Induktion und Signaltransduktion bei der Expression des Chemokins MCP-1 in Monozyten

Das Chemokin 'Monocyte Chemoattractant Protein-1' (MCP-1) spielt bei inflammatorischen Erkrankungen eine wesentliche Rolle. Verschiedene Zelltypen produzieren MCP-1. Es interessierte, welche Stimuli in Monozyten MCP-1 induzieren können und welche Signaltransduktionskaskaden daran beteiligt sind. Darüber hinaus sollte die Rolle einzelner Transkriptionsfaktoren und Promotorregionen des MCP-1-Gens untersucht werden.Komponenten Gram-positiver und -negativer Bakterien, Phorbolester und Substanzen, die die intrazelluläre Calciumkonzentration erhöhen, induzierten die MCP-1-Expression in einer humanen myelomonozytären Zellinie (THP-1) und in frisch isolierten Monozyten. Die mit Lipopolysaccharid (LPS)-induzierte MCP-1-Expression war stark von der MAPK/ERK-Kinase (MEK)-1/-2 und von I-kappaB Kinasen beziehungsweise NF-kappaB abhängig, dagegen scheinen Calcineurin, Calmodulinkinasen und die 'Mitogen-Activated Protein Kinase' p38 keine entscheidende Rolle zu spielen. Die Thapsigargin (TG)-induzierte MCP-1-Bildung durch Erhöhung der intrazellulären Calciumkonzentration war zusätzlich von Calcineurin und Calmodulinkinasen abhängig. Als nukleäre Transkriptionsfaktoren wurden bei der LPS-Stimulation NF-kappaB sowie AP-1 und zusätzlich NF-ATc3 bei Stimulation durch TG nachgewiesen. Die Untersuchung des MCP-1-Promotors konnte eine Bindung von NF-kappaB- und AP-1-Mitglieder an eine bislang nicht untersuchte distale Region und eine AP-1-Bindung an eine proximale Region nachweisen. Die Ergebnisse lassen den Schluß zu, daß die Aktivierung der MCP-1-Expression durch verschiedene Stimuli unter Beteiligung teilweise unterschiedlicher Signaltransduktionswege abläuft und sowohl eine proximale als auch eine distale Promotorregion des MCP-1-Gens daran beteiligt ist.

Phasenverhalten von Polyethylen in Mischsystemen

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Phasenverhalten von Polyethylen (PE) in nicht-reaktiven und in reaktiven Systemen. Von drei eng verteilten Polyethylenen (Mw = 6,4, 82 bzw. 380 kg/mol) in n-Hexan sowie für das System 2,2-Dimethylbutan / PE 82 wurde die Entmischung in Abhängigkeit von der Zusammensetzung, dem Druck und der Temperatur experimentell bestimmt. Die Modellierung der Trübungskurven erfolgte nach der Theorie von Sanchez und Lacombe. Dieser Ansatz beschreibt die Ergebnisse qualitativ und kann in einem engen Temperatur- und Druckbereich für gegebenes Molekulargewicht die kritische Temperatur und den kritischen Druck quantitativ vorhersagen. Durch Extrapolation der kritischen Temperatur der verschiedenen Lösungen von PE in n-Hexan auf unendliches Molekulargewicht nach Shultz-Flory wurde im Druckbereich von 20 bis 100 bar und im Temperaturbereich von 130 bis 200 °C eine Grenzlinie bestimmt. Diese Linie trennt unabhängig vom Molekulargewicht des Polymers und der Zusammensetzung der Mischung das Zweiphasengebiet vom homogenen Bereich. Im Fall des Mischlösungsmittels n-Hexan / 2,2-Dimethylbutan wurde für eine annähernd kritische Polymerkonzentration die Abhängigkeit der Entmischungsbedingungen von der Zusammensetzung untersucht. Durch einfache Erweiterung der Sanchez-Lacombe-Theorie und Einführen eines Fitparameters konnte das ternäre System beschrieben werden. An einer breit verteilten PE-Probe wurden Experimente zur Fraktionierung von PE in n-Hexan durchgeführt. Die Analyse der in den koexistenten Phasen enthaltenen Polymere lieferte Informationen über die Konzentration und die Molekulargewichtsverteilung des PE in diesen Phasen sowie die kritische Zusammensetzung der Mischung. Von verschiedenen PE-Lösungen (Mw = 0,5 kg/mol) wurde die polymerisationsinduzierte Phasenseparation in Isobornylmethacrylat mit und ohne Vernetzer untersucht. Mit 15 Gew.-% PE und in Abwesenheit von Vernetzer findet die Entmischung erst bei hohen Umsätzen statt. Die Charakterisierung der resultierenden Proben zeigte, dass sich etwas mehr als 5 Gew.-% PE im Polyisobornylmethacrylat lösen. Die Glasübergangstemperaturen der Polymermischungen steigen mit steigender Vernetzer- und sinkender Polyethylenkonzentration. Bei Proben mit 15 Gew.-% PE zeigte sich folgendes: 5 Gew.-% Vernetzer führen zu großen PE-Bereichen (150 - 200 nm) in der Matrix und der Kristallinitätsgrad ist gering. Bei der Polymermischung mit 10 Gew.-% Vernetzer bilden sich sehr kleine Polyethylenkristalle (< 80 nm) und der Kristallinitätsgrad ist hoch. Ohne Vernetzer hängt der Kristallinitätsgrad - wie bei reinem PE - von der Abkühlrate ab, mit Vernetzer ist er von ihr unabhängig.

