Conformation-specific crosslinking of mitochondrial complex I

Complex I is the only component of the eukaryotic respiratory chain of which no high-resolution structure is yet available. A notable feature of mitochondrial complex I is the so-called active/de-active conformational transition of the idle enzyme from the active (A) to the de-active, (D) form. Using an amine- and sulfhydryl-reactive crosslinker of 6.8 Å length (SPDP) we found that in the D-form of complex I the ND3 subunit crosslinked to the 39 kDa (NDUFA9) subunit. These proteins could not be crosslinked in the A-form. Most likely, both subunits are closely located in the critical junction region connecting the peripheral hydrophilic domain to the membrane arm of the enzyme where the entrance path for substrate ubiquinone is and where energy transduction takes place.

ND3, ND1 and 39 kDa subunits are more exposed in the de-active form of bovine mitochondrial complex I

An intriguing feature of mitochondrial complex I from several species is the so-called A/D transition, whereby the idle enzyme spontaneously converts from the active (A) form to the de-active (D) form. The A/D transition plays an important role in tissue response to the lack of oxygen and hypoxic deactivation of the enzyme is one of the key regulatory events that occur in mitochondria during ischaemia. We demonstrate for the first time that the A/D conformational change of complex I does not affect the macromolecular organisation of supercomplexes in vitro as revealed by two types of native electrophoresis. Cysteine 39 of the mitochondrially-encoded ND3 subunit is known to become exposed upon de-activation. Here we show that even if complex I is a constituent of the I + III + IV (S) supercomplex, cysteine 39 is accessible for chemical modification in only the D-form. Using lysine-specific fluorescent labelling and a DIGE-like approach we further identified two new subunits involved in structural rearrangements during the A/D transition: ND1 (MT-ND1) and 39 kDa (NDUFA9). These results clearly show that structural rearrangements during de-activation of complex I include several subunits located at the junction between hydrophilic and hydrophobic domains, in the region of the quinone binding site. De-activation of mitochondrial complex I results in concerted structural rearrangement of membrane subunits which leads to the disruption of the sealed quinone chamber required for catalytic turnover.

DQB1 locus alone explains most of the risk and protection in narcolepsy with cataplexy in Europe.

STUDY OBJECTIVE: Prior research has identified five common genetic variants associated with narcolepsy with cataplexy in Caucasian patients. To replicate and/or extend these findings, we have tested HLA-DQB1, the previously identified 5 variants, and 10 other potential variants in a large European sample of narcolepsy with cataplexy subjects. DESIGN: Retrospective case-control study. SETTING: A recent study showed that over 76% of significant genome-wide association variants lie within DNase I hypersensitive sites (DHSs). From our previous GWAS, we identified 30 single nucleotide polymorphisms (SNPs) with P < 10(-4) mapping to DHSs. Ten SNPs tagging these sites, HLADQB1, and all previously reported SNPs significantly associated with narcolepsy were tested for replication. PATIENTS AND PARTICIPANTS: For GWAS, 1,261 narcolepsy patients and 1,422 HLA-DQB1*06:02-matched controls were included. For HLA study, 1,218 patients and 3,541 controls were included. MEASUREMENTS AND RESULTS: None of the top variants within DHSs were replicated. Out of the five previously reported SNPs, only rs2858884 within the HLA region (P < 2x10(-9)) and rs1154155 within the TRA locus (P < 2x10(-8)) replicated. DQB1 typing confirmed that DQB1*06:02 confers an extraordinary risk (odds ratio 251). Four protective alleles (DQB1*06:03, odds ratio 0.17, DQB1*05:01, odds ratio 0.56, DQB1*06:09 odds ratio 0.21, DQB1*02 odds ratio 0.76) were also identified. CONCLUSION: An overwhelming portion of genetic risk for narcolepsy with cataplexy is found at DQB1 locus. Since DQB1*06:02 positive subjects are at 251-fold increase in risk for narcolepsy, and all recent cases of narcolepsy after H1N1 vaccination are positive for this allele, DQB1 genotyping may be relevant to public health policy.

