Funktionelle, strukturelle und phylogenetische Untersuchungen an Lipoproteinen des Flusskrebses Astacus leptodactylus

Diese Arbeit untersucht zwei Lipoproteine, das discoidale High density-Lipoprotein (dHDL) und das β-Glukan-Bindeprotein (BGBP) aus dem Flusskrebs Astacus leptodactylus in funktioneller, struktureller und phylogenetischer Hinsicht. Die Nukleotid-Sequenz des BGBP konnte nahezu vollständig entschlüsselt werden. Dabei errechnet sich aus der abgeleiteten Aminosäure-Sequenz ein Molekulargewicht von 153 kDa. Das reife BGBP hat nur eine molekulare Masse von 105 kDa. Vermutlich kommt es durch eine Furin-ähnliche Protease zu einer post-translationalen N- und C-terminalen Prozessierung: zwei bisher nicht beschriebene, aber auch in der BGBP-Sequenz von anderen höheren Krebsen vorhandene, typische Furin-Schnittstellen (RAKR, bzw. RARR) wurden anhand von Sequenzvergleichen identifiziert. BGBP hat zwei Funktionen: zum Einen ist es für den Transport und die Aktivierung des proPhenoloxidase-Systems zuständig, zum Anderen für die Versorgung der Organe mit Lipiden, welche vermutlich der Energiegewinnung dienen. Eine 100 kDa große, BGBP-bindende Rