHODH suggest that a single strategy of structure-based inhibitor design can be used to validate DHODH as a druggable target against multiple neglected tropical diseases such as Leishmaniasis, Sleeping sickness and Chagas' diseases. (C) 2012 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.

Molecular measurement of BCR-ABL transcript variations in chronic myeloid leukemia patients in cytogenetic remission

Abstract Background The monitoring of BCR-ABL transcript levels by real-time quantitative polymerase chain reaction (RT-qPCR) has become important to assess minimal residual disease (MRD) and standard of care in the treatment of chronic myeloid leukemia (CML). In this study, we performed a prospective, sequential analysis using RT-qPCR monitoring of BCR-ABL gene rearrangements in blood samples from 91 CML patients in chronic phase (CP) who achieved complete cytogenetic remission (CCyR) and major molecular remission (MMR) throughout imatinib treatment. Methods The absolute level of BCR-ABL transcript from peripheral blood was serially measured every 4 to 12 weeks by RT-qPCR. Only level variations > 0.5%, according to the international scale, was considered positive. Sequential cytogenetic analysis was also performed in bone marrow samples from all patients using standard protocols. Results Based on sequential analysis of BCR-ABL transcripts, the 91 patients were divided into three categories: (A) 57 (62.6%) had no variation on sequential analysis; (B) 30 (32.9%) had a single positive variation result obtained in a single sample; and (C) 4 (4.39%) had variations of BCR-ABL transcripts in at least two consecutive samples. Of the 34 patients who had elevated levels of transcripts (group B and C), 19 (55.8%) had a < 1% of BCR-ABL/BCR ratio, 13 (38.2%) patients had a 1% to 10% increase and 2 patients had a >10% increase of RT-qPCR. The last two patients had lost a CCyR, and none of them showed mutations in the ABL gene. Transient cytogenetic alterations in Ph-negative cells were observed in five (5.5%) patients, and none of whom lost CCyR. Conclusions Despite an increase levels of BCR-ABL/BCR ratio variations by RT-qPCR, the majority of CML patients with MMR remained in CCyR. Thus, such single variations should neither be considered predictive of subsequent failure and nor an indication for altering imatinib dose or switching to second generation therapy. Changing of imatinib on the basis of BCR-ABL/BCR% sustained increase and mutational studies is a prudent approach for preserving other therapeutic options in imatinib-resistant patients.

Genetic relatedness of Plasmodium falciparum isolates and the origin of allelic diversity at the merozoite surface protein-1 (MSP-1) locus in Brazil and Vietnam

Abstract Background Despite the extensive polymorphism at the merozoite surface protein-1 (MSP-1) locus of Plasmodium falciparum, that encodes a major repetitive malaria vaccine candidate antigen, identical and nearly identical alleles frequently occur in sympatric parasites. Here we used microsatellite haplotyping to estimate the genetic distance between isolates carrying identical and nearly identical MSP-1 alleles. Methods We analyzed 28 isolates from hypoendemic areas in north-western Brazil, collected between 1985 and 1998, and 23 isolates obtained in mesoendemic southern Vietnam in 1996. MSP-1 alleles were characterized by combining PCR typing with allele-specific primers and partial DNA sequencing. The following single-copy microsatellite markers were typed : Polyα, TA42 (only for Brazilian samples), TA81, TA1, TA87, TA109 (only for Brazilian samples), 2490, ARAII, PfG377, PfPK2, and TA60. Results The low pair-wise average genetic distance between microsatellite haplotypes of isolates sharing identical MSP-1 alleles indicates that epidemic propagation of discrete parasite clones originated most identical MSP-1 alleles in parasite populations from Brazil and Vietnam. At least one epidemic clone propagating in Brazil remained relatively unchanged over more than one decade. Moreover, we found no evidence that rearrangements of MSP-1 repeats, putatively created by mitotic recombination events, generated new alleles within clonal lineages of parasites in either country. Conclusion Identical MSP-1 alleles originated from co-ancestry in both populations, whereas nearly identical MSP-1 alleles have probably appeared independently in unrelated parasite lineages.