RNA-Strukturen im Hepatitis-C-Virus und ihre Bedeutung für Translation und Replikation

Das Hepatitis C Virus (HCV) ist ein umhülltes Virus aus der Familie der Flaviviridae. Es besitzt ein Plusstrang-RNA Genom von ca. 9600 Nukleotiden Länge, das nur ein kodierendes Leseraster besitzt. Das Genom wird am 5’ und 3’ Ende von nicht-translatierten Sequenzen (NTRs) flankiert, welche für die Translation und vermutlich auch Replikation von Bedeutung sind. Die 5’ NTR besitzt eine interne Ribosomeneintrittsstelle (IRES), die eine cap-unabhängige Translation des ca. 3000 Aminosäure langen viralen Polyproteins erlaubt. Dieses wird ko- und posttranslational von zellulären und viralen Proteasen in 10 funktionelle Komponenten gespalten. Inwieweit die 5’ NTR auch für die Replikation der HCV RNA benötigt wird, war zu Beginn der Arbeit nicht bekannt. Die 3’ NTR besitzt eine dreigeteilte Struktur, bestehend aus einer variablen Region, dem polyU/UC-Bereich und der sogenannten X-Sequenz, eine hochkonservierte 98 Nukleotide lange Region, die vermutlich für die RNA-Replikation und möglicherweise auch für die Translation benötigt wird. Die genuae Rolle der 3’ NTR für diese beiden Prozesse war zu Beginn der Arbeit jedoch nicht bekannt. Ziel der Dissertation war deshalb eine detaillierte genetische Untersuchung der NTRs hinsichtlich ihrer Bedeutung für die RNA-Translation und -Replikation. In die Analyse mit einbezogen wurden auch RNA-Strukturen innerhalb der kodierenden Region, die zwischen verschiedenen HCV-Genotypen hoch konserviert sind und die mit verschiedenen computer-basierten Modellen vorhergesagt wurden. Zur Kartierung der für RNA-Replikation benötigten Minimallänge der 5’ NTR wurde eine Reihe von Chimären hergestellt, in denen unterschiedlich lange Bereiche der HCV 5’ NTR 3’ terminal mit der IRES des Poliovirus fusioniert wurden. Mit diesem Ansatz konnten wir zeigen, dass die ersten 120 Nukleotide der HCV 5’ NTR als Minimaldomäne für Replikation ausreichen. Weiterhin ergab sich eine klare Korrelation zwischen der Länge der HCV 5’ NTR und der Replikationseffizienz. Mit steigender Länge der 5’ NTR nahm auch die Replikationseffizienz zu, die dann maximal war, wenn das vollständige 5’ Element mit der Poliovirus-IRES fusioniert wurde. Die hier gefundene Kopplung von Translation und Replikation in der HCV 5’ NTR könnte auf einen Mechanismus zur Regulation beider Funktionen hindeuten. Es konnte allerdings noch nicht geklärt werden, welche Bereiche innerhalb der Grenzen des IRES-Elements genau für die RNA-Replikation benötigt werden. Untersuchungen im Bereich der 3’ NTR ergaben, dass die variable Region für die Replikation entbehrlich, die X-Sequenz jedoch essentiell ist. Der polyU/UC-Bereich musste eine Länge von mindestens 11-30 Uridinen besitzen, wobei maximale Replikation ab einer Länge von 30-50 Uridinen beobachtet wurde. Die Addition von heterologen Sequenzen an das 3’ Ende der HCV-RNA führte zu einer starken Reduktion der Replikation. In den hier durchgeführten Untersuchungen zeigte keines der Elemente in der 3’ NTR einen signifikanten Einfluss auf die Translation. Ein weiteres cis aktives RNA-Element wurde im 3’ kodierenden Bereich für das NS5B Protein beschrieben. Wir fanden, dass Veränderungen dieser Struktur durch stille Punktmutationen die Replikation hemmten, welche durch die Insertion einer intakten Version dieses RNA-Elements in die variable Region der 3’ NTR wieder hergestellt werden konnte. Dieser Versuchsansatz erlaubte die genaue Untersuchung der für die Replikation kritischen Strukturelemente. Dadurch konnte gezeigt werden, dass die Struktur und die Primärsequenz der Loopbereiche essentiell sind. Darüber hinaus wurde eine Sequenzkomplementarität zwischen dem Element in der NS5B-kodierenden Region und einem RNA-Bereich in der X-Sequenz der 3’ NTR gefunden, die eine sog. „kissing loop“ Interaktion eingehen kann. Mit Hilfe von gezielten Mutationen konnten wir zeigen, dass diese RNA:RNA Interaktion zumindest transient stattfindet und für die Replikation des HCV essentiell ist.

