Screening bacterial metabolites for inhibitory effects against Batrachochytrium dendrobatidis using a spectrophotometric assay

Certain bacteria present on frog skin can prevent infection by the pathogenic fungus Batrachochytrium dendrobatidis (Bd), conferring disease resistance. Previous studies have used agar-based in vitro challenge assays to screen bacteria for Bd-inhibitory activity and to identify candidates for bacterial supplementation trials. However, agar-based assays can be difficult to set up and to replicate reliably. To overcome these difficulties, we developed a semi-quantitative spectrophotometric challenge assay technique. Cell-free supernatants were prepared from filtered bacterial cultures and added to 96-well plates in replicated wells containing Bd zoospores suspended in tryptone-gelatin hydrolysate-lactose (TGhL) broth medium. Plates were then read daily on a spectrophotometer until positive controls reached maximum growth in order to determine growth curves for Bd. We tested the technique by screening skin bacteria from the Australian green-eyed tree frog Litoria serrata. Of bacteria tested, 31% showed some degree of Bd inhibition, while some may have promoted Bd growth, a previously unknown effect. Our cell-free supernatant challenge assay technique is an effective in vitro method for screening bacterial isolates for strong Bd-inhibitory activity. It contributes to the expanding field of bioaugmentation research, which could play a significant role in mitigating the effects of chytridiomycosis on amphibians around the world.

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.