Molecular basis for the diagnosis and treatment of acute promyelocytic leukemia

Acute promyelocytic leukemia is characterized by gene rearrangements that always involve the retinoic acid receptor alpha on chromosome 15. In the majority of patients t(15;17) is detected, which generates the promyelocytic leukemia gene/retinoic acid receptor alpha rearrangement. This rearrangement interacts with several proteins, including the native promyelocytic leukemia gene, thus causing its delocalization from the nuclear bodies, impairing its function. The immunofluorescence staining technique using the anti-PML antibody may be used to provide a rapid diagnosis and to immediately start therapy using all-trans retinoic acid. The experience of the International Consortium on Acute Promyelocytic Leukemia has demonstrated that early mortality was significantly reduced by adopting the immunofluorescence technique. All-trans retinoic acid combined with chemotherapy is the standard therapy; this promotes complete remission rates greater than 90% and cure rates of nearly 80%. However, early mortality is still an important limitation and hematologists must be aware of the importance of treating newly diagnosed acute promyelocytic leukemia as a medical emergency.

Sexual selection in Pomatoschistus – nests, sperm competition, and paternal care

Sexual selection arises through variation in reproductive success. This thesis investigates different aspects important in sexual selection, namely nest building, sperm competition, paternity and paternal care, and their mutual interrelationships. In the studied species, the sand goby (Pomatoschistus minutus) and the common goby (Pomatoschistus microps), sperm competition did arise when small males, so called sneakers, sneaked into other males nests and released sperm. They seemed to use female behaviour as their prime cue for a sneaking opportunity. However, also nest-holders, both with and without eggs, were found to fertilize eggs in the nests of other males. Clearly, nest-holding males tried to prevent other males from spreading their sperm in their nests, since they showed aggression towards such males. A nest building experiment indicated that the small nest-openings found in the sneaker male treatment were sexually selected through protection against sneaking or by female choice. Yet, no behavioural or genetical support for the hypothesis that the nest functions as a physical or visual defence, or that sneaker males prefer to sneak upon nests with wide nest-openings, were found in the other studies. Still, individual nest-holding males showed a higher mucus preparation effort inside the nest in the presence of a sneaker male than when alone. In close relatives, such mucus contains sperm, suggesting an importance in sperm competition. However, the mucus may also have pheromone and anti-bacterial functions and may constitute a mating effort, as found in other gobies. Both a behavioural and a mate choice experiment suggested that the males were not less eager to spawn in the presence of a sneaker male. Sneak intrusion did not affect nest defence, fanning or filial cannibalism, nor had paternity an effect on filial cannibalism. This and various life history aspects, together with the fact that the parasitic male only fertilized a fraction of the clutches, would predict females to ignore sneaker males. This was also the case, as the presence of sneaker males was found not to affect female spawning decision. Still, several females spawned in two nests, which coincided with parasitic spawnings, suggesting a cost of disturbance for the females and thus a substantial cost to the nest-holding males in terms of lost mating success. However, females paid attention to other traits in their choice of mate since spawning was associated with sand volume of the nest, but not with nest-opening width. Also, female (but not male) courtship was correlated with partial clutch filial cannibalism, indicating that females are able to anticipate future male cannibalism. In a partial correlation of nest opening, sand volume, male courtship display, displacement fanning and male size, a large number of traits were correlated both positively and negatively with regard to how we may expect them to be appreciated by females. For instance, males which fan well also build large nests or display intensely (but not both). Together with all the other results of this thesis, this shows the entangled selection pressures working on breeding animals, as well as the different male and female tactics employed to maximize their reproduction.

Computational investigation of the Plasmodium falciparum fatty acid biosynthetic pathway toward the discovery of novel antimalarials

The structural peculiarities of a protein are related to its biological function. In the fatty acid elongation cycle, one small carrier protein shuttles and delivers the acyl intermediates from one enzyme to the other. The carrier has to recognize several enzymatic counterparts, specifically interact with each of them, and finally transiently deliver the carried substrate to the active site. Carry out such a complex game requires the players to be flexible and efficiently adapt their structure to the interacting protein or substrate. In a drug discovery effort, the structure-function relationships of a target system should be taken into account to optimistically interfere with its biological function. In this doctoral work, the essential role of structural plasticity in key steps of fatty acid biosynthesis in Plasmodium falciparum is investigated by means of molecular simulations. The key steps considered include the delivery of acyl substrates and the structural rearrangements of catalytic pockets upon ligand binding. The ground-level bases for carrier/enzyme recognition and interaction are also put forward. The structural features of the target have driven the selection of proper drug discovery tools, which captured the dynamics of biological processes and could allow the rational design of novel inhibitors. The model may be perspectively used for the identification of novel pathway-based antimalarial compounds.

