Nukleation pflanzlicher Mikrotubuli: Expression relevanter Gene

Die wichtigsten Bestandteile des Cytoskeletts in pflanzlichen Zellen sind die Actinfilamente und die Mikrotubuli. Die Mikrotubuli spielen in der Organisation und der Morphogenese von pflanzlichen Zellen eine wichtige Rolle. Sie sind zusammen mit den Cellulosefibrillen an der Formgebung der Pflanzenzelle beteiligt. Sie bilden das Präprophaseband, das die Zellteilungsebene bestimmt und die Mitosespindel, die für die Trennung der Chromosomen sorgt, sowie den Phragmoplasten, der die Zellwand zwischen den Tochterzellen bildet. Weiterhin geben die Mikrotubuli durch Interaktion mit den Cellulose-Synthase-Komplexen die Richtung der Zellexpansion vor (GRANGER und CYR, 2001; LLOYD und CHAN, 2002; BASKIN, 2002). Die Mikrotubuli sind auch an der Stabilisierung der Zellform und an Transportprozessen beteiligt. Als Bestandteil der Mikrotubuli-organisierenden Zentren (MTOCs) wurde das γ-Tubulin identifiziert, das sehr wahrscheinlich an der Nukleation der Mikrotubuli beteiligt ist, indem es die Assemblierung der αβ-Tubulindimere zu Mikrotubuli einleitet. In tierischen Zellen ist durch intensive Forschung inzwischen relativ viel über die Funktion von γ-Tubulin, vor allem im Verlauf der Zellteilung bekannt, wie z. B. die Lokalisation in Centrosomen mit ihren paarweise angeordneten Centriolen, die die MTOCs darstellen. In pflanzlichen Zellen sind bisher nur wenige Funktionen des Proteins hinreichend geklärt. Die höheren Pflanzen besitzen keine Centriolen und keine Centrosomen. Über die Zellteilung hinaus gibt es kaum Anhaltspunkte über das Vorhandensein oder eventuelle Aufgaben von γ-Tubulin in expandierenden und voll expandierten Zellkulturen und Pflanzengeweben. In dieser Arbeit wurde die Expression über PCR und die Messung des Proteingehalts von cytoskelett-relevanten Proteinen in den Entwicklungsstadien der Zellsuspensionskultur (BY-2) und von Blattstadien der Tabakpflanze (SR1) von Nicotiana tabacum gemessen. Primäres Ziel war es eine Aussage zu erhalten, in welchem Ausmaß γ-Tubulin in expandierenden und voll expandierten Zellen noch exprimiert wird und ob bzw. wie eine Regulation (transkriptionell oder posttranskriptionell) des γ-Tubulins in der Pflanze stattfindet. Für den Nachweis des γ-Tubulins auf der Proteinebene wurde ein pflanzenspezifischer γ-Tubulin Antikörper zu entwickelt. Bei diesem Antikörper handelte es sich um einen polyklonalen Antikörper, der spezifisch gegen eine Sequenz in pflanzlichem γ-Tubulin gerichtet ist. Dabei zeigte der in der Arbeit entwickelte Antikörper gegen die pflanzliche JOSHI-Domäne spezifische Signale. Der erfolgte Nachweis von γ-Tubulin auf der Proteinebene und der Transkripte zeigte bis in die ältesten untersuchten Stadien der Zellsuspensionskultur (BY-2) und in Geweben der Blattstadien der Tabakpflanze (SR1) deutliche Signale für γ-Tubulin. Es war somit nicht nur in meristematisch aktiven Zellen und Geweben von Nicotiana tabacum, sondern auch in nichtmitotischen Zellen und Geweben vorhanden. Hierbei war über die Phasen der Zellteilung und der Zellformgebung hinweg auf beiden Ebenen eine parallele Entwicklung mit relativ konstanten starken Signalen zu beobachten. Nach dem Einstellen der Teilungsaktivität fiel der Gehalt an mRNA deutlich ab. Dabei nahm die Konzentration des Proteins im Vergleich zur mRNA zeitlich verzögert ab. Diese Ergebnisse bei der Zellsuspensionskultur (BY-2) und Tabakpflanze (SR1) gehen mit der möglichen Nukleationstätigkeit des Proteins konform. Es waren geringere aber doch deutlichen Signale bei Absterbenden Zellen der Zellkultur, bzw. bei expandierenden und voll expandierten und seneszenten Blättern der Tabakpflanze (SR1) nachzuweisen. Dies lässt die Folgerung zu, dass die nachgewiesene mRNA von γ-Tubulin nicht posttranskriptionell reguliert wird, sondern dass das γ-Tubulin auch eine wichtige Rolle außerhalb der Zellteilung in den postmitotischen Stadien, z. B. als organisierender Faktor bei der Umgestaltung oder Stabilisierung des Mikrotubuli-Cytoskeletts, spielt. Der γ-Tubulin-Gehalt in den Geweben der SR1-Pflanze zeigte über die Zellkultur hinaus, dass die Expression von α-Tubulin nach Einstellen der Teilungsaktivität kontinuierlich abnimmt. Dieses Ergebnis legt die Vermutung nahe, dass γ-Tubulin in älteren Blattgeweben zusätzliche Aufgaben übernehmen könnte, die nicht auf eine gleichzeitige Expression von α-Tubulin angewiesen sind. So kann beispielsweise eine Beteiligung von γ-Tubulin an der Stabilisierung der Mikrotubuli, und damit einhergehend eine Abnahme der dynamischen Instabilität dieser Filamente, eine denkbare Funktion des Proteins in expandierendem und voll expandiertem Gewebe sein. Die Aufgaben von γ-Tubulin in sehr altem Gewebe mit deutlichen Anzeichen der Seneszenz können allerdings nach dem derzeitigen Stand der Forschung nicht eindeutig beantwortet werden und bedürfen weitergehenden Untersuchungen, da dadurch ein die Komplexität und die Dynamik des pflanzlichen Cytoskeletts geklärt werden kann.