Genetic variants in novel pathways influence blood pressure and cardiovascular disease risk.

Blood pressure is a heritable trait influenced by several biological pathways and responsive to environmental stimuli. Over one billion people worldwide have hypertension (≥140 mm Hg systolic blood pressure or  ≥90 mm Hg diastolic blood pressure). Even small increments in blood pressure are associated with an increased risk of cardiovascular events. This genome-wide association study of systolic and diastolic blood pressure, which used a multi-stage design in 200,000 individuals of European descent, identified sixteen novel loci: six of these loci contain genes previously known or suspected to regulate blood pressure (GUCY1A3-GUCY1B3, NPR3-C5orf23, ADM, FURIN-FES, GOSR2, GNAS-EDN3); the other ten provide new clues to blood pressure physiology. A genetic risk score based on 29 genome-wide significant variants was associated with hypertension, left ventricular wall thickness, stroke and coronary artery disease, but not kidney disease or kidney function. We also observed associations with blood pressure in East Asian, South Asian and African ancestry individuals. Our findings provide new insights into the genetics and biology of blood pressure, and suggest potential novel therapeutic pathways for cardiovascular disease prevention.

Meta-analysis identifies multiple loci associated with kidney function-related traits in east Asian populations.

Chronic kidney disease (CKD), impairment of kidney function, is a serious public health problem, and the assessment of genetic factors influencing kidney function has substantial clinical relevance. Here, we report a meta-analysis of genome-wide association studies for kidney function-related traits, including 71,149 east Asian individuals from 18 studies in 11 population-, hospital- or family-based cohorts, conducted as part of the Asian Genetic Epidemiology Network (AGEN). Our meta-analysis identified 17 loci newly associated with kidney function-related traits, including the concentrations of blood urea nitrogen, uric acid and serum creatinine and estimated glomerular filtration rate based on serum creatinine levels (eGFRcrea) (P < 5.0 × 10(-8)). We further examined these loci with in silico replication in individuals of European ancestry from the KidneyGen, CKDGen and GUGC consortia, including a combined total of ∼110,347 individuals. We identify pleiotropic associations among these loci with kidney function-related traits and risk of CKD. These findings provide new insights into the genetics of kidney function.

Le procès de Nuremberg est-il à refaire ? : une nouvelle accusation de Baldur von Schirach

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Das OEE-Protein 1 des Photosystem II (oxygen evolving enhancer) der Grünalge Scenedesmus obliquus besitzt Thioredoxin-Aktivität

Die Aminosäure-Sequenzierung an dem als "28 kDa-Thioredoxin f" beschriebenen Protein aus der Grünalge Scenedesmus obliquus hat gezeigt, dass dieses Protein mit dem als OEE bekannten Protein 1 aus dem Photosystem II identisch ist. Die früher postulierte Möglichkeit einer Fusion eines Thioredoxins mit einem Protein unbekannter Natur oder Insertion eines Thioredoxinfragments mit der typischen -Trp-Cys-Gly-Pro-Cys-Sequenz in ein solches Protein hat sich nicht bestätigt. Durch Anwendung einer auf das 33 kDa OEE-Protein ausgerichteten Präparationsmethode konnte gezeigt werden, dass das "28 kDa-Trx f" tatsächlich in den Thylakoidmembranen lokalisiert ist. Das Protein kann so innerhalb eines Tages in hoher Reinheit aus den Thylakoidmembranfragmenten eines Algenrohhomogenats isoliert werden; dabei bleibt die Fähigkeit des OEE-Proteins das chloroplastidäre Enzym Fructosebisphosphatase (FbPase) zu stimulieren erhalten. Mit gleichen Methoden wurden die Grünalgen Chlorella vulgaris und Chlamydomonas reinhardtii auf außergewöhnliche Proteine mit Trx-f Aktivität untersucht. Die hitze- und säurestabile Proteinfraktion aus Chlorella vulgaris enthält ein Protein mit vergleichbarer Molmasse von 26 kDa, das ähnlich wie in Scenedesmus eine Stimulation der chloroplastidären Fructosebisphosphatase zeigt. In dem hitze- und säurestabilen Proteinextrakt aus Chlamydomonas reinhardtii wird solche Aktivität nicht beobachtet. Eine Probe des rekombinanten, homogenen OEE-Proteins aus Spinat wurde auf Stimulation der chloroplastidären FbPase und NADPH-abhängigen Malatdehydrogenase (MDH) untersucht. Das Spinat OEE-Protein 1 zeigt mit diesen Enzymen keine Aktivität. Da das OEE-Protein 1 in Scenedesmus starke FbPase-Stimulation zeigt, die anderen Scenedesmus-Thioredoxine mit Molmassen von 12 kDa (Trx I und II) jedoch hohe Aktivität mit der zellulären Ribonucleotidreduktase zeigen, wird postuliert, dass das OEE-Protein die Funktion des Trx-f in vivo ersetzt.