Untersuchungen zum nichtphotochemischen Lochbrennen auf Einzelmolekülebene am Modellsystem Terrylen in p-Terphenyl

Die Arbeit beschreibt Untersuchungen zum nichtphoto- chemischen Lochbrennen, das bei 1.4 Kelvin in Form von rein lichtinduzierten Frequenzsprüngen einzelner in p-Terphenyleingebetteter Terrylenmoleküle beobachtet werden kann. Dabei zeigen alle Chromophore aus der X1-Einbaulage ein exzellent reproduzierbares Verhalten, sowohl im bistabilen primären Photozyklus wie auch in dem daran angegliederten sekundärenPhotozyklus, welcher aus drei weiteren spektralen Positionen besteht. Aus den Ergebnissen der nach der genauen Charakterisierung dieser Eigenschaft des Systems durchgeführten Experimente - Fluoreszenzspektroskopie der Photoprodukte, Stark-Effekt-Messungen und Polarisationsmodulation - wird ein Modell für die den lichtinduzierten Änderungen der Absorptionsfrequenzzugrundeliegenden Konformationsänderungender Wirt/Gast- Struktur abgeleitet und diskutiert. Die mittlerweile verfügbaren Ergebnisse von diesbezüglichen molekular- dynamischen Simulationen einer Theoriegruppe ausBordeaux, die alle grundlegenden Annahmen dieses Modellsbestätigen und eine noch genauere mikroskopische Beschreibung des Systems liefern, werden zur Abrundung der Darstellung ebenfalls vorgestellt. Außerdem geht die Dissertation auf die durchgeführten Einzelmolekül- untersuchungen an Terrylen in p-Terphenyl bei Raumtemperatur ein und stellt das im Rahmen der Arbeit aufgebaute temperaturvariable laserscannende Konfokalmikroskop im Detail vor.

Transformation, Progression und Zellinienspezifität der chronischen myeloischen Leukämie

Die Analyse der CML-Zellinie K562 mittels Fluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH), Multiplex-FISH (M-FISH) und comparativer genomischer Hybridisierung (CGH) ergab einen hypotriploiden Karyotyp mit 67 Chromosomen und 21 verschiedenen Marker-Chromosomen. Das bei über 90% der CML-Patienten nachgewiesene Ph-Chromosom entsteht durch die reziproke Translokation t(9;22)(q34;q11). Bei 5 - 10% der Patienten resultiert das Ph-Chromosom aus varianten Translokation. Anhand der Untersuchung dreier varianter Translokation mittels Bruchpunkt-übergreifender FISH-Proben für die BCR- und ABL-Gene werden drei verschiedene Mechanismen der Entstehung komplexer Translokationen dargestellt. Das Auftreten sekundärer Aberrationen wurde in 15 CML-Blastenkrisen untersucht. Zudem wurde anhand der CGH-Analyse von CD34-positiven Zellen, Monozyten, Granulozyten und T-Zellen die Zellinienspezifität sekundärer Aberrationen untersucht. In einem Fall wurde eine sekundäre Aberration in allen vier Fraktionen gefunden. In zwei Fällen traten sekundäre Aberrationen in allen untersuchten Fraktionen mit Ausnahme der T-Zellen auf. Aufgrund dieser Ergebnisse lassen sich zwei alternative Modelle der Tumor-Progression der CML ableiten: 1. Sekundäre Mutatonen treten vor der Differenzierung der hämatopoetischen Stammzelle auf. 2. Sekundäre Mutationen treten in einer hämatopoetischen Vorläuferzelle nach der T-Zell-Differenzierung auf.