Unmittelbare, dauerhafte sowie evolutionäre Anpassung an Fremdstoffexpositionen

Eine der Hauptursachen für unerwünschte oder reduzierte Wirkungen von Medikamenten ist die Induktion von Enzymen und Transportern des Medikamentenstoffwechsels. Diese Induktion stellt ursprünglich eine physiologische Reaktion auf die Aufnahme von potentiell schädlichen Fremdstoffen aus der Umwelt dar und sichert so die Gesundheit und Fortpflanzungsfähigkeit von Lebewesen. Beim Menschen sowie anderen Säugetieren werden Fremdstoffe hauptsächlich von den nukleären Rezeptoren PXR und CAR in der Leber und im Dünndarm detektiert. Zu den Medikamenten, welche über PXR und CAR wirken, gehören unter anderem Antikonvulsiva, Statine, antiretrovirale Medikamente, Glucocorticoide sowie Antimykotika. Die durch Fremdstoffe aktivierten Transkriptionsfaktoren PXR und CAR steigern die Menge der Enzyme und Transporter des Fremdstoffmetabolismus. Hierzu zählen vor allem die Cytochrom P450-Enzyme (Cyp-Enzyme) mit breitem Substratspektrum oder der Transporter MDR1, welcher eine Vielzahl von Substraten über Membranen transportiert. Durch die Biotransformation werden die induzierenden, lipophilen Substanzen so modifiziert, dass sie leichter über den Urin oder die Galle ausgeschieden werden können. \r\nDie Dauer der Induktion sollte auf die Zeit der Fremdstoffexposition beschränkt sein, um Störungen des endogenen Stoffwechsels zu vermindern. In dieser Arbeit werden jedoch Hinweise auf dauerhafte und sogar generationsübergreifende Effekte von Medikamenten in Mäusen geliefert. Nachkommen von Müttern, welche bereits vor ihrer Verpaarung einmalig mit TCPOBOP, einem Liganden des murinen CAR, injiziert wurden, hatten eine ungefähr 100-fach gesteigerte Genexpression von Cyp2b10. Auch gab es Expressionsänderungen von Genen, deren Produkte eine Rolle im Lipidstoffwechsel sowie bei Immunkrankheiten spielen. Eine Hochdurchsatz-RNA-Sequenzierung der injizierten Elterngeneration ergab außerdem dauerhafte Expressionsveränderungen anderer Gene des Medikamentenstoffwechsels sowie von Genen mit Verbindung zum Energiemetabolismus. \r\nBerücksichtigt man die enge evolutionäre Verwandtschaft der nukleären Rezeptoren CAR und PXR, sind Langzeitveränderungen auch für PXR möglich und wurden im Verlauf dieser Arbeit ebenfalls untersucht. Eine Hochdurchsatz-Sequenzierung ergab für Mäuse, welche mit dem PXR-Aktivator PCN induziert wurden, dass selbst noch drei Monate nach der Exposition Gene verändert exprimiert waren, welche im Zusammenhang mit Lebernekrosen stehen. Bei Nachkommen von PCN-injizierten Müttern wurden Gene unterschiedlich exprimiert, welche eine Rolle bei der Energiehomöostase sowie im Glukosestoffwechsel spielen. Im Erwachsenenalter sind bei diesen Nachkommen darüber hinaus noch Gene unterschiedlich exprimiert, deren Produkte eine Funktion in der Immunantwort haben. \r\nDa Erwachsene aufgrund ihrer Lebensdauer sowie der absoluten Krankheitshäufigkeit wesentlich öfter Kontakt mit Fremdstoffen haben, war medizinisch von besonderem Interesse, ob anhaltende Genexpressionsänderungen auch bei Erwachsenen zu beobachten sind. So konnte im Rahmen dieser Arbeit gezeigt werden, dass auch einmalig exponierte Adulttiere Gene dauerhaft verändert exprimieren und die Veränderungen im Medikamentenstoffwechsel an die nächste Generation übertrugen. \r\n\r\nBisher sind klinische Studien zur Risikobewertung von Medikamenten (Pharmakovigilanz) nicht generationsübergreifend angelegt. Diese Arbeit gibt Anstöße dafür, dass dies in Zukunft für viel mehr Medikamente notwendig werden könnte. Neben Veränderungen im Medikamentenstoffwechsel ergeben sich Nebenwirkungen von PXR- und CAR-Liganden vor allem aus ihrer Beteiligung an endogenen Stoffwechselwegen. Nach Aktivierung von CAR, welcher viele metabolische Stoffwechselwege steuert, treten beispielsweise Störungen des Energiestoffwechsels auf. Ein tieferes Verständnis der Rezeptoraktivität von CAR samt einer gezielten Modulierung seiner Aktivität würde wichtige Beiträge zum Verständnis der Regulation des Fremdstoffmetabolismus sowie der Entstehung von Nebenwirkungen durch eine Behandlung mit CAR-Liganden leisten. Dauerhafte Veränderungen endogener Stoffwechselwege könnten dann möglicherweise über eine pharmakologische Modulierung der CAR-Aktivität reduziert werden. \r\nZu diesem Zweck wurden im Verlauf dieser Arbeit die CAR-Rezeptoren der Amphibien (Xenopus tropicalis, Xenopus laevis) und Reptilien (Anolis carolinensis) erstmals kloniert, als Proteine exprimiert und charakterisiert. Vergleiche zwischen Tierarten ermöglichen ein besseres Verständnis von humanen Proteinen. Funktionelle Analysen ergaben Ähnlichkeiten des Xenopus laevis-CAR mit dem PXR der Säugetiere: eine niedrige basale Aktivität sowie eine starke Induzierbarkeit durch Liganden. In weiteren funktionellen Analysen wurden die Determinanten der basalen Aktivität des Xenopus laevis-CAR untersucht. Die basale Aktivität war nicht abhängig von der subzellulären Lokalisation, sondern ergab sich aus der Proteinstruktur, welche nur beim CAR der Landvertebraten in einer aktiven Konformation fixiert ist. Ähnlich dem PXR der Säugetiere besitzt CAR der Amphibien eine Aktivierungsdomäne, welche erst durch Ligandenbindung in eine aktive Konformation gebracht wird. Mutationen einzelner Aminosäuren zum jeweils humanen Homolog erhöhten die basale Aktivität des Xenopus laevis-CAR auf die des humanen Rezeptors. Diese Mutanten mit erhöhter basalen Aktivität zeigten eine verstärkte Interaktion mit dem Kofaktor PGC-1a, einem Regulator des Energiestoffwechsels bei Säugetieren. Die hepatischen Zielgene des CAR der Amphibien überlappen zum Teil mit den humanen Zielgenen und spielen ebenfalls eine Rolle im Energiestoffwechsel.

