Über den Einfluss von Melittin auf die Funktion membranständiger Proteasen der ADAM-Familie

Melittin, Hauptbestandteil des Bienengifts, ist ein kationisches Peptid, welches in der Lage ist, die biophysikalischen Eigenschaften der Zellmembran zu beeinflussen. Melittin werden unter anderem auch entzündungshemmende, schmerzlindernde, anti-rheumatische und anti-arthritische Wirkungen zugeschrieben. rnIn dieser Arbeit wurde nachgewiesen, dass Melittin die Proteolyse von ADAM10- und ADAM17-Substraten in verschiedenen Zellen stimuliert. Durch das Sheddingvon TGF-α wurde in HaCaT-Keratinozyten eine Transaktivierung des EGF-Rezeptors und eine daraus resultierende Phosphorylierung der Kinase ERK1/2 beobachtet. Die durch Melittin gesteigerte Aktivität der ADAMs ist calciumunabhängig und wird nicht durch Änderungen in der Membranfluidität verursacht. Eine Beteiligung der P2-Rezeptoren an der Melittin-induzierten ADAM-Aktivierung konnte sowohl durch Inhibition der Rezeptoren als auch durch Transfektion von HEK-Zellen mit dem P2X7-Rezeptor nachgewiesen werden. In diesen wurde nach der Behandlung mit Melittin eine Phosphorylierung von ERK1/2 beobachtet, welche durch ATPasen und P2-Rezeptor-Inhibitoren unterdrückt werden konnte. rnMit Hilfe des Kaninchenerythrozyten-Modells wurde nachgewiesen, dass eine Translokation von Phosphatidylserin von der Innen- zur Außenseite der Membran unmittelbar mit einer erhöhten ADAM-Aktivität korreliert. Sowohl durch Aktivierung des P2X7-Rezeptors als auch durch die Behandlung der Zellen mit dem Ionophor A23187 konnte ein Phosphatidylserin-Flip induziert werden. Dieser Flip führte zu einer erhöhten Aktivität von ADAM10, die durch eine gesteigerte Hämolyse und Spaltung von pVCC nachgewiesen werden konnte. Wurde der Phosphatidylserin-Flip durch Inhibitoren des P2X7-Rezeptors bzw. die Chelation von Ca2+ und Hemmung der Ionenfluxe unterdrückt, blieb auch die erhöhte ADAM-Aktivität aus. Wurde dagegen der Phosphatidylserin-Flip erst induziert und nachträglich die Inhibition des P2X7-Rezeptors bzw. die Chelation von Ca2+ und Hemmung der Ionenfluxe durchgeführt, zeigte dies keine Inhibition der ADAM-Aktivität.rnZusammenfassend zeigen diese Ergebnisse, dass eine Exposition von Phosphatidylserin auf der Außenseite der Membran in einem kausalen Zusammenhang mit einer gesteigerten ADAM-Aktivität steht.rn

Prediction of new crystal structures under extreme conditions

One of the most important challenges in chemistry and material science is the connection between the contents of a compound and its chemical and physical properties. In solids, these are greatly influenced by the crystal structure.rnrnThe prediction of hitherto unknown crystal structures with regard to external conditions like pressure and temperature is therefore one of the most important goals to achieve in theoretical chemistry. The stable structure of a compound is the global minimum of the potential energy surface, which is the high dimensional representation of the enthalpy of the investigated system with respect to its structural parameters. The fact that the complexity of the problem grows exponentially with the system size is the reason why it can only be solved via heuristic strategies.rnrnImprovements to the artificial bee colony method, where the local exploration of the potential energy surface is done by a high number of independent walkers, are developed and implemented. This results in an improved communication scheme between these walkers. This directs the search towards the most promising areas of the potential energy surface.rnrnThe minima hopping method uses short molecular dynamics simulations at elevated temperatures to direct the structure search from one local minimum of the potential energy surface to the next. A modification, where the local information around each minimum is extracted and used in an optimization of the search direction, is developed and implemented. Our method uses this local information to increase the probability of finding new, lower local minima. This leads to an enhanced performance in the global optimization algorithm.rnrnHydrogen is a highly relevant system, due to the possibility of finding a metallic phase and even superconductor with a high critical temperature. An application of a structure prediction method on SiH12 finds stable crystal structures in this material. Additionally, it becomes metallic at relatively low pressures.