Spechte als ökologische Indikatoren in Natur- und Wirtschaftswäldern im Bialowiera-Wald (Ostpolen)

Die vorliegende Untersuchung analysiert die Eignung der "Spechtgemeinschaft" als ökologische Indikatorengruppe und formuliert vor dem Hintergrund der Ergebnisse Forderungen und Empfehlungen für einen "spechtgerechten" Umgang mit Wäldern. Die Habitatnutzung von sieben Spechtarten beim Nahrungserwerb wurde über einen Zeitraum von zwei Jahren in urwaldartigen und forstlich genutzten Beständen verschiedener Waldgesellschaften systematisch beobachtet. Das Untersuchungsgebiet ist der Bialowieza-Wald im äußersten Osten Polens, wo in enger räumlicher Nachbarschaft Natur- und Wirtschaftswaldflächen bearbeitet werden konnten. Die Beobachtungen erfolgten zwischen Anfang März 1999 und Ende Februar 2001 und wurden zu allen Jahreszeiten durchgeführt. Vier der insgesamt sechs Probeflächen repräsentieren die wichtigste Laubwaldgesellschaft des Gebietes, das Tilio-Carpinetum, die übrigen zwei die wichtigste Nadelwaldgesellschaft, das Peucedano-Pinetum. Die Hälfte der zwischen 42 und 54 ha großen Probeflächen lag im streng geschützten Urwaldreservat des Bialowieza-Nationalparkes, die übrigen in forstlich genutzten Waldbeständen. Zusätzlich wurde ein 2,5 km langes Transekt durch bewirtschafteten Erlen-Eschen-Auenwald und sehr naturnahen Erlenbruch bearbeitet. Die Probeflächen wurden in ein Raster aus 50x50m großen Quadranten unterteilt. Zur Beobachtung der Spechte beim Nahrungserwerb erfolgten 21 Begehungen je Probefläche bzw. Transekt. Die Probeflächen wurden dazu auf parallelen Linien mit Abständen von je 100m begangen, Startpunkt und Startrichtung wurden variiert. Zur Charakterisierung der Vegetation und Bestandesstruktur erfolgten Erhebungen zur Baumartenzusammensetzung, Größenklassenverteilung der Bäume, Totholzanteil und Krautvegetation. 1332 Beobachtungen von Spechten beim Nahrungserwerb konnten ausgewertet werden. Der Buntspecht wurde in allen Flächen am häufigsten gesehen. Mittel-, Weißrücken- und Kleinspecht wurden überwiegend in den Tilio-Carpineten beobachtet, in den Naturwäldern häufiger als in den bewirtschafteten Beständen. Der Dreizehenspecht wurde im Nadelwald und stärker mit Fichten durchmischtem Laubwald angetroffen. Bei Schwarz- und Grauspecht konnte keine klare Vorliebe für bestimmte Waldgesellschaften ermittelt werden. Der Buntspecht ernährte sich vor allem im Herbst und Winter überwiegend von fetthaltigen Samen und wurde dann meist beim Bearbeiten von Fichten- oder Kiefernzapfen in Schmieden beobachtet. Der Mittelspecht suchte als "Sammelspecht" seine Nahrung vor allem an den Oberflächen der Stämme und Äste. Klein-, Weißrücken-, Dreizehen- und Schwarzspecht traten als Hackspechte in Erscheinung. Die wenigen Daten zum Grauspecht reichen nicht zur Ermittlung der bevorzugten Nahrungserwerbstechnik aus. Bei Bunt-, Mittel- und Weißrückenspecht konnte eine deutliche Vorliebe für die Stieleiche als Nahrungsbaum nachgewiesen werden. Der Dreizehenspecht ist jedoch die einzige der beobachteten Arten mit einer weitgehenden Spezialisierung auf eine bestimmte Baumart, er nutzte in allen Waldgesellschaften meist die Fichte. Insgesamt bevorzugten die Spechte Bäume mit großen Stammdurchmessern, beim Kleinspecht ist diese Vorliebe allerdings nur schwach ausgeprägt. Totholz wurde von Weißrücken-, Dreizehen- und Kleinspecht bei der Nahrungssuche bevorzugt, vom Mittelspecht jedoch nur gelegentlich genutzt. Beim Buntspecht zeigte der Totholz-Nutzungsanteil erhebliche Unterschiede zwischen verschiedenen Baumarten. Liegendes Totholz spielte in den Tilio-Carpineten im Vergleich zu stehendem Totholz und toten Teilen lebender Bäume nur eine geringe Rolle für Nahrung suchende Spechte.

