Paleontological studies of Cretaceous vertebrate fossil beds in the Tataouine Basin (southern Tunisia)

The ‘Continental Intercalaire’ deposits of the Tataouine basin of southern Tunisia preserve one of the most diverse Cretaceous vertebrate fauna from Africa. This research project focuses on a detailed revision of the stratigraphic distribution of mid-Cretaceous fossil beds in the Tataouine Basin and includes the description of four, newly discovered vertebrate tracksites. In the Tataouine region, macro- and microvertebrate remains are recovered from three stratigraphic intervals: the lower Douiret Formation (Barremian), the Chenini (rare) and Oum ed Diab members of the Aïn El Guettar Formation (Albian). A detailed, basin-scale revision of the stratigraphic occurrence of fossil-bearing strata indicates 1. lateral facies variability within the context of a low gradient, circalittoral to coastal-plain environment; 2. multiple and diachronous fossil beds which include elasmobranchs, actinopterygians, sarcopterygians, turtles, crocodyliforms, pterosaurs, and non-avian dinosaurs remains. Four vertebrate tracksites have been discovered in the study area: 1. the Middle Jurassic Beni Ghedir site which preserves approximately 130 tridactyl footprints distributed over an area of 200 square meters, representing the oldest evidence of a dinosaur fauna in Tunisia; 2. the late Albian Chenini tracksite, which includes poorly preserved crocodilian tracks and the dinosaur ichnospecies Apulosauripus federicianus; 3. the Cenomanian Ksar Ayaat locality, where footprints assigned to a pleurodiran turtle are exposed, and 4. the upper Cenomanian Jebel Boulouha site which presents almost 100 well-preserved tridactyl tracks referred to small-sized theropods, fossil bird tracks - ichnogenus Koreanaorins – and tracks referred to a mammalian trackmaker, representing the first report of fossil bird and mammal from the Cretaceous of continental Africa and Tunisia respectively. In addition, data collected from the Tunisian tracksites have been compared with coeval tracksites in Italy and Croatia, showing analogies in morphology and paleoenvironment of dinosaur ichnoassociations, supporting the already hypothesized subaerial connection between these areas during the mid-Cretaceous.

Bioinformatische Identifizierung und Charakterisierung von Zyklin-abhängigen Kinasen und Zyklinen des Parasiten Eimeria tenella und deren Nutzung im rationalen Wirkstoffdesign