Entwicklung einer Kryokonservierungsmethode für Spermien der Honigbiene, Apis mellifera

Die westliche Honigbiene (Apis mellifera) ist von großer ökologischer und ökonomischer Bedeutung. Seit Jahren zeichnen sich in Nordamerika sowie in manchen Teilen Europas rückläufige Bienenvölkerzahlen und eine abnehmende Artenvielfalt innerhalb der Bienenfamilie ab. Mittlerweile ist von einer globalen Bestäuberkrise die Rede und es wird verstärkt nach Möglichkeiten gesucht, um dieser Krise entgegenzuwirken. Eine Konservierung von Bienenspermien in flüssigem Stickstoff ohne Fruchtbarkeitsreduzierung würde die Bienenzucht revolutionieren und stark beschleunigen, da räumliche und zeitliche Restriktionen bei der Wahl des Bienenspermas wegfielen. Zudem wäre eine Möglichkeit zur Sicherung der genetischen Diversität geschaffen. Im Rahmen des hier vorgestellten Projektes wurde eine solche Methode erarbeitet. In umfangreichen Abkühl- und Einfrierversuchen konnte eine neue Konservierungstechnik entwickelt werden, bei der das Kryoprotektivum mittels Dialyse dem Bienensperma zugesetzt wird. Dieses Verfahren erhält die native Spermaform, in der die Spermien parallel und inaktiv in dicht gepackten Clustern vorliegen, und erzielt bisher unerreichte Besamungserfolge. So konnten durchschnittlich 1,25 Mio. Spermien in den Spermatheken besamter Königinnen gezählt werden und davon waren ungefähr 90% motil. Besonders vielversprechend ist jedoch, dass 79,4% der Brut weiblich waren. Ein so hoher Anteil weiblicher Brut konnte bislang nicht erreicht werden und wäre für züchterische Zwecke ausreichend.

Biene und Honig im pharaonischen Ägypten

Ziel der Dissertation war es, eine Gesamtbetrachtung der altägyptischen Bienenhaltung zu geben, die Bedeutung der Biene herauszuarbeiten und den Gebrauch des Honigs im alten Ägypten vorzustellen. Darüber hinaus wurde die Herkunft und Zusammensetzung des Honigs untersucht sowie ein Vergleich mit der Bienenhaltung in den Nachbarländern gezogen. rnrnDie Biene ist mehrfach als Symbol oder Dekorationselement vorzufinden. Bereits am Ende des Alten Reiches, einem Zeitpunkt, als sich die Domestikation der Bienen nachweisen läßt, treten Figurenzylinder, Stempelsiegel-Amulette und Amulettanhänger mit dem Bildnis der Biene auf. Auf diesen Zeugnissen repräsentierte sie Schutz, Fruchtbarkeit, Regeneration und Todesüberwindung. Diesen Eigenschaften lagen wahrscheinlich die Beobachtungen der verschiedenen Entwicklungsstadien der Honigbiene vom Ei über die mumienartige Larve bis zur Imago sowie ihre intensive Brutpflege zugrunde. rnrnÜber den Arbeitsablauf und die Organisation des Imkereibetriebes gaben vor allem die Topfaufschriften deutliche Hinweise. Für die Produktion des Honigs waren Imker verantwortlich, die sowohl im Staats- als auch im Tempeldienst stehen konnten. Sie waren in die Struktur der Warenschatzhäuser eingebunden. Meines Erachtens war die Imkerei stärker verbreitet als es die wenigen Quellen erahnen lassen. Denn allein für den Tempelkult wurden große Honigmengen benötigt. Neben den offiziellen Imkern des Königs und der Göttertempel muß es deshalb auch eine private Bienenhaltung gegeben haben. Wahrscheinlich betrieben mehrere Berufsgruppen aus dem Bereich der Landwirtschaft sowie Beamte und Schreiber, die über Land verfügten, eine eigene Honigproduktion. Dies ist aus den Angaben der Steuereinnahmen zu schließen, unter denen sich Produkte der Bienenwirtschaft befanden. rnrnDa aus dem pharaonischen Ägypten keine Berichte über den Ablauf der Bienenhaltung überliefert sind und archäologisch bislang keine Bienenstände in situ belegt sind, wurden vor allem die Beschreibungen griechischer und römischer Autoren sowie der Fund des Bienenhauses aus Tel Rehov in Israel als Vergleichsmaterial herangezogen.rnrnHonig war im pharaonischen Ägypten ein wertvoller Süßstoff, deshalb war die Biene auch in wirtschaftlicher Hinsicht wichtig und ihre ab der 5. Dynastie bildlich nachweisbare Domestikation führte zu höheren Honigerträgen. Honig war neben Fruchtsirup aus Datteln, Feigen oder Johannisbrotfrucht der einzige Süßstoff, da Zuckerrohr und Rübenzucker noch nicht bekannt waren. rnVerschiedene Honigsorten und -begriffe sind nachweißbar. Während bj.t allgemein den Honig bezeichnet, ist mit sn-bj.t Wabenhonig gemeint. Hinzu kommen verschiedene Adjektive, die die Honigsorte näher bestimmen. So wird roter (dSr.t), weißer (HD.t), flüssiger (stf), fester (gmgm), guter (nfr.t) und alter (is.t) unterschieden. rnAls Heilmittel findet Honig in zahlreichen medizinischen Rezepten Verwendung. In dieser Arbeit werden Augenkrankheiten und Fleischwunden näher behandelt. Eine große Rolle kam dem Honig im Götterkult zu. Die zahlreichen Opferstiftungen und Festkalender lassen auf eine üppige Verwendung sowohl im täglichen Tempelritual als auch bei Festen schließen. Durch das Opfern von Honig wollte der König seine Herrschaft über Ägypten sowie die Fruchtbarkeit des Landes sichern. rn