Die molekulare Evolution der Hämoglobin-Genfamilie in Chironomus tentans

Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit wurden 74736 bp genomischer DNA-Sequenzder Hämoglobingen-Gruppe D aus der Chironomiden Art Chironomus tentansentschlüsselt und analysiert. Durch Datenbankrecherchen undSequenz-Vergleiche wurden 29 vollständige Hämoglobin-Geneidentifiziert und klassifiziert. Es zeigt sich, daß alle derzeitbekannten Hämoglobin-Gene der Chironomiden auch in Chironomus tentansvorhanden sind. Zusätzlich konnten in Chironomus tentans sechs neueHämoglobin-Varianten identifiziert werden, die bislang weder aufProtein- noch auf Gen-Ebene in anderen Spezies nachgewiesenwurden. Die Hämoglobin-Gene liegen in dichter Abfolge innerhalbdes Clusters, wobei durchschnittlich etwa alle 2 kb ein Gen zufinden ist. Die Abfolge der Hämoglobin-Gene innerhalb derGengruppe wird nur an einer Stelle durch ein interspergiertes Genaus der Familie der Glukosetransporter unterbrochen. Desweiterenkonnten zwei retrotransponierbare Elemente der SINE-Klasse (CP1)innerhalb des Hämoglobingen-Clusters identifiziert werden. AlleGene besitzen die für ihre Expression erforderlichenSignalsequenzen, so daß es sich höchstwahrscheinlich um aktiveGene handelt. Die abgeleiteten Aminosäure-Sequenzen weisen alleCharakteristika sauerstofftransportierender Moleküle auf. Da es sich bei den Hämoglobinen um eine sehr alte Genfamiliehandelt, kann die vergleichende Analyse derHämoglobin-Genstruktur bei Vertebraten, Invertebraten, Pflanzenund Protozoen zur Rekonstruktion der Intron-Evolution genutztwerden. Die Konservierung von Intronpositionen in homologen Genenverschiedener Taxa gilt dabei als Maß für das relativestammesgeschichtliche Alter der Introns. Eine Vielzahl derHämoglobin-Gene von Invertebraten weisen ein Intron im zentralenGenbereich auf. Auch bei einigen Chironomiden-Arten konntendiese 'zentralen Introns' nachgewiesen werden. DieHämoglobin-Gene von Chironomus tentans galten hingegen bislang als intronlos.Die vorliegende Untersuchung zeigt, daß auch zweiHämoglobin-Gene dieser Spezies je ein kurzes Intron aufweisen.Der Vergleich der Intronverteilung in den Hämoglobin-Genen derChironomiden führt zu dem Ergebnis, daß alle vorhandenen Intronsam sparsamsten (im Sinne des 'maximum parsimony'-Prinzips) durchunabhängige Insertionen in ein intronlosesVorläufer-Hämoglobin-Gen erklärt werden können. Alle bislangin Chironomiden beschriebenen Introns sind mit großerWahrscheinlichkeit nicht ortholog (Hankeln et al., 1997; dieseArbeit). Das Vorläufer-Hämoglobin-Gen in Chironomiden besaßdaher vermutlich kein 'zentrales Intron'. Die in Chironomidengefundenen Verhältnisse stellen somit die von Go (1981)formulierte Hypothese der Ursprünglichkeit des 'zentralenIntrons' in Hämoglobin-Genen in Frage. Die in Invertebraten undPflanzen beschriebenen 'zentralen Introns' sind vermutlich nichthomolog und dementsprechend auch nicht auf ein Intron imanzestralen Globin zurückzuführen. Vielmehr implizieren die inhohem Maße variablen Positionen der 'zentralen Introns' beiPflanzen und Invertebraten ihre unabhängige Insertion in diejeweiligen Globin-Gene nach der Aufspaltung der Taxa. Grundsätzlich können zwei Klassen von Hämoglobin-Genen inChironomiden unterschieden werden. Die überwiegende Mehrzahl derHämoglobine wird von Genen kodiert, die nur in einer Kopie imGenom vorliegen. Sie werden dementsprechend als 'single copy'Varianten bezeichnet. Für andere Hämoglobin-Varianten konntehingegen eine Vielzahl leicht unterschiedlicher Gene beschriebenwerden. Diese bilden sogenannte Gen-Subfamilien. In Chironomus tentans konntegezeigt werden, daß neben den 7B-Genen auch die 7A-Gene eineeigene Subfamilie bilden. Die 'single copy' Varianten zeichnensich im Interspezies-Vergleich durch ihre konservierteNukleotid-Sequenz aus: Sie unterliegen während ihrer Evolutionoffenbar einer stabilisierenden Selektion, d.h. Veränderungenihrer Protein-Sequenzen werden nur in geringem Maße toleriert.Auch ihre räumliche