Morphological instability analysis of a misfit strained core-shell nanowire for the growth of quantum dots

Nell'ambito delle nanostrutture, un ruolo primario è svolto dai punti quantici. In questo lavoro siamo interessati all'analisi teorica del processo di creazione dei punti quantici: esso può avvenire per eteroepitassia, in particolare secondo il metodo studiato da Stranski-Krastanov. Un film di Germanio viene depositato su un substrato di Silicio in modo coerente, cioè senza dislocazioni, e, a causa del misfit tra le maglie dei due materiali, c'è un accumulo di energia elastica nel film. A una certa altezza critica questa energia del film può essere ridotta se il film si organizza in isole (punti quantici), dove la tensione può essere rilassata lateralmente. L'altezza critica dipende dai moduli di Young (E, υ), dal misfit tra le maglie (m) e dalla tensione superficiali (γ). Il trasporto di materiale nel film è portato avanti per diffusione superficiale. Il punto focale nell'analisi delle instabilità indotte dal misfit tra le maglie dei materiali è la ricerca delle caratteristiche che individuano il modo di crescita più rapido dei punti quantici. In questo lavoro siamo interessati ad un caso particolare: la crescita di punti quantici non su una superficie piana ma sulla superficie di un nanofilo quantico a geometria cilindrica. L'analisi delle instabilità viene condotta risolvendo le equazioni all'equilibrio: a tal fine sono state calcolate le distribuzioni del tensore delle deformazioni e degli sforzo di un nanofilo core-shell con una superficie perturbata al primo ordine rispetto all'ampiezza della perturbazione. L'analisi è stata condotta con particolari condizioni al contorno ed ipotesi geometriche, e diverse scelte dello stato di riferimento del campo degli spostamenti. Risolto il problema elastico, è stata studiata l'equazione dinamica di evoluzione descrivente la diffusione di superficie. Il risultato dell'analisi di instabilità è il tasso di crescita in funzione del numero d'onda q, con diversi valori del raggio del core, spessore dello shell e modo normale n, al fine di trovare il più veloce modo di crescita della perturbazione.

Fingering instability down the outside of a vertical cylinder

We present an experimental and numerical study examining the dynamics of a gravity-driven contact line of a thin viscous film traveling down the outside of a vertical cylinder of radius R. Experiments on cylinders with radii ranging between 0.159 and 3.81 cm show that the contact line is unstable to a fingering pattern for two fluids with differing viscosities, surface tensions, and wetting properties. The dynamics of the contact line is studied and results are compared to previous studies of inclined plane experiments in order to understand the influence substrate curvature plays on the fingering pattern. A lubrication model is derived for the film height in the limit that ε = H/R≪1, where H is the upstream film thickness, and in terms of a Bond number ρgR3/(γH), and the linear stability of the contact line is analyzed using traveling wave solutions. Curvature controls the capillary ridge height of the traveling wave and the range of unstable wavelength when ε = O(10-1), whereas the shape and stability of the contact line converge to the behavior one observes on a vertical plane when ε ≤ O(10-2). The most unstable wave mode, cutoff wave mode for neutral stability, and maximum growth rate scale as 0.45 where = ρgR2/γ ≥ 1.3, and the contact line is unstable to fingering when ≥ 0.56. Using the experimental data to extrapolate outside the range of validity of the thin film model, we estimate the contact line is stable when <0.56. Agreement is excellent between the model and the experimental data for the wave number (i.e., number of fingers) and wavelength of the fingering pattern that forms along the contact line.