Parasiten der Apicomplexa umfassen sowohl humanpathogene, als auch tierpathogene Protozoen. Beispiele für wichtige Vertreter human- und tierpathogener Parasiten sind Plasmodium falciparum und Eimeria tenella. E. tenella verursacht die Kokzidiose des Hühnchens, eine Darmerkrankung die weltweit für Verluste in einer geschätzten Höhe von bis zu 3 Milliarden US$ verantwortlich zeichnet. Eine prophylaktische Vakzinierung gegen diese Krankheit ist ökonomisch meist ineffizient, und eine Behandlung mit Kokzidiostatika wird durch häufige Resistenzbildung gegen bekannte Wirkstoffe erschwert. Diese Situation erfordert die Entwicklung neuer kostengünstiger Alternativen. Geeignete Zielproteine für die Entwicklung neuartiger Arzneistoffe zur Behandlung der Kokzidiose sind die Zyklin-abhängigen Kinasen (CDKs), zu denen auch die CDK-related Kinase 2 (EtCRK2) aus E. tenella gehört. Diese Proteine sind maßgeblich an der Regulation des Zellzyklus beteiligt. Durch chemische Validierung mit dem CDK Inhibitor Flavopiridol konnte nachgewiesen werden, dass ein Funktionsverlust von CDKs in E. tenella die Vermehrung des Parasiten in Zellkultur inhibiert. E. tenella CDKs sind daher als Zielproteine für die Entwicklung einer Chemotherapie der Kokzidiose geeignet. Mittels bioinformatischer Tiefenanalysen sollten CDK Proteine im Parasiten E. tenella identifiziert werden. Das Genom von E. tenella liegt in Rohfassung vor [ftp://ftp.sanger.ac.uk]. Jedoch waren zum Zeitpunkt dieser Arbeiten viele Sequenzen des Genoms noch nicht annotiert. Homologe CDK Proteine von E. tenella konnten durch den Vergleich von Sequenzinformationen mit anderen Organismen der Apicomplexa identifiziert und analysiert werden. Durch diese Analysen konnten neben der bereits bekannten EtCRK2, drei weitere, bislang nicht annotierte CDKs in E. tenella identifiziert werden (EtCRK1, EtCRK3 sowie EtMRK). Darüber hinaus wurde eine Analyse der entsprechenden Zykline – der Aktivatoren der CDKs – bezüglich Funktion und Struktur, sowie eine Datenbanksuche nach bisher nicht beschriebenen Zyklinen in E. tenella durchgeführt. Diese Suchen ergaben vier neue potentielle Zykline für E. tenella, wovon EtCYC3a als Aktivator der EtCRK2 von María L. Suárez Fernández (Intervet Innovation GmbH, Schwabenheim) bestätigt werden konnte. Sequenzvergleiche lassen vermuten, dass auch EtCYC1 und EtCYC3b in der Lage sind, EtCRK2 zu aktivieren. Außerdem ist anzunehmen, dass EtCYC4 als Aktivator der EtCRK1 fungiert. Ein weiterer Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit war die Suche und Optimierung nach neuen Inhibitoren von CDKs aus E. tenella. In vorangegangenen Arbeiten konnten bereits Inhibitoren der EtCRK2 gefunden werden [BEYER, 2007]. Mittels Substruktur- und Ähnlichkeitssuchen konnten im Rahmen dieser Arbeit weitere Inhibitoren der EtCRK2 identifiziert werden. Vier dieser Strukturklassen erfüllen die Kriterien einer Leitstruktur. Eine dieser Leitstrukturen gehört zur Strukturklasse der Benzimidazol-Carbonitrile und ist bislang nicht als Inhibitor anderer Kinasen beschrieben. Diese neu identifizierte Leitstruktur konnte in silico weiter optimiert werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Bindungsenergien von Vertretern dieser Strukturklasse berechnet, um einen wahrscheinlichen Bindemodus vorherzusagen. Für die weiterführende in silico Optimierung wurde eine virtuelle kombinatorische Substanzbibliothek dieser Klasse erstellt. Die Auswahl geeigneter Verbindungen für eine chemische Synthese erfolgte durch molekulares Docking unter Nutzung von Homologiemodellen der EtCRK2. Darüber hinaus wurde ein in silico Screening nach potentiellen Inhibitoren der PfMRK und EtMRK durchgeführt. Dabei konnten weitere interessante virtuelle Hit-Strukturen aus einer Substanzdatenbank kommerziell erhältlicher Verbindungen gefunden werden. Durch dieses virtuelle Screening konnten jeweils sieben Verbindungen als virtuelle Hits der PfMRK sowie der EtMRK identifiziert werden. Die Häufung von Strukturklassen mit bekannter CDK Aktivität deutet darauf hin, dass während des virtuellen Screenings eine Anreicherung von CDK Inhibitoren stattgefunden hat. Diese Ergebnisse lassen auf eine Weiterentwicklung neuer Wirkstoffe gegen Kokzidiose und Malaria hoffen.

Caratterizzazione genomica di virus influenzali suini in Italia mediante next generation sequencing

I sottotipi H1N1, H1N2 e H3N2 di influenza A virus sono largamente diffusi nella popolazione suina di tutto il mondo. Nel presente lavoro è stato sviluppato un protocollo di sequenziamento di c.d. nuova generazione, su piattaforma Ion Torrent PGM, idoneo per l’analisi di tutti i virus influenzali suini (SIV). Per valutare l’evoluzione molecolare dei SIV italiani, sono stati sequenziati ed analizzati mediante analisi genomica e filogenetica un totale di sessantadue ceppi di SIV appartenenti ai sottotipi H1N1, H1N2 e H3N2, isolati in Italia dal 1998 al 2014. Sono stati evidenziati in sei campioni due fenomeni di riassortimento: tutti i SIV H1N2 esaminati presentavano una neuraminidasi di derivazione umana, diversa da quella dei SIV H1N2 circolanti in Europa, inoltre l’emoagglutinina (HA) di due isolati H1N2 era originata dal riassortimento con un SIV H1N1 avian-like. L’analisi molecolare dell’HA ha permesso di rivelare un’inserzione di due amminoacidi in quattro SIV H1N1 pandemici e una delezione di due aminoacidi in quattro SIV H1N2, entrambe a livello del sito di legame con il recettore cellulare. E’ stata inoltre evidenziata un’elevata omologia di un SIV H1N1 con ceppi europei isolati negli anni ’80, suggerendo la possibile origine vaccinale di questo virus. E’ stato possibile, in aggiunta, applicare il nuovo protocollo sviluppato per sequenziare un virus influenzale aviare altamente patogeno trasmesso all’uomo, direttamente da campione biologico. La diversità genetica nei SIV esaminati in questo studio conferma l’importanza di un continuo monitoraggio della costellazione genomica dei virus influenzali nella popolazione suina.