Eine neue Form der Pyruvatkinase in Säugerspermien

Nach Homogenisation ejakulierter Eberspermien und Zentrifugation des Homogenates blieben mehr als 60% der Aktivität des glykolytischen Enzyms Pyruvatkinase (PK) an Zellfragmenten im Sediment gebunden. Diese strukturgebundene PK wurde als PK-S bezeichnet. Das Detergenz Triton X-100 führte nicht zur Ablösung der PK-S; mit Trypsin konnten jedoch rund 80% der PK-S ohne Verlust an Aktivität von den Strukturen gelöst und durch kombinierte Kationenaustausch- und Hydrophobizitätschromatographie gereinigt werden (spezifische Aktivität: 116,7 U/mg Protein). Die lösliche PK aus Eberspermien konnte ebenfalls durch ein ähnliches Verfahren angereichert werden. Im Gel (SDS-PAGE) zeigten die Untereinheiten der PK-S mit 64.400 eine geringfügig größere relative Molekülmasse als die der PK-M1 aus Kaninchenmuskel (62.000). Die kinetischen Eigenschaften der abgelösten PK-S als auch der noch an Spermienstrukturen gebundenen PK-S und der löslichen PK aus Eberspermien waren sehr ähnlich und entsprachen der M1-Isoform der PK. Antikörper gegen Kaninchenmuskel-PK (Anti-PK-M1) reagierten auch mit der löslichen PK und der PK-S aus Eberspermien. Edman-Abbau der ersten 19 Aminosäuren zeigte, dass die tryptisch abgelöste PK-S am N-Terminus um 5 Aminosäuren gegenüber nativer PK-M1 verlängert ist, während der C-Terminus der erhaltenen PK-S-Sequenz mit einem meist nahe dem N-Terminus gelegenen Sequenzabschnitt der PK-M1 und -M2 übereinstimmt. Die N-terminale Verlängerung der nativen PK-S enthält sicherlich mehr als die nach tryptischer Lyse nachgewiesenen 5 Aminosäuren. Vergleiche der Aminosäure- und übersetzten Nukleotidsequenzen sowie die kinetischen Eigenschaften lassen vermuten, dass die PK-S, wie die PK-M1 und PK-M2, vom PKM-Gen codiert wird. Gegen die gereinigte PK-S wurden Antikörper in Kaninchen produziert. Da das Antiserum nicht ausreichend spezifisch für PK-S war, wurden aus ihm affinitätschromatographisch Antikörper (Anti-PK-S) isoliert, die hohe Affinität zu einem synthetisierten PK-S-Peptid (13 N-terminale Aminosäuren der tryptisch abgelösten PK-S) hatten. Dieses Anti-PK-S-Präparat war spezifisch für PK-S; es reagierte weder mit Kaninchenmuskel-PK noch mit löslicher PK oder anderen Proteinen aus Eberspermien. Anti-PK-S und Anti-PK-M1 wurden zur Lokalisierung von PK-S und löslicher PK in Spermien von Eber, Bulle und Mensch sowie in Schnitten von Eberhoden eingesetzt. Mit Anti-PK-S wurden der Bereich des Akrosoms und das lange flagellare Hauptstück sowie der Übergangsbereich zwischen Kopf und Mittelstück von Eberspermien fluoreszenzmarkiert, wogegen das kurze, die Mitochondrien enthaltende Mittelstück des Flagellums und der postakrosomale Kopfbereich nur mit Anti-PK-M1 markiert wurden. Immunogoldmarkierung in elektronenmikroskopischen Bildern bestätigte die Lokalisierung von PK-S im Akrosombereich. Im Hauptstück banden Anti-PK-M1 und Anti-PK-S an die fibröse Scheide. Glyzerinaldehyd-3-phosphat Dehydrogenase (GAPDH) konnte von mir ebenfalls im Akrosombereich, im Übergangsbereich zwischen Kopf und Mittelstück und an der fibrösen Scheide detektiert werden. Auch an Bullen- und Humanspermien konnte über Immunogoldmarkierung PK und vermutlich GAPDH an der fibrösen Scheide gezeigt werden. Im Akrosombereich dieser Spermien waren die Nachweise von PK und GAPDH jedoch nicht sicher. In Eberhodenschnitten war die PK-S erstmals, oder zumindest vermehrt, in den elongierenden Spermatiden über Fluoreszenzmarkierung nachweisbar, während andere, vermutlich somatische PK vermehrt in den früheren Stadien (Spermatogonien, aber auch in den Spermatozyten und runden Spermatiden) auftrat. Für die GAPDH zeigte sich ein ähnlicher Entwicklungsverlauf. Die Ergebnisse zeigen, dass in Eberspermien zwei Isoformen der PK auftreten: eine N-terminal verlängerte, strukturgebundene Form, die PK-S, und eine lösliche Form, die beide der PK-M1 ähneln. Der ungewöhnliche N-Terminus der PK-S dient vermutlich der spezifischen räumlichen Anordnung der PK-S im Akrosombereich und an der fibrösen Scheide, nicht aber der Modulation kinetischer Eigenschaften. Meine Untersuchungen stützen die Hypothese, dass in bestimmten Kompartimenten von Säugerspermien die Glykolyse durch Verankerung einiger ihrer Enzyme strukturell hochgeordnet ist. Dadurch wird vermutlich die Versorgung der Mitochondrien-freien Regionen mit ATP sichergestellt. Man kann diese Organisation als Anpassung des Stoffwechsels von Spermien deuten, bei denen die Mitochondrien in einem kleinen Bereich (Mittelstück) hinter dem Spermienkopf kompartimentiert sind. Im Hauptstück des Flagellums könnte die Glykolyse ATP für die Spermienmotilität liefern, im Akrosombereich für die Verhinderung einer vorzeitigen Akrosomreaktion. Somit käme der strukturierten Glykolyse eine essentielle Bedeutung für die Befruchtungsfähigkeit von Säugerspermien zu.