Anordnung innerhalb der Gengruppe istzwischenartlich konserviert. Der Vergleich der 'single copy'Varianten innerhalb einer Art zeigt, daß diese sehr deutlicheSequenz-Unterschiede zueinander aufweisen. Sie bilden somit einkonserviertes Sortiment an Hämoglobin-Genen, das weitgehend vorder Radiation der Arten entstanden ist und eine über dieArtgrenzen hinweg unveränderte 'Hämoglobin-Grundausstattung'gewährleistet. Im Gegensatz hierzu zeichnen sich die Mitglieder vonHämoglobin-Gen-Sub-familien durch eine hohe Variabilität aus:Nukleotid-Sequenz, Anzahl und Organisation der Gene innerhalb derGenfamilie weisen im zwischenartlichen Vergleich zahlreicheUnterschiede auf. Es ist daher nur selten möglich allein aufGrundlage der Nukleotid-Sequenzen orthologe Genpaare zuidentifizieren. Die orthologen Gene der 7B-Subfamilie aus Chironomus tentansund chth konnten ausschließlich anhand korrespondierenderIntergen-Sequenzen einander zugeordnet werden. Somit sind dieGen-Subfamilien präferenziell an der Entstehung einesspeziesspezifischen Gen-Repertoires beteiligt. Variationen derNukleotid-Sequenz, Gen-Anzahl und Gen-Organisation innerhalb derSubfamilie werden im Gegensatz zu den 'single copy' Varianten ineinem hohen Maße toleriert. Aufgrund der hohen Sequenz-Übereinstimmungen zwischen denMitgliedern der Gen-Subfamilien unterliegen diese einer Vielzahlvon Rearrangements, die in Gen-Duplikationen, Deletionen undSequenz-Homogenisierungen resultieren. So führten beispielsweiseGenduplikationen durch ungleiches, homologes Crossing-over mitgroßer Wahrscheinlichkeit zur Entstehung und Expansion der7A-Subfamilie. Auch die Gene Cte12-1 und Cte 12-2 sind vermutlichdas Ergebnis eines rezenten Duplika-tions-Ereignisses. DerMechanismus der Retrotransposition, der zu einer Duplika-tioneines 3`-untranslatierten Bereichs innerhalb der 7A-Subfamilieführte, scheint für die Entstehung derHämoglobin-Multiplizität in Chironomiden hingegen wenigerbedeutsam zu sein. Innerhalb der 7A-Subfamilie ist eineAngleichung der Gene durch konzertierte Sequenz-Evolution zubeobachten. Der nukleotidweise Vergleich von Gen-Sequenzen zeigtam Beispiel der Gene 7A7 und 7A8, daß die konzertierte Evolutiondieser Gen-Varianten auf dem Mechanismus der Genkonversionberuht. Auch die Gen-Subfamilie 7B unterliegt offenbar in hohemMaße einer solchen Sequenz-Homogenisierung. Im Sinne einer molekularen Uhr sollten synonyme Basenaustauscheweitgehend neutral sein und sich proportional zur Zeit in denGenen anhäufen. Der Vergleich der Hämoglobin-Gen-Sequenzenzeigt, daß große Unterschiede in der Anzahl der synonymenBasenaustausche zwischen orthologen Genen nicht zwangsläufig dasErgebnis einer frühen Trennung dieser Gene sind. Die Übertragungvon Sequenzen zwischen paralogen Genen kann die Anzahl dersynonymen Basenaustausche orthologer Gene in kürzester Zeitverändern und den tatsächlichen Zeitpunkt der Trennung zweierorthologen Gene überdecken. Werden Genkonversionen nichterkannt, weil beispielsweise nicht alle Gene der Gruppevollständig erfaßt werden konnten, führt der Vergleichorthologer Gen-Sequenzen zwangsläufig zu falschen evolutionärenGendistanzen. Da die Mitglieder der Hämoglobin-Genfamiliebesonders häufig Rekombinations-Prozessen unterliegen, sind siedaher möglicherweise weniger nützliche Kanditaten für dieErmittlung evolutionärer Distanzen zwischen den verschiedenenChironomiden-Arten. Insgesamt zeigen die Ergebnisse dieser Arbeit, daß anhanddetaillierter phylogenetischer Analysen sich die Evolution derHämoglobin-Multigenfamilie von Chironomiden umfassendbeschreiben läßt. Ob einzelne, besonders gut konservierteGen-Varianten (wie z. B. die Gene Cte 8 und Cte W) einespezifische physiologische Funktion erfüllen oder ob dieGen-Subfamilien, die ein speziesspezifisches Genrepertoirebilden, an der Einnischung der verschiedenen Arten beteiligtsind, sollte durch weiterführende Untersuchungen (z. B. derGenexpression sowie der physiologischen Eigenschaften einzelnerVarianten) ermittelt werden können.