Von den Markenteilungen bis zum Emscher Landschaftspark: Freiraumverluste und Freiraumschutz im Ruhrgebiet

In der vorliegenden Arbeit werden die Erfolge und Misserfolge der Freiraumpolitik im Ruhrgebiet untersucht. Ausgangspunkte sind der Freiraumschwund, der über einen Zeitraum von fast 200 Jahren dokumentiert wird, sowie die Gegenbewegungen, die sich für den Freiraumschutz einsetzen. Nach der Vorstellung einer Freiraumtypologie werden diese Entwicklungen in detaillierten historischen Abrissen für jeden Freiraumtyp dargestellt, woraus sich eine eigene Ruhrgebietsgeschichte - aus der Perspektive der Freiflächen und ihrer Nutzer - ergibt. Folgerichtig beginnt die vorliegende Arbeit nicht mit Kohle und Eisen, sondern mit der Land- und Forstwirtschaft. Anhand historischer Quellen wird die gängige Am-Anfang-war-die-Heide-These widerlegt, denn das Ruhrgebiet war waldreich und ein produktiver Agrarraum. Landwirtschaftliche Flächen- und Waldverluste sind die Basis der Siedlungstätigkeit. Ohne die Gemeinheitsteilungen im 19. Jahrhundert wären die Stadterweiterungen und Industrieansiedlungen im Ruhrgebiet nicht möglich gewesen. Die - in Grundzügen im Ersten Weltkrieg entwickelte - Agrarpolitik mit der Förderung von Produktivitätssteigerungen und Hofaufgaben erleichterte den weiteren Entzug von Agrarflächen, und genauso wirkt heute die Liberalisierung der Agrarmärkte. Alternative Ansätze (z.B. Direktvermarktung) konnten diesen Trend noch nicht aufhalten. Auch das Baumschutzgesetz von 1922 konnte die nationalsozialistischen Kahlschläge, die Waldverluste im Zweiten Weltkrieg und durch den Wiederaufbau nicht verhindern. Erst seit der Deindustrialisierung, der Aufforstung von Halden und der Umweltbewegung nehmen Wälder wieder zu. Demgegenüber treten Ende des 19. Jahrhunderts völlig neue Freiraumtypen auf. Die bürgerschaftliche Kleingartenbewegung wurde dank ihrer Bedeutung für die Ernährung in den Städten seit dem Ersten Weltkrieg vom Staat stark unterstützt, von den Nationalsozialisten gleichgeschaltet, konnte aber in den 1950er Jahren ihren bürgerschaftlichen Charakter und ihre Stärke wieder zurückgewinnen. Auch wenn Kleingärten als bauliche Reserveflächen missbraucht werden, geschieht dies nicht mehr ohne Ersatzland. Im Unterschied hierzu wurde die Stadtparkbewegung kommunalisiert. Sodann entstanden Volksparks mit Sportanlagen, ästhetisch ausgerichtete Gartenschauen, die breit gefächerten Revierparks der 1970er Jahre und neue Parktypen im Emscher Landschaftspark. 