Genomische Analyse von natürlichen Killerzell-Rezeptorgenen in nicht-humanen Primaten

Natürliche Killerzell-Rezeptoren, die MHC-Klasse-I-Moleküle binden, sind im Leukozyten Rezeptor Komplex (LRC) und im Natürlichen Killer Komplex (NKC) kodiert. Die Bindung klassischer MHC-Klasse-I-Moleküle erfolgt im Menschen durch die im LRC kodierten polymorphen Killerzell-Immunglobulin-ähnlichen Rezeptoren (KIR) und in Nagetieren durch die im NKC kodierten polymorphen C-Typ Lektin-ähnlichen Ly49-Rezeptoren. Die ebenfalls im NKC kodierten C-Typ Lektin-ähnlichen CD94/NKG2-Rezeptoren sowie der NKG2D-Rezeptor sind sowohl im Menschen als auch in Nagetieren konserviert und wenig polymorph. Im Rahmen dieser Arbeit wurde das CD94-Ly49L-Intervall der NKC-Region in einem Neuweltaffen, dem Weißbüschelaffen (Callithrix jacchus), sowie einem Feuchtnasenaffen, dem Grauen Mausmaki (Microcebus murinus), über Screening von BAC-Banken und Sequenzanalyse von BAC-Contigs untersucht. Das CD94-Ly49L-Intervall im Weißbüschelaffen hat eine Länge von 171 kb und weist orthologe Gene zu den humanen NKC-Genen auf. Eine Ausnahme bildet das Gen NKG2CE, welches äquidistant zu den humanen Genen NKG2C und NKG2E ist. NKG2F und Ly49L sind Pseudogene. Expressionsanalysen der NKC-Gene in neun Weißbüschelaffen-Individuen lieferten einen mäßigen Grad an allelischen Polymorphismen. Alternative Spleißprodukte wurden für CD94, NKG2D und NKG2A identifiziert. Für NKG2A wurden verschiedene Transkripte mit potentiell unterschiedlichen Translationsstartpunkten gefunden. Im Grauen Mausmaki beträgt die Länge des CD94-Ly49L-Intervalls 489 kb. CD94 und die NKG2-Gene sind vervielfacht und wesentlich polymorpher als im Menschen und im Weißbüschelaffen. Expressionsanalysen der NKC-Gene wurden im Grauen Mausmaki und einem weiteren madagassischen Lemuren, dem Schwarzweißen Vari (Varecia variegata), durchgeführt und zeigten, dass CD94 und die NKG2-Gene im Vari ebenfalls vervielfacht sind. Die NKG2-Moleküle der Lemuren weisen unterschiedliche Kombinationen an aktivierenden und inhibierenden Signalmotiven auf und üben somit möglicherweise diverse Funktionen aus. Ly49L stellt in den Lemuren einen potentiell funktionellen inhibierenden Rezeptor dar und NKG2D besitzt im Vergleich zum humanen NKG2D-Protein eine verkürzte Zytoplasmaregion. Alternative Spleißprodukte der NKC-Gene existieren auch in den Lemuren. Darüber hinaus wurden mehrere CD94-Gene in einem weiteren Feuchtnasenaffen, dem Potto (Perodicticus potto) und einem Trockennasenaffen, dem Philippinen-Koboldmaki (Tarsius syrichta), nachgewiesen. Ein Alu-Element, welches ausschließlich in Intron 4 der CD94-Sequenzen des Philippinen-Koboldmakis auftritt, deutet darauf hin, dass sich CD94 in der Linie der Koboldmakis und in der Linie der Feuchtnasenaffen unabhängig voneinander vervielfacht hat. Die vervielfachten, polymorphen CD94/NKG2-Rezeptoren der niederen Primaten stellen möglicherweise das funktionelle Äquivalent zu den polymorphen KIR der höheren Primaten und den polymorphen Ly49-Rezeptoren der Nagetiere dar.