Die Microsauria des mitteleuropäischen Rotliegend

ZusammenfassungrnAlle bekannten Exemplare der Amphibien-Gruppe Microsauria des mitteleuropäischen Rotliegend wurden untersucht sowie – für die kladistische Untersuchung – ihre nächsten Verwandten. Im Saar-Nahe-Becken sind vier Arten aus zwei Microsauria-Gattungen nachzuweisen: Batropetes niederkirchensis n. sp., Batropetes palatinus n. sp., Batropetes appelensis n. sp. und Altenglanerpeton schroederi n. sp.. Aus dem Döhlen-Becken bei Dresden stammt Batropetes fritschi.rnDie Rekonstruktionen legen nahe, dass die in Seeablagerungen gefundenen Batropetes-Arten kleine, terrestrisch lebende Microsaurier waren, die sich von Insekten oder deren Larven ernährten. Ihre mittlere Gesamtlänge beträgt fast 8 cm, ihr Rumpf ist auffallend kurz mit je nach Art 17 oder 19 Präsakralwirbeln. Sie besitzen große von Wülsten umgebene Augenöffnungen, ein großes Pinealforamen, drei längs angeordnete Grübchen auf den Frontalia, dreispitzige Zähne, einen zahnlosen Gaumen und vier kurze kräftige Extremitäten. Becken- und Schultergürtel sind komplett verknöchert, außer den bei Batropetes appelensis und Batropetes fritschi knorpeligen Coracoid-Anteilen. Die Batropetes-Arten unterscheiden sich bezüglich Form, Proportionen bzw. Verknöcherungsgrad einiger Knochen im cranialen und postcranialen Skelett. rnDie kladistischen Untersuchungen ergeben für die Arten der monophyletische Gattung Batropetes, dass Batropetes appelensis den übrigen Arten gegenübersteht und Batropetes palatinus mit Batropetes fritschi eine Schwestergruppe zu Batropetes niederkirchensis bildet. Mit den etwas jüngeren texanischen Gattungen Carrolla und Quasicaecilia bildet Batropetes die monophyletische Familie Brachystelechidae. rnAltenglanerpeton schroederi, nur durch ein schlecht erhaltenes Exemplar überliefert, besitzt einen massiv gebauten Schädel, kaum länger als breit mit annähernd dreieckigem Umriss, ohne Anzeichen für Seitenlinien, mit kleiner rundlicher Orbita, sehr breiter Interorbitalregion und bis weit vor die Orbita reichendem Jugale. Sein langer Rumpf umfasst mindestens 30 lepospondyle Präsakralwirbel. Wegen der unvollkommenen Entwicklung der Gliedmaßen kann diese Art nicht auf vier Beinen gelaufen sein und lebte möglicherweise in der Laubschicht wühlend oder in Sümpfen. Altenglanerpeton ist keiner bestimmten Microsauria-Familie zuzuordnen und steht den Pantylidae, Gymnarthridae, Goniorhynchidae und Ostodolepidae am nächsten, wobei zu letzteren die meisten morphologischen Ähnlichkeiten bestehen.rnAußerdem sind mit isolierten Einzelknochen, insbesondere Wirbeln, Microsauria und andere Gruppen lepospondyler Amphibien ohne Bestimmung der Gattung und Art aus wenigen stratigraphischen Niveaus des Saar-Nahe-Beckens überliefert. rn

Apparent survival of the salamander

Background Understanding the demographic processes underlying population dynamics is a central theme in ecology. Populations decline if losses from the population (i.e., mortality and emigration) exceed gains (i.e., recruitment and immigration). Amphibians are thought to exhibit little movement even though local populations often fluctuate dramatically and are likely to go exinct if there is no rescue effect through immigration from nearby populations. Terrestrial salamanders are generally portrayed as amphibians with low migratory activity. Our study uses demographic analysis as a key to unravel whether emigration or mortality is the main cause of "losses" from the population. In particular, we use the analysis to challenge the common belief that terrestrial salamanders show low migratory activity. Results The mark-recapture analysis of adult salamanders showed that monthly survival was high (> 90%) without a seasonal pattern. These estimates, however, translate into rather low rates of local annual survival of only ~40% and suggest that emigration was important. The estimated probability of emigration was 49%. Conclusion Our analysis shows that terrestrial salamanders exhibit more migratory activity than commonly thought. This may be due either because the spatial extent of salamander populations is underestimated or because there is a substantial exchange of individuals between populations. Our current results are in line with several other studies that suggest high migratory activity in amphibians. In particular, many amphibian populations may be characterized by high proportions of transients and/or floaters.

DEVELOPMENTAL AND CELLULAR FUNCTIONS OF DELTA-CATENIN

Catenins have diverse and powerful roles in embryogenesis, homeostasis or disease progression, as best exemplified by the well-known beta-catenin. The less studied delta-catenin likewise contains a central Armadillo-domain. In common with other p120 sub-class members, it acts in a variety of intracellular compartments and modulates cadherin stability, small GTPase activities and gene transcription. In mammals, delta-catenin exhibits neural specific expression, with its knock-out in mice correspondingly producing cognitive defects and synaptic dysfunctions. My work instead employed the amphibian, Xenopus laevis, to explore delta-catenin’s physiological functions in a distinct vertebrate system. Initial isolation and characterization indicated delta-catenin’s expression in Xenopus. Unlike the pattern observed for mammals, delta-catenin was detected in most adult Xenopus tissues, although enriched in embryonic structures of neural fate as visualized using RNA in-situ hybridization. To determine delta-catenin’s requirement in amphibian development, I employed anti-sense morpholinos to knock-down gene products, finding that delta-catenin depletion results in developmental defects in gastrulation, neural crest migration and kidney tubulogenesis, phenotypes that were specific based upon rescue experiments. In biochemical and cellular assays, delta-catenin knock-down reduced cadherin levels and cell adhesion, and impaired activation of RhoA and Rac1, small GTPases that regulate actin dynamics and morphogenetic movements. Indeed, exogenous C-cadherin, or dominant-negative RhoA or dominant-active Rac1, significantly rescued delta-catenin depletion. Thus, my results indicate delta-catenin’s essential roles in Xenopus development, with contributing functional links to cadherins and Rho family small G proteins. In examining delta-catenin’s nuclear roles, I identified delta-catenin as an interacting partner and substrate of the caspase-3 protease, which plays critical roles in apoptotic as well as non-apoptotic processes. Delta-catenin’s interaction with and sensitivity to caspase-3 was confirmed using assays involving its cleavage in vitro, as well as within Xenopus apoptotic extracts or mammalian cell lines. The cleavage site, a highly conserved caspase consensus motif (DELD) within Armadillo-repeat 6 of delta-catenin, was identified through peptide sequencing. Cleavage thus generates an amino- (1-816) and carboxyl-terminal (817-1314) fragment each containing about half of the central Armadillo-domain. I found that cleavage of delta-catenin both abolishes its association with cadherins, and impairs its ability to modulate small GTPases. Interestingly, the carboxyl-terminal fragment (817-1314) possesses a conserved putative nuclear localization signal that I found is needed to facilitate delta-catenin’s nuclear targeting. To probe for novel nuclear roles of delta-catenin, I performed yeast two-hybrid screening of a mouse brain cDNA library, resolving and then validating its interaction with an uncharacterized KRAB family zinc finger protein I named ZIFCAT. My results indicate that ZIFCAT is nuclear, and suggest that it may associate with DNA as a transcriptional repressor. I further determined that other p120 sub-class catenins are similarly cleaved by caspase-3, and likewise bind ZIFCAT. These findings potentially reveal a simple yet novel signaling pathway based upon caspase-3 cleavage of p120 sub-family members, facilitating the coordinate modulation of cadherins, small GTPases and nuclear functions. Together, my work suggested delta-catenin’s essential roles in Xenopus development, and has revealed its novel contributions to cell junctions (via cadherins), cytoskeleton (via small G proteins), and nucleus (via ZIFCAT). Future questions include the larger role and gene targets of delta-catenin in nucleus, and identification of upstream signaling events controlling delta-catenin’s activities in development or disease progression.