1920 wird der Siedlungsverband Ruhrkohlenbezirk gegründet, der mit den Verbandsgrünflächen ein eigenes Instrument zum Freiraumschutz und die Kompetenz zur Fluchtlinien- bzw. Bebauungsplanung erhielt. Inzwischen darf der Verband, vor einigen Jahren in den Regionalverband Ruhr umgewandelt, zu kommunalen Planungen nur noch Stellungnahmen abgeben. Schon früh versuchte der Verband, industrielles Ödland zu begrünen. Nach den Bahndammbegrünungen vor dem Zweiten Weltkrieg hat er seit den 1950er Jahren Halden aufgeforstet, bis in den 1990er Jahren der Aufbau des Emscher Landschaftsparks begann. Zechen- und Industriebrachen werden in neue Parks, Halden und Mülldeponien in Landmarken und Freizeitlandschaften verwandelt. Zu fragen ist, was aus diesen Geschichten für die Freiraumpolitik folgt. Zwei gegensätzliche Thesen werden diskutiert: die Tragedy of the Commons, die im Gemeineigentum die Ursache ökologischer Probleme sieht, während der Common-Property-Ansatz gerade in gemeinschaftlichen Nutzungen einen Ansatz für Problemlösungen sieht. Dabei liegt eine Besonderheit von Freiräumen in ihrem hohen Öffentlichkeitsgrad, d.h. dass sie von vielen Menschen genutzt werden und gleichzeitig mehrere, z.B. produktive, ökologische, politische oder berufliche Funktionen erfüllen. Untersucht wird, inwieweit erfolgreich gesicherte Freiflächen Merkmale von stabilen Common-Property-Institutionen tragen, d.h. welche Funktionen die Freiräume erfüllen, wie ihre Nutzung geregelt ist und vor allem welchen Einfluss die Nutzer auf Entscheidungen haben. Thesenhaft lässt sich zusammenfassen, dass ein Teil der Freiräume sein Wachstum einer derzeit unverzichtbaren Funktion verdankt, nämlich der Camouflage von Müll und Altlasten, die eine bauliche Nutzung ausschließen. Andere Freiräume verdanken ihren Bestand ihren vielfältigen Nutzungen, zur Erholung, durch Denkmäler, für Veranstaltungen, aber auch der Wertsteigerung für umliegende Wohngebiete. Ein kleiner Teil der Freiräume hat tatsächlich einen Common-Property-Charakter: Kleingartenanlagen, die von bürgerschaftlichen Gruppen gegründeten Parks sowie die Flächen, die durch Bürgerinitiativen o.ä. gegen eine bauliche Umnutzung verteidigt werden. Grund genug, um die Idee eines Netzwerks von Parkvereinen aufzugreifen, die sich von bürgerschaftlicher Seite aus für Freiräume einsetzen können.