Anhydrous proton conducting polymer electrolytes based on polymeric ionic liquids

Imidazolium types of ionic liquids were immobilized by tethering it to acrylate backbone. These imidazolium salt containing acrylate monomers were polymerize at 70oC by free radical polymerization to give polymers poly(AcIm-n) with n being the side chain lenght. The chemical structure of the polymer electrolytes obtained by the described synthetic routes was investigated by NMR-spectroscopy. The polymers were doped with various amounts of H3PO4 and LiN(SO2CF3)2, to obtain poly(AcIm-n) x H3PO4 and poly(AcIm-2-Li) x LiN(SO2CF3)2. The TG curves show that the polymer electrolytes are thermally stable up to about 200◦C. DSC results indicates the softening effect of the length of the spacers (n) as well as phosphoric acid. The proton conductivity of the samples increase with x and reaches to 10-2 Scm-1 at 120oC for both poly(AcIm-2)2H3PO4 and poly(AcIm-6)2H3PO4. It was observed that the lithium ion conductivity of the poly(AcIm-2-Li) x LiN(SO2CF3)2 increases with blends (x) up to certain composition and then leveled off independently from blend content. The conductivity reaches to about 10-5 S cm-1 at 30oC and 10-3 at 100oC for poly(AcIm-2-Li) x LiN(SO2CF3)2 where x is 10. The phosphate and phosphoric acid functionality in the resulting polymers, poly(AcIm-n) x H3PO4, undergoes condensation leading to the formation of cross-linked materials at elevated temperature which may improve the mechanical properties to be used as membrane materials in fuel cells. High resolution nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy was used to obtain information about hydrogen bonding in solids. The low Tg enhances molecular mobility and this leads to better resolved resonances in both the backbone region and side chain region. The mobile and immobile protons can be distinguished by comparing 1H MAS and 1H-DQF NMR spectra. The interaction of the protons which may contribute to the conductivity is observed from the 2D double quantum correlation (DQC) spectra.

Thermodynamic concepts in adaptive resolution simulations

This thesis work is devoted to the conceptual and technical development of the Adaptive Resolution Scheme (AdResS), a molecular dynamics method that allows the simulation of a system with different levels of resolution simultaneously. The simulation domain is divided into high and low resolution zones and a transition region that links them, through which molecules can freely diffuse.rnThe first issue of this work regards the thermodynamic consistency of the method, which is tested and verified in a model liquid of tetrahedral molecules. The results allow the introduction of the concept of the Thermodynamic Force, an external field able to correct spurious density fluctuations present in the transition region in usual AdResS simulations.rnThe AdResS is also applied to a system where two different representations with the same degree of resolution are confronted. This simple test extends the method from an Adaptive Resolution Scheme to an Adaptive Representation Scheme, providing a way of coupling different force fields based on thermodynamic consistency arguments. The Thermodynamic Force is successfully applied to the example described in this work as well.rnAn alternative approach of deducing the Thermodynamic Force from pressure consistency considerations allows the interpretation of AdResS as a first step towards a molecular dynamics simulation in the Grand Canonical ensemble. Additionally, such a definition leads to a practical way of determining the Thermodynamic Force, tested in the well studied tetrahedral liquid. The effects of AdResS and this correction on the atomistic domain are analyzed by inspecting the local distribution of velocities, radial distribution functions, pressure and particle number fluctuation. Their comparison with analogous results coming from purely atomistic simulations shows good agreement, which is greatly improved under the effect of the external field.rnA further step in the development of AdResS, necessary for several applications in biophysics and material science, consists of its application to multicomponent systems. To this aim, the high-resolution representation of a model binary mixture is confronted with its coarse-grained representation systematically parametrized. The Thermodynamic Force, whose development requires a more delicate treatment, also gives satisfactory results.rnFinally, AdResS is tested in systems including two-body bonded forces, through the simulation of a model polymer allowed to adaptively change its representation. It is shown that the distribution functions that characterize the polymer structure are in practice not affected by the change of resolution.rnThe technical details of the implementation of AdResS in the ESPResSo package conclude this thesis work.