H2B histone gene expression during {\it Xenopus laevis\/} development

Histone gene expression is replication-independent during oogenesis and early embryogenesis in amphibians; however, it becomes replication-dependent during later embryogenesis and remains replication-dependent through adulthood. In order to understand the mechanism for this switch in transcriptional regulation of histone gene expression during amphibian development, linker-scanning mutations were made in a Xenopus laevis H2B histone gene promoter by oligonucleotide site-directed mutagenesis and assayed by microinjection into oocytes and embryos. The Xenopus H2B gene has a relatively simple promoter containing several transcriptional regulatory elements, including TFIID, CCAAT, and ATF motifs, required for maximal transcription in both oocytes and embryos. Factors binding to the CCAAT and ATF motifs are present in oocytes and embryos and increase slightly in abundance during early development. A sequence (CTTTACAT) in the frog H2B promoter resembling the conserved octamer motif (ATTTGCAT), the target for cell-cycle regulation of a human H2B gene, is additionally required for maximal H2B transcription in frog embryos. Oocytes and embryos contain multiple octamer-binding proteins that are expressed in a sequential manner during early development. Sequences encoding three novel octamer-binding proteins were isolated from Xenopus cDNA libraries by virtue of their similarity with the DNA binding (POU) domain of the ubiquitously expressed transcription factor Oct-1. The protein encoded by one of these genes, termed Oct-60, was localized mainly in the cytoplasm of oocytes and was also present in early embryos until the gastrula stage of development. Proteins encoded by the other two genes, Oct-25 and Oct-91, were present in embryos after the mid-blastula stage of development and decreased by early neurula stage. The activity of the Xenopus H2B octamer motif in embryos is not specifically associated with increased binding by Oct-1 or the appearance of novel octamer-binding proteins but requires the presence of an intact CCAAT motif. We found that synergistic interactions among promoter elements are important for full H2B promoter activity. The results suggest that transcription of the Xenopus H2B gene is replication-dependent when it is activated at the mid-blastula stage of development and that replication-dependent H2B transcription is mediated by Oct-1. ^

Ontogenetic Effects of Hatching Plasticity in the Spotted Salamander (Ambystoma maculatum) due to Egg and Larval Predators

The ability to respond plastically to the environment has allowed amphibians to evolve a response to spatial and temporal variation in predation threat (Benard 2004). Embroys exposed to egg predation are expected to hatch out earlier than their conspecifics. Larval predation can induce a suite of phenotypic changes including growing a larger tail area. When presented with cues from both egg and larval predators, embryos are expected to respond to the egg predator by hatching out earlier because the egg predator presents an immediate threat. However, hatching early may be costly in the larval environment in terms of development, morphology, and/or behavior. We created a laboratory experiment in which we exposed clutches of spotted salamander (Ambystoma maculatum) eggs to both egg (caddisfly larvae) and larval (A. opacum) predators to test this hypothesis. We recorded hatching time and stage and took developmental and morphological data of the animals a week after hatching. Larvae were entered into lethal predation trials with a larval predatory sunfish (Lepomis sp.) in order to study behavior. We found that animals exposed to the egg predator cues hatched out earlier and at earlier developmental stages than conspecifics regardless of whether there was a larval predator present. Animals exposed to larval predator cues grew relatively larger tails and survived longer in the lethal predation trials. However the group exposed to both predators showed a cost of early hatching in terms of lower tail area and shorter survival time in predation trials. The morphological and developmental effects measured of hatching plasticity were transient as there were no developmental or morphological differences between the treatment groups at metamorphosis. Hatching plasticity may be transient but it is important to the development and survival of many amphibians.

Effective acoustical monitoring tools for Mannophryne lamarcai

We performed the field-work during the dry (March 2014) and reainy season (May and June 2014) at the species type locality: Cerro Socopó, located at central-west region between Falcón, Lara and Zulia states, Venezuela. Socopó is a small and isolated mountain (1.571 m) belonging to the Ziruma mountains, and represents a relict of tropical mountain forest surrounded by semi-arid vegetation and grassland. This area is home to 312 species of vertebrates, including endangered and endemic amphibians species like Mannophryne lamarcai, Leptodactylus magistris and Dendropsophus amicorum. These forest and species are severely threatened by cattle ranch and illegal timber extraction, with forest formations only above 1000 meters. Despite this, no legal protected figure has been established in the area. We identified a 2.5 km secondary road transect within the study area based on the following criteria: 1) it cover different habitat types (streams and lagoons); and 2) it within the altitudinal gradient described for the specie (1,040 to 1,363 m). We identified three sampling points throughout the transect located in the vicinity of wetland habits: socopo1, socopo2 and socopo4. We did two types of recordings: 1) high quality recordings to characterize the advertisement call for M. lamarcai, non described to date (socopo4), and 2) recordings in different sampling points to evaluate call detectors performance in different acoustic scenarios (in all three localities).