Breakpoint analysis of human chromosome 3 inversions during hominoid evolution

Comparative fluorescence in situ hybridization (FISH) mapping revealed four large DNA segments which have been conserved in their entirety between human chromosome 3 and Bornean orangutan chromosome 2 as well as three evolutionary breakpoints which distinguish between the human and Bornean orangutan chromosome forms. Examination of the structural and functional features of evolutionary breakpoints provides new insights into the possible effects of evolutionary rearrangements on genome function and the relationship between human chromosome pathology and evolution. FISH of human BAC clones which were assesssed in human genomic sequence to primate chromosomes, combined with precise breakpoint localizations by polymerase chain reaction (PCR) analysis of flow-sorted chromosomes and in silico analysis, were used to characterize the evolutionary breakpoints. None of the three breakpoints studied disrupts a validated gene(s), however they are all associated with segmental duplications. At least eleven DNA segments (&a

Artbildung via Wirtsrassen bei Tephritis conura (Diptera: Tephritidae)

Tephritis conura parasitiert verschiedene Kratzdistel-Arten (Cirsium sp.), darunter Cirsium heterophyllum und C. oleraceum. Vorhergehende Studien hatten gezeigt, dass T. conura auf diesen Wirten zumindest partiell reproduktiv isolierte Wirtsrassen ausgebildet hat. Ziel der vorliegenden Arbeit war es durch die Kombination von genetischen und morphometrischen Analysen mit direkten Untersuchungen von potentiellen Isolationsbarrieren einerseits, und die Einbeziehung verschiedener Verbreitungsmuster der Wirtspflanzen andererseits, die Artbildungsprozesse bei T. conura besser zu verstehen. Der Genfluss zwischen Heterophyllum- und Oleraceum-Fliegen wird durch eine Reihe von Isolationsbarrieren eingeschränkt: Habitatspräferenzen und Unterschiede im Zeitpunkt der sexuellen Aktivität wirken als präzygotische Barrieren, mangelnde Adaptation der Larven an den Alternativwirt sowie möglicherweise genomische Inkompatibilitäten bei Hybriden stellen postzygotische Barrieren dar. Das Maß der genetischen Differenzierung (Allozyme und mtDNA) lässt den Schluss zu, dass diese Barrieren in einer nahezu kompletten reproduktiven Isolation resultieren, so dass Heterophyllum- und Oleraceum-Fliegen eher als eigene Arten denn als Wirtsrassen angesehen werden können. Die mtDNA-Daten deuten darauf hin, dass C. heterophyllum der ursprüngliche Wirt gewesen ist und dass der Wirtswechsel im Laufe der letzten Eiszeit stattgefunden hat. Dabei scheint ein peripatrisches Szenario am wahrscheinlichsten, bei dem die relative Häufigkeit der Wirte für den Differenzierungsprozess die entscheidende Rolle spielte.

Ownership, Multiple Blockholders and Performance: A study of the Indonesian Banking Industry