Spatial and functional relationships between air conduits and blood capillaries in the pulmonary gas exchange tissue of adult and developing chickens

The documented data regarding the three-dimensional structure of the air capillaries (ACs), the ultimate sites of gas exchange in the avian lung is contradictory. Further, the mode of gas exchange, described as cross-current has not been clearly elucidated. We studied the temporal and spatial arrangement of the terminal air conduits of the chicken lung and their relationship with the blood capillaries (BCs) in embryos as well as the definitive architecture in adults. Several visualization techniques that included corrosion casting, light microscopy as well as scanning and transmission electron microscopy were used. Two to six infundibulae extend from each atrium and give rise to numerous ACs that spread centrifugally. Majority of the ACs are tubular structures that give off branches, which anastomose with their neighboring cognates. Some ACs have globular shapes and a few are blind-ending tapering tubes. During inauguration, the luminal aspects of the ACs are characterized by numerous microvillus-like microplicae, which are formed during the complex processes of cell attenuation and canalization of the ACs. The parabronchial exchange BCs, initially inaugurated as disorganized meshworks, are reoriented via pillar formation to lie predominantly orthogonal to the long axes of the ACs. The remodeling of the retiform meshworks by intussusceptive angiogenesis essentially accomplishes a cross-current system at the gas exchange interface in the adults, where BCs form ring-like patterns around the ACs, thus establishing a cross-current system. Our findings clarify the mode of gas exchange in the parabronchial mantle and illuminate the basis for the functional efficiency of the avian lung.

Combining spatial-temporal and phylogenetic analysis approaches for improved understanding on global H5N1 transmission

Background Since late 2003, the highly pathogenic influenza A H5N1 had initiated several outbreak waves that swept across the Eurasia and Africa continents. Getting prepared for reassortment or mutation of H5N1 viruses has become a global priority. Although the spreading mechanism of H5N1 has been studied from different perspectives, its main transmission agents and spread route problems remain unsolved. Methodology/Principal Findings Based on a compilation of the time and location of global H5N1 outbreaks from November 2003 to December 2006, we report an interdisciplinary effort that combines the geospatial informatics approach with a bioinformatics approach to form an improved understanding on the transmission mechanisms of H5N1 virus. Through a spherical coordinate based analysis, which is not conventionally done in geographical analyses, we reveal obvious spatial and temporal clusters of global H5N1 cases on different scales, which we consider to be associated with two different transmission modes of H5N1 viruses. Then through an interdisciplinary study of both geographic and phylogenetic analysis, we obtain a H5N1 spreading route map. Our results provide insight on competing hypotheses as to which avian hosts are responsible for the spread of H5N1. Conclusions/Significance We found that although South China and Southeast Asia may be the virus pool of avian flu, East Siberia may be the source of the H5N1 epidemic. The concentration of migratory birds from different places increases the possibility of gene mutation. Special attention should be paid to East Siberia, Middle Siberia and South China for improved surveillance of H5N1 viruses and monitoring of migratory birds.

Her2 amplification is significantly more frequent in lymph node metastases from urothelial bladder cancer than in the primary tumours

Her2, an alias for the protein of v-erb-b2 erythroblastic leukemia viral oncogene homolog 2, neuro/glioblastoma derived oncogene homolog (avian), might be an attractive therapeutic target in metastasising bladder cancer. Genotype and phenotype of primary tumours and their metastases may differ.