Essential role of germinal vesicle material in the meiotic cell cycle of Xenopus oocytes

In almost all animal species, immature oocytes are arrested naturally in the first meiotic prophase, with a large nucleus called the germinal vesicle. A number of previous studies showed that both activation of maturation/M phase-promoting factor (MPF) (assayed by semiquantitative cytological methods) and some other maturational events occur essentially normally in enucleated oocytes from many amphibian species and mice. Hence, for nearly three decades, it has generally been believed that nuclear material is dispensable for MPF activation and the meiotic cell cycle in vertebrate oocytes. Here, we have challenged this view by examining the histone H1 kinase activities and the molecular forms of MPF in experimentally manipulated Xenopus oocytes. We show that oocytes injected with nuclear material undergo much more rapid MPF activation and maturation than uninjected control oocytes. Conversely, enucleated oocytes, unlike nucleated counterparts, undergo only weak MPF activation in meiosis I and no detectable MPF reactivation in meiosis II, the latter accompanying inhibitory tyrosine phosphorylation of cdc2 kinase, the catalytic subunit of MPF. These results argue strongly that nuclear material is indispensable for the meiotic cell cycle, particularly MPF reactivation (or cdc2 tyrosine dephosphorylation) on entry into meiosis II, in Xenopus oocytes. The classical and general view may thus need reconsideration.

DNA double-strand break formation and repair in Tetrahymena meiosis

Acknowledgements We wish to thank Anura Shodhan for sharing unpublished results and Peter Schlögelhofer and Anura Shodhan for critically reading the manuscript. Part of this work was supported by grant P 27313-B20 from the Austrian Science Fund to JL.

Xenopus Cdc6 confers sperm binding competence to oocytes without inducing their maturation

Amphibian eggs normally require meiotic maturation to be competent for fertilization. A necessary prerequisite for this event is sperm binding, and we show that under normal physiological conditions this property is acquired at, but not before, meiotic maturation. Immature oocytes do not bind sperm, but injection of total egg poly(A)+ mRNA into immature oocytes confers sperm binding in the absence of meiotic maturation. Using an expression cloning approach we have isolated a single cDNA from egg poly(A)+ mRNA that can induce sperm binding in immature oocytes. The cDNA was found to encode Xenopus Cdc6, a protein that previously has been shown to function in initiation of DNA replication and cell cycle control. This unanticipated finding provides evidence of a link between a regulator of the cell cycle and alterations in cell surface properties that affect gamete binding.

A theory for controlling cell cycle dynamics using a reversibly binding inhibitor

We demonstrate, by using mathematical modeling of cell division cycle (CDC) dynamics, a potential mechanism for precisely controlling the frequency of cell division and regulating the size of a dividing cell. Control of the cell cycle is achieved by artificially expressing a protein that reversibly binds and inactivates any one of the CDC proteins. In the simplest case, such as the checkpoint-free situation encountered in early amphibian embryos, the frequency of CDC oscillations can be increased or decreased by regulating the rate of synthesis, the binding rate, or the equilibrium constant of the binding protein. In a more complex model of cell division, where size-control checkpoints are included, we show that the same reversible binding reaction can alter the mean cell mass in a continuously dividing cell. Because this control scheme is general and requires only the expression of a single protein, it provides a practical means for tuning the characteristics of the cell cycle in vivo.

Characterization and tissue-specific expression of the rat basic fibroblast growth factor antisense mRNA and protein

An RNA transcribed from the antisense strand of the FGF-2 gene has been implicated in the regulation of FGF-2 mRNA stability in amphibian oocytes. We have now cloned and characterized a novel 1.1-kb mRNA (fgf-as) from neonatal rat liver. In non-central nervous system (CNS) tissues the fgf-as RNA is abundantly expressed in a developmentally regulated manner. The FGF-AS cDNA contains a consensus polyadenylylation signal and a long open reading frame (ORF) whose deduced amino acid sequence predicts a 35-kDa protein with homology to the MutT family of nucleotide hydrolases. Western blot analysis with antibodies against the deduced peptide sequence demonstrates that the FGF-AS protein is expressed in a broad range of non-CNS tissue in the postnatal period. In the developing brain, the abundance of sense and antisense transcripts are inversely related, suggesting a role for the antisense RNA in posttranscriptional regulation of FGF-2 expression in this tissue.The FGF-AS is complementary to two widely separated regions in the long 3′ untranslated region of the FGF-2 mRNA, in the vicinity of the proximal and distal polyadenylylation sites. These findings demonstrate that the FGF-2 and fgf-as RNAs are coordinately transcribed on a tissue-specific and developmentally regulated basis and suggest that interaction of the sense and antisense RNAs may result in posttranscriptional regulation of FGF-2 in some tissues.