The objective of this study is to provide empirical evidence on how ownership structure and owner’s identity affect performance, in the banking industry by using a panel of Indonesia banks over the period 2000–2009. Firstly, we analysed the impact of the presence of multiple blockholders on bank ownership structure and performance. Building on multiple agency and principal-principal theories, we investigated whether the presence and shares dispersion across blockholders with different identities (i.e. central and regional government; families; foreign banks and financial institutions) affected bank performance, in terms of profitability and efficiency. We found that the number of blockholders has a negative effect on banks’ performance, while blockholders’ concentration has a positive effect. Moreover, we observed that the dispersion of ownership across different types of blockholders has a negative effect on banks’ performance. We interpret such results as evidence that, when heterogeneous blockholders are present, the disadvantage from conflicts of interests between blockholders seems to outweigh the advantage of the increase in additional monitoring by additional blockholder. Secondly, we conducted a joint analysis of the static, selection, and dynamic effects of different types of ownership on banks’ performance. We found that regional banks and foreign banks have a higher profitability and efficiency as compared to domestic private banks. In the short-run, foreign acquisitions and domestic M&As reduce the level of overhead costs, while in the long-run they increase the Net Interest Margin (NIM). Further, we analysed NIM determinants, to asses the impact of ownership on bank business orientation. Our findings lend support to our prediction that the NIM determinants differs accordingly to the type of bank ownership. We also observed that banks that experienced changes in ownership, such as foreign-acquired banks, manifest different interest margin determinants with respect to domestic or foreign banks that did not experience ownership rearrangements.

Neuroinflammation and the role of glia: relevance for neurodegenerative and neurosupportive roles

Inflammation is thought to contribute to the pathogenesis of neurodegenerative diseases. Among the resident population of cells in the brain, astroglia have been suggested to actively participate in the induction and regulation of neuroinflammation by controlling the secretion of local mediators. However, the initial cellular mechanisms by which astrocytes react to pro-inflammatory molecules are still unclear. Our study identified mitochondria as highly sensitive organelles that rapidly respond to inflammatory stimuli. Time-lapse video microscopy revealed that mitochondrial morphology, dynamics and motility are drastically altered upon inflammation, resulting in perinuclear clustering of mitochondria. These mitochondrial rearrangements are accompanied by an increased formation of reactive oxygen species and a recruitment of autophagic vacuoles. 24 to 48 hours after the acute inflammatory stimulus, however, the mitochondrial network is re-established. Strikingly, the recovery of a tubular mitochondrial network is abolished in astrocytes with a defective autophagic response, indicating that activation of autophagy is required to restore mitochondrial dynamics. By employing co-cultivation assays we observed that primary cortical neurons undergo degeneration in the presence of inflamed astrocytes. However, this effect was not observed when the primary neurons were grown in conditioned medium derived from inflamed astrocytes, suggesting that a direct contact between astrocytes and neurons mediates neuronal dysfunction upon inflammation. Our results suggest that astrocytes react to inflammatory stimuli by transiently rearranging their mitochondria, a process that involves the autophagic machinery.