Transcriptional dynamics of the human DMD locus

The human DMD locus encodes dystrophin protein. Absence or reduced levels of dystrophin (DMD or BMD phenotype, respectively) lead to progressive muscle wasting. Little is known about the complex coordination of dystrophin expression and its transcriptional regulation is a field of intense interest. In this work we found that DMD locus harbours multiple long non coding RNAs which orchestrate and control transcription of muscle dystrophin mRNA isoforms. These lncRNAs are tissue-specific and highly expressed during myogenesis, suggesting a possible role in tissue-specific expression of DMD gene isoforms. Their forced ectopic expression in human muscle and neuronal cells leads to a specific and negative regulation of endogenous dystrophin full lenght isoforms. An intriguing aspect regarding the transcription of the DMD locus is the gene size (2.4Mb). The mechanism that ensures the complete synthesis of the primary transcript and the coordinated splicing of 79 exons is still completely unknown. By ChIP-on-chip analyses, we discovered novel regions never been involved before in the transcription regulation of the DMD locus. Specifically, we observed enrichments for Pol II, P-Ser2, P-Ser5, Ac-H3 and 2Me-H3K4 in an intronic region of 3Kb (approximately 21Kb) downstream of the end of DMD exon 52 and in a region of 4Kb spanning the DMD exon 62. Interestingly, this latter region and the TSS of Dp71 are strongly marked by 3Me-H3K36, an histone modification associated with the regulation of splicing process. Furthermore, we also observed strong presence of open chromatin marks (Ac-H3 and 2Me-H3K4) around intron 34 and the exon 45 without presence of RNA pol II. We speculate that these two regions may exert an enhancer-like function on Dp427m promoter, although further investigations are necessary. Finally, we investigated the nuclear-cytoplasmic compartmentalization of the muscular dystrophin mRNA and, specifically, we verified whether the exon skipping therapy could influence its cellular distribution.

Development of new analytical procedures aimet at the characterization of artistic samples

In this thesis, new advances in the development of spectroscopic based methods for the characterization of heritage materials have been achieved. As concern FTIR spectroscopy new approaches aimed at exploiting near and far IR region for the characterization of inorganic or organic materials have been tested. Paint cross-section have been analysed by FTIR spectroscopy in the NIR range and an “ad hoc” chemometric approach has been developed for the elaboration of hyperspectral maps. Moreover, a new method for the characterization of calcite based on the use of grinding curves has been set up both in MIR and in FAR region. Indeed, calcite is a material widely applied in cultural heritage, and this spectroscopic approach is an efficient and rapid tool to distinguish between different calcite samples. Different enhanced vibrational techniques for the characterisation of dyed fibres have been tested. First a SEIRA (Surface Enhanced Infra-Red Absorption) protocol has been optimised allowing the analysis of colorant micro-extracts thanks to the enhancement produced by the addition of gold nanoparticles. These preliminary studies permitted to identify a new enhanced FTIR method, named ATR/RAIRS, which allowed to reach lower detection limits. Regarding Raman microscopy, the research followed two lines, which have in common the aim of avoiding the use of colloidal solutions. AgI based supports obtained after deposition on a gold-coated glass slides have been developed and tested spotting colorant solutions. A SERS spectrum can be obtained thanks to the photoreduction, which the laser may induce on the silver salt. Moreover, these supports can be used for the TLC separation of a mixture of colorants and the analyses by means of both Raman/SERS and ATR-RAIRS can be successfully reached. Finally, a photoreduction method for the “on fiber” analysis of colorant without the need of any extraction have been optimised.

Rapid parallel adaptive radiations from a single hybridogenic ancestral population

The Alpine lake whitefish (Coregonus lavaretus) species complex is a classic example of a recent radiation, associated with colonization of the Alpine lakes following the glacial retreat (less than 15 kyr BP). They have formed a unique array of endemic lake flocks, each with one to six described sympatric species differing in morphology, diet and reproductive ecology. Here, we present a genomic investigation of the relationships between and within the lake flocks. Comparing the signal between over 1000 AFLP loci and mitochondrial control region sequence data, we use phylogenetic tree-based and population genetic methods to reconstruct the phylogenetic history of the group and to delineate the principal centres of genetic diversity within the radiation. We find significant cytonuclear discordance showing that the genomically monophyletic Alpine whitefish clade arose from a hybrid swarm of at least two glacial refugial lineages. Within this radiation, we find seven extant genetic clusters centred on seven lake systems. Most interestingly, we find evidence of sympatric speciation within and parallel evolution of equivalent phenotypes among these lake systems. However, we also find the genetic signature of human-mediated gene flow and diversity loss within many lakes, highlighting the fragility of recent radiations.

Vulnerability to risk among small farmers in Tajikistan: results of a 2011 survey