Doubly-charged ethane ions: Solution to the dilemma of stability predicted by theory and instability observed in experiment

Potential energy curves have been computed for [C2H6]2+ ions and the results used to interpret the conspicuous absence of these ions in 2E mass spectra and in charge-stripping experiments. The energies and structures of geometry-optimized ground-state singlet and excited-state triplet [C2H6]2+ ions have been determined along with energies for different decomposition barriers and dissociation asymptotes. Although singlet and triplet [C2H6]2+ ions can exist as stable entities, they possess low energy barriers to decomposition. Vertical Franck-Condon transitions, involving electron impact ionization of ethane as well as charge-stripping collisions of [C2H6]+ ions, produce [C2H6]2+ ions which promptly dissociate since they are formed with energies in excess of various decomposition barriers. Appearance energies computed for doubly-charged ethane fragment ions are in accordance with experimental values.

Less invasive lumbopelvic stabilization of posterior pelvic ring instability: technique and preliminary results

Lumbopelvic distraction stabilization with (triangular osteosynthesis) or without additional iliosacral screw allows anatomic reduction of the posterior pelvic ring after severely displaced sacral fractures, correction or resection osteotomies of malunions, respectively, septic sacroiliitis and permits early weight bearing. However, this technique is complicated by wound necrosis or infection in up to 20% to 30%. We describe our experience with a less invasive technique.

The unstable painful shoulder (UPS) as a cause of pain from unrecognized anteroinferior instability in the young athlete

The etiology of shoulder pain in the overhead athlete is often difficult to determine. This study hypothesized that (1) instability can present in a purely painful form, without any apparent history of instability, but with anatomic lesions indicative of instability, termed unstable painful shoulder (UPS), and that (2) arthroscopic shoulder stabilization is effective.

Capsular imbrication for posttraumatic instability of the distal radioulnar joint

To analyze functional and subjective outcomes of patients with posttraumatic dorsal instability of the distal radioulnar joint (DRUJ) treated by a dorsal capsular imbrication.

The impact of CpG island methylator phenotype and microsatellite instability on tumour budding in colorectal cancer

In colorectal cancer, tumour budding, a process likened to epithelial mesenchymal transition, is an adverse prognostic factor which is rarely found in tumours with high-level microsatellite instability (MSI-H). Cases with MSI-H or high-level CpG island methylator phenotype (CIMP-H) have similar histomorphological features, yet seemingly opposite prognosis. We hypothesized that tumour budding is related to CIMP, thus partially explaining this prognostic difference.

The transforming parasite Theileria co-opts host cell mitotic and central spindles to persist in continuously dividing cells

The protozoan parasite Theileria inhabits the host cell cytoplasm and possesses the unique capacity to transform the cells it infects, inducing continuous proliferation and protection against apoptosis. The transforming schizont is a multinucleated syncytium that resides free in the host cell cytoplasm and is strictly intracellular. To maintain transformation, it is crucial that this syncytium is divided over the two daughter cells at each host cell cytokinesis. This process was dissected using different cell cycle synchronization methods in combination with the targeted application of specific inhibitors. We found that Theileria schizonts associate with newly formed host cell microtubules that emanate from the spindle poles, positioning the parasite at the equatorial region of the mitotic cell where host cell chromosomes assemble during metaphase. During anaphase, the schizont interacts closely with host cell central spindle. As part of this process, the schizont recruits a host cell mitotic kinase, Polo-like kinase 1, and we established that parasite association with host cell central spindles requires Polo-like kinase 1 catalytic activity. Blocking the interaction between the schizont and astral as well as central spindle microtubules prevented parasite segregation between the daughter cells during cytokinesis. Our findings provide a striking example of how an intracellular eukaryotic pathogen that evolved ways to induce the uncontrolled proliferation of the cells it infects usurps the host cell mitotic machinery, including Polo-like kinase 1, one of the pivotal mitotic kinases, to ensure its own persistence and survival.