Das Globingen-Repertoire von Amphibien und Teleostiern

Im Rahmen der vorliegenden Dissertation wurde die molekulare Evolution von Globinen in Amphibien und Teleostiern untersucht und Analysen zur Genexpression ausgewählter Globine durchgeführt. Die bisher besonders für die neueren Mitglieder der Superfamilie der Globine – Neuroglobin und Cytoglobin – schwerpunktmäßig in Mammaliern erbrachten Daten sollten durch die Analyse in Amphibien und Teleostiern auf ihre generelle Gültigkeit für Vertebraten überprüft werden. Die Analysen zur Genexpression wurden sowohl in silico, basierend auf genomischen wie EST-Daten, als auch experimentell durch qualitative und quantitative RT-PCR-Nachweise durchgeführt. Die mRNA-Lokalisation wurde durch in situ-Hybridisierungen an Gewebeschnitten beziehungsweise durch Whole mount in situ-Hybridisierung an ganzen Embryonen detektiert. In einem ersten Teil der Arbeit wurde das Globin-Repertoire von Xenopus tropicalis umfassend analysiert. Die Expressionsanalyse der gefundenen Globine umfasste nicht nur adulte Tiere, sonder erstmals auch detailliert die Entwicklungsstadien eines Vertebraten. Dabei wurde festgestellt, dass die vorwiegend neuronale Expression des streng konservierten Neuroglobins ein generelles Charakteristikum aller Tetrapoden ist und bereits in der frühembryonalen Entwicklung auftritt. Auch für das als Einzelkopie im Amphibiengenom vertretene Cytoglobin konnte eine strenge Sequenzkonservierung gezeigt werden. Das Expressionsmuster des Amphibien-Cytoglobins stimmte mit dem aus Mammaliern bekannten überein und zeigte konservierte Charakteristika dieses Globins bei Tetrapoden auf. Die Analyse des Xenopus-Genoms ergab zudem, dass Krallenfrösche nicht über Myoglobin verfügen. Genomische Vergleiche syntäner Genregionen ließen auf Rearrangements in diesem Genombereich im Verlauf der Evolution schließen, in deren Folge das Myoglobingen in den Krallenfröschen deletiert wurde. Die Hämoglobine wurden in Xenopus tropicalis erstmals in einem Amphibium umfassend analysiert. Die Gene zeigten demnach eine geclusterte Anordnung: der tropische Krallenfrosch verfügte über je ein funktionelles α- bzw. β-adultes und sieben bzw. vier α- bzw. β-larvale Hämoglobine, die während der Entwicklung bzw. in adulten Tieren charakteristisch exprimiert wurden. Die Analyse der Hämoglobine hinsichtlich ihrer Lage in einem Cluster, ihrer phylogenetischen Relation zueinander und nicht zuletzt ihres Expressionsmusters ließen Rückschlüsse auf ihre Evolution zu. Zusätzlich zu diesen bereits bekannten Globinen konnte im Rahmen dieser Dissertation das Globingen-Repertoirs von Xenopus um zwei weitere, bisher unbekannte Globine erweitert werden. Diese wurden entsprechend ihrer bisher unbekannten Funktion als GlobinX und GlobinY bezeichnet. Während GlobinY bisher ausschließlich in Amphibien nachgewiesen werden konnte, wurde GlobinX zudem in Teleostiern detektiert und repräsentiert damit ein auf Anamnia beschränktes Globin. Die rekombinante Proteinexpression von Neuroglobin, Cytoglobin, GlobinX und GlobinY des tropischen Krallenfrosches zeigte ein hexakoordiniertes Bindungsschema dieser Globine in ihrem Deoxy-Zustand. In einem zweiten Teil dieser Dissertation wurden Neuroglobin und Cytoglobin in Teleostiern untersucht und die Analyse für diese zwei Gene somit über die Tetrapoden hinaus auf den gesamten Stammbaum der Vertebraten ausgedehnt. Dabei wurde deutlich, dass die vorwiegend neuronale Expression des seit 420 Millionen Jahren streng konservierten Neuroglobins ein generelles Merkmal dieses Globins in allen Vertebraten ist. Der in Amphibien und Teleostiern erbrachte und mit Ergebnissen in Mammaliern übereinstimmende Nachweis von Neuroglobin in neuronalen Geweben mit einem hohen Stoffwechsel lässt derzeit eine Funktion dieses Globins im Sauerstoffmetabolimus als wahrscheinlich erscheinen. Ob Neuroglobin dabei als kurzzeitiger Sauerstoffspeicher, O2-Transoprter oder aber in der Detoxifikation reaktiver Sauerstoff- bzw. Stickstoffspezies agiert, bleibt zu untersuchen. Für Cytoglobin konnte eine offenbar alle Teleostier betreffende Genduplikation nachgewiesen werden. Phylogenetische Analysen zeigen die Monophylie der Vertebraten-Cytoglobine. Der Vergleich der paralogen Cytoglobine der Teleostier mit dem syntänen Genombereich des humanen Cytoglobins zeigte die wahrscheinliche Entstehung der Fisch-Cytoglobine durch eine Genomduplikation in einem Vorfahren aller Teleostier vor etwa 300-450 Millionen Jahren. Die paralogen Cytoglobine zeigten in Danio rerio und Tetraodon nigroviridis differierende, charakteristische Expressionsmuster, die mit der Theorie der Subfunktionalisierung von Genen in Folge eines Duplikationsereignisses kompatibel sind. Die Analyse zeigte, dass Cygb-1 prädominant in Gehirn und Herz exprimiert wurde, Cygb-2 hingegen bevorzugt in Gehirn und Auge. Dies bestätigte indirekt die Hypothese, nach der das Cytoglobin der Mammalier zwei unterschiedliche Funktionen in differenten Geweben wahrnimmt. Die rekombinante Expression von Cygb-1 des Zebrabärblings zeigte zudem, das auch dieses Globin in seiner Deoxy-Form über ein hexakoordiniertes Bindungsschema verfügt.