Tajikistan is judged to be highly vulnerable to risk, including food insecurity risks and climate change risks. By some vulnerability measures it is the most vulnerable among all 28 countries in the World Bank’s Europe and Central Asia Region – ECA (World Bank 2009). The rural population, with its relatively high incidence of poverty, is particularly vulnerable. The Pilot Program for Climate Resilience (PPCR) in Tajikistan (2011) provided an opportunity to conduct a farm-level survey with the objective of assessing various dimensions of rural population’s vulnerability to risk and their perception of constraints to farming operations and livelihoods. The survey should be accordingly referred to as the 2011 PPCR survey. The rural population in Tajikistan is highly agrarian, with about 50% of family income deriving from agriculture (see Figure 4.1; also LSMS 2007 – own calculations). Tajikistan’s agriculture basically consists of two groups of producers: small household plots – the successors of Soviet “private agriculture” – and dehkan (or “peasant”) farms – new family farming structures that began to be created under relevant legislation passed after 1992 (Lerman and Sedik, 2008). The household plots manage 20% of arable land and produce 65% of gross agricultural output (GAO). Dehkan farms manage 65% of arable land and produce close to 30% of GAO. The remaining 15% of arable land is held in agricultural enterprises – the rapidly shrinking sector of corporate farms that succeeded the Soviet kolkhozes and sovkhozes and today produces less than 10% of GAO (TajStat 2011) The survey conducted in May 2011 focused on dehkan farms, as budgetary constraints precluded the inclusion of household plots. A total of 142 dehkan farms were surveyed in face-to-face interviews. They were sampled from 17 districts across all four regions – Sughd, Khatlon, RRP, and GBAO. The districts were selected so as to represent different agro-climatic zones, different vulnerability zones (based on the World Bank (2011) vulnerability assessment), and different food-insecurity zones (based on WFP/IPC assessments). Within each district, 3-4 jamoats were chosen at random and 2-3 farms were selected in each jamoat from lists provided by jamoat administration so as to maximize the variability by farm characteristics. The sample design by region/district is presented in Table A, which also shows the agro-climatic zone and the food security phase for each district. The sample districts are superimposed on a map of food security phases based on IPC April 2011.

Pirfenidone in patients with idiopathic pulmonary fibrosis (CAPACITY): two randomised trials

Background Idiopathic pulmonary fibrosis is a progressive and fatal lung disease with inevitable loss of lung function. The CAPACITY programme (studies 004 and 006) was designed to confirm the results of a phase 2 study that suggested that pirfenidone, a novel antifibrotic and anti-inflammatory drug, reduces deterioration in lung function in patients with idiopathic pulmonary fibrosis. Methods In two concurrent trials (004 and 006), patients (aged 40–80 years) with idiopathic pulmonary fibrosis were randomly assigned to oral pirfenidone or placebo for a minimum of 72 weeks in 110 centres in Australia, Europe, and North America. In study 004, patients were assigned in a 2:1:2 ratio to pirfenidone 2403 mg/day, pirfenidone 1197 mg/day, or placebo; in study 006, patients were assigned in a 1:1 ratio to pirfenidone 2403 mg/day or placebo. The randomisation code (permuted block design) was computer generated and stratified by region. All study personnel were masked to treatment group assignment until after final database lock. Treatments were administered orally, 801 mg or 399 mg three times a day. The primary endpoint was change in percentage predicted forced vital capacity (FVC) at week 72. Analysis was by intention to treat. The studies are registered with ClinicalTrials.gov, numbers NCT00287729 and NCT00287716. Findings In study 004, 174 of 435 patients were assigned to pirfenidone 2403 mg/day, 87 to pirfenidone 1197 mg/day, and 174 to placebo. In study 006, 171 of 344 patients were assigned to pirfenidone 2403 mg/day, and 173 to placebo. All patients in both studies were analysed. In study 004, pirfenidone reduced decline in FVC (p=0·001). Mean FVC change at week 72 was −8·0% (SD 16·5) in the pirfenidone 2403 mg/day group and −12·4% (18·5) in the placebo group (difference 4·4%, 95% CI 0·7 to 9·1); 35 (20%) of 174 versus 60 (35%) of 174 patients, respectively, had a decline of at least 10%. A significant treatment effect was noted at all timepoints from week 24 and in an analysis over all study timepoints (p=0·0007). Mean change in percentage FVC in the pirfenidone 1197 mg/day group was intermediate to that in the pirfenidone 2403 mg/day and placebo groups. In study 006, the difference between groups in FVC change at week 72 was not significant (p=0·501). Mean change in FVC at week 72 was −9·0% (SD 19·6) in the pirfenidone group and −9·6% (19·1) in the placebo group, and the difference between groups in predicted FVC change at week 72 was not significant (0·6%, −3·5 to 4·7); however, a consistent pirfenidone effect was apparent until week 48 (p=0·005) and in an analysis of all study timepoints (p=0·007). Patients in the pirfenidone 2403 mg/day group had higher incidences of nausea (125 [36%] of 345 vs 60 [17%] of 347), dyspepsia (66 [19%] vs 26 [7%]), vomiting (47 [14%] vs 15 [4%]), anorexia (37 [11%] vs 13 [4%]), photosensitivity (42 [12%] vs 6 [2%]), rash (111 [32%] vs 40 [12%]), and dizziness (63 [18%] vs 35 [10%]) than did those in the placebo group. Fewer overall deaths (19 [6%] vs 29 [8%]) and fewer deaths related to idiopathic pulmonary fibrosis (12 [3%] vs 25 [7%]) occurred in the pirfenidone 2403 mg/day groups than in the placebo groups. Interpretation The data show pirfenidone has a favourable benefit risk profile and represents an appropriate treatment option for patients with idiopathic pulmonary fibrosis.