Susceptibility of Aethina tumida (Coleoptera: Nitidulidae) Larvae and Pupae to Entomopathogenic Nematodes

In this study, we evaluated the potential use of entomopathogenic nematodes as a control for the beetle Aethina tumida Murray (Coleoptera: Nitidulidae). In particular, we conducted 1) four screening bioassays to determine nematode (seven species, 10 total strains tested) and application level effects on A. tumida larvae and pupae, 2) a generational persistence bioassay to determine whether single inoculations with nematodes would control multiple generations of A. tumida larvae in treated soil, and 3) a field bioassay to determine whether the nematodes would remain efficacious in the field. In the screening bioassays, nematode efficacy varied significantly by tested nematode and the infective juvenile (IJ) level at which they were applied. Although nematode virulence was moderate in screening bioassays 1-3 (0 - 68% A. tumida mortality), A. tumida mortality approached higher levels in screening bioassay 4 (nearly 100% after 39 d) that suggest suitable applicability of some of the test nematodes as field controls for A. tumida. In the generational persistence bioassay, Steinernema Hobrave Cabanillas, Poinar & Raulston 7-12 strain and Heterorhabditis indica Poinar, Karunaka & David provided adequate A. tumida control for 19 wk after a single soil inoculation (76-94% mortality in A. tumida pupae). In the field bioassay, the same two nematode species also showed high virulence toward pupating A. tumida (88-100%) mortality. Our data suggest that nematode use may be an integral component of an integrated pest management scheme aimed at reducing A. tumida populations in bee colonies to tolerable levels.

The alternative Pharaoh approach: stingless bees mummify beetle parasites alive

Workers from social insect colonies use different defence strategies to combat invaders. Nevertheless, some parasitic species are able to bypass colony defences. In particular, some beetle nest invaders cannot be killed or removed by workers of social bees, thus creating the need for alternative social defence strategies to ensure colony survival. Here we show, using diagnostic radioentomology, that stingless bee workers (Trigona carbonaria) immediately mummify invading adult small hive beetles (Aethina tumida) alive by coating them with a mixture of resin, wax and mud, thereby preventing severe damage to the colony. In sharp contrast to the responses of honeybee and bumblebee colonies, the rapid live mummification strategy of T. carbonaria effectively prevents beetle advancements and removes their ability to reproduce. The convergent evolution of mummification in stingless bees and encapsulation in honeybees is another striking example of co-evolution between insect societies and their parasites.

Worldwide Diaspora of Aethina tumida (Coleoptera: Nitidulidae), a Nest Parasite of Honey Bees

Native to sub-Saharan Africa, Aethina tumida Murray (Coleoptera: Nitidulidae) is now an invasive pest of honey bee, Apis mellifera L., colonies in Australia and North America. Knowledge about the introduction (s) of this beetle from Africa into and among the current ranges will elucidate pest populations and invasion pathways and contribute to knowledge of how a parasite expands in new populations. We examined genetic variation in adult beetle samples from the United States, Australia, Canada, and Africa by sequencing a 912-base pair region of the mitochondrial DNA cytochrome c oxidase subunit I gene and screening 10 informative microsatellite loci. One Canadian introduction of small hive beetles can be traced to Australia, whereas the second introduction seems to have come from the United States. Beetles now resident in Australia were of a different African origin than were beetles in North America. North American beetles did not show covariance between two mitochondrial haplotypes and their microsatellite frequencies, suggesting that these beetles have a shared source despite having initial genetic structure within their introduced range. Excellent dispersal of beetles, aided in some cases by migratory beekeeping and the bee trade, seems to lead to panmixis in the introduced populations as well as in Africa.