Detection of gelatinolytic activity in developing basement membranes of the mouse embryo head by combining sensitive in situ zymography with immunolabeling

Genetic evidence indicates that the major gelatinases MMP-2 and MMP-9 are involved in mammalian craniofacial development. Since these matrix metalloproteinases are secreted as proenzymes that require activation, their tissue distribution does not necessarily reflect the sites of enzymatic activity. Information regarding the spatial and temporal expression of gelatinolytic activity in the head of the mammalian embryo is sparse. Sensitive in situ zymography with dye-quenched gelatin (DQ-gelatin) has been introduced recently; gelatinolytic activity results in a local increase in fluorescence. Using frontal sections of wild-type mouse embryo heads from embryonic day 14.5-15.5, we optimized and validated a simple double-labeling in situ technique for combining DQ-gelatin zymography with immunofluorescence staining. MMP inhibitors were tested to confirm the specificity of the reaction in situ, and results were compared to standard SDS-gel zymography of tissue extracts. Double-labeling was used to show the spatial relationship in situ between gelatinolytic activity and immunostaining for gelatinases MMP-2 and MMP-9, collagenase 3 (MMP-13) and MT1-MMP (MMP-14), a major activator of pro-gelatinases. Strong gelatinolytic activity, which partially overlapped with MMP proteins, was confirmed for Meckel's cartilage and developing mandibular bone. In addition, we combined in situ zymography with immunostaining for extracellular matrix proteins that are potential gelatinase substrates. Interestingly, gelatinolytic activity colocalized precisely with laminin-positive basement membranes at specific sites around growing epithelia in the developing mouse head, such as the ducts of salivary glands or the epithelial fold between tongue and lower jaw region. Thus, this sensitive method allows to associate, with high spatial resolution, gelatinolytic activity with epithelial morphogenesis in the embryo.

A 13-year analysis from Switzerland of non-fatal sledging (sledding or tobogganing) injuries

INTRODUCTION: Winter sports have evolved from an upper class activity to a mass industry. Especially sledging regained popularity at the start of this century, with more and more winter sports resorts offering sledge runs. This study investigated the rates of sledging injuries over the last 13 years and analysed injury patterns specific for certain age groups, enabling us to make suggestions for preventive measures. METHODS: We present a retrospective analysis of prospectively collected data. From 1996/1997 to 2008/2009, all patients involved in sledging injuries were recorded upon admission to a Level III trauma centre. Injuries were classified into body regions according to the Abbreviated Injury Scale (AIS). The Injury Severity Score (ISS) was calculated. Patients were stratified into 7 age groups. Associations between age and injured body region were tested using the chi-squared test. The slope of the linear regression with 95% confidence intervals was calculated for the proportion of patients with different injured body regions and winter season. RESULTS: 4956 winter sports patients were recorded. 263 patients (5%) sustained sledging injuries. Sledging injury patients had a median age of 22 years (interquartile range [IQR] 14-38 years) and a median ISS of 4 (IQR 1-4). 136 (51.7%) were male. Injuries (AIS≥2) were most frequent to the lower extremities (n=91, 51.7% of all AIS≥2 injuries), followed by the upper extremities (n=48, 27.3%), the head (n=17, 9.7%), the spine (n=7, 4.0%). AIS≥2 injuries to different body regions varied from season to season, with no significant trends (p>0.19). However, the number of patients admitted with AIS≥2 injuries increased significantly over the seasons analysed (p=0.031), as did the number of patients with any kind of sledging injury (p=0.004). Mild head injuries were most frequent in the youngest age group (1-10 years old). Injuries to the lower extremities were more often seen in the age groups from 21 to 60 years (p<0.001). CONCLUSION: Mild head trauma was mainly found in very young sledgers, and injuries to the lower extremities were more frequent in adults. In accordance with the current literature, we suggest that sledging should be performed in designated, obstacle-free areas that are specially prepared, and that children should always be supervised by adults. The effect of routine use of helmets and other protective devices needs further evaluation, but it seems evident that these should be obligatory on official runs.

[Anterior teeth esthetics with the SPI implant system]

Replacement of maxillary front teeth with a fixed, implant supported partial denture with a high laugh line is a demanding procedure. For an optimal esthetic result, no deficiency of bone or soft tissue is acceptable. Submerged implant healing has often been recommended for better predictability in esthetically demanding situations. This case report shows the rehabilitation with a fixed implant supported reconstruction in the upper front and a single implant supported crown in the premolar region. Teeth had to be extracted because of apical lesions, periodontal the gingiva. The technique of delayed, submerged implant placement in the region of 11, 21 and 22 was applied and in the region of 15 a transmucosal implant healing. With a fixed, implant supported partial denture the mucosa in the upper front was conditioned. Ten months after implantation the definitive screwed, fixed partial denture on SPI ELEMENT implants was successfully integrated. In the region 15 a single crown transversally screwed was fixed on a SPI ONE TIME implant. Radiographic data two years after implantation showed a well established periimplant crestal bone level. No prosthetic complications had occurred since the insertion of the reconstruction twelve months ago.