Declines of managed honey bees and beekeepers in Europe

Growing evidence indicates that European managed honey bees are in decline, but information for Europe remains patchy and localized. Here we compile data from 18 European countries to assess trends in the number of honey bee colonies and beekeepers between 1965 and 2005. We found consistent declines in colony numbers in central European countries and some increases in Mediterranean countries. Beekeeper numbers have declined in all of the European countries examined. Our data support the view that honey bees are in decline at least in some regions, which is probably closely linked to the decreasing number of beekeepers. Our data on colony numbers and beekeepers must, however, be interpreted with caution due to different approaches and socioeconomic factors in the various countries, thereby limiting their comparability. We therefore make specific recommendations for standardized methodologies to be adopted at the national and global level to assist in the future monitoring of honey bees.

“What Happens When Pollinators Get Sick? Behavioral Impacts of Honeybee Viruses”

Like all organisms on the planet, honeybees (Apis mellifera) are susceptible to infection with a wide variety of viruses. These viruses may produce infections with no visible symptoms or may have devastating consequences on both the individual bee and the entire hive. Deformed Wing Virus, a member of the Iflavirus group of viruses, has an RNA genome and has had a particularly important impact on bee health. It can be spread between bees in a several ways – bees can infect each other during feeding or grooming activities, drones can pass the virus to the queen during mating and queens can lay infected eggs. The primary and most devastating way that these viruses are transmitted within and between hives involves a parasitic mite, an animal known ominously as Varroa destructor. The talk will discuss the effect that viruses have on the health and behavior of honeybees and will outline the collaborative research activities of Drs. Evans and Pizzorno over the last 7 years.

Localization of Deformed Wing Virus (DWV) in the Brains of Apis mellifera (European Honey Bees)

The purpose of the current research project is to design a successful in-situ hybridization to identify regions within the brains of honeybees where DWV replicates. The localization of the virus in the brains of the bees can draw a connection between CCDand DWV.In conclusion, these results demonstrate that in bees infected with DWV the virus replicates actively in very important regions of the brain, including neuropils that are responsible for vision and olfaction. This means that the virus could adversely affect the vision and olfaction of the honeybees making it difficult for bees to behave normally.

Measurement of the W+ W- cross section in sqrt(s) = 7 TeV pp collisions with ATLAS

This Letter presents a measurement of the W+ W- production cross section in sqrt(s) = 7  TeV pp collisions by the ATLAS experiment, using 34  pb(-1) of integrated luminosity produced by the Large Hadron Collider at CERN. Selecting events with two isolated leptons, each either an electron or a muon, 8 candidate events are observed with an expected background of 1.7 ± 0.6 events. The measured cross section is 41(-16)(+20)(stat) ± 5(syst)±1(lumi)  pb, which is consistent with the standard model prediction of 44 ± 3  pb calculated at next-to-leading order in QCD.

Search for a heavy particle decaying into an electron and a muon with the ATLAS detector in sqrt[s] = 7 TeV pp collisions at the LHC

This Letter presents the first search for a heavy particle decaying into an e ± μ(-/+) final state in sqrt[s] = 7 TeV pp collisions at the LHC. The data were recorded by the ATLAS detector during 2010 and correspond to a total integrated luminosity of 35 pb(-1). No excess above the standard model background expectation is observed. Exclusions at 95% confidence level are placed on two representative models. In an R-parity violating supersymmetric model, tau sneutrinos with a mass below 0.75 TeV are excluded, assuming all R-parity violating couplings are zero except λ(311)' = 0.11 and λ312 = 0.07. In a lepton flavor violating model, a Z'-like vector boson with masses of 0.70-1.00 TeV and corresponding cross sections times branching ratios of 0.175-0.183 pb is excluded. These results extend to higher mass R-parity violating sneutrinos and lepton flavor violating Z's than previous constraints from the Tevatron.

Measurement of dijet azimuthal decorrelations in pp collisions at sqrt(s)=7 TeV

Azimuthal decorrelations between the two central jets with the largest transverse momenta are sensitive to the dynamics of events with multiple jets. We present a measurement of the normalized differential cross section based on the full data set (∫Ldt=36  pb(-1)) acquired by the ATLAS detector during the 2010 sqrt(s)=7  TeV proton-proton run of the LHC. The measured distributions include jets with transverse momenta up to 1.3 TeV, probing perturbative QCD in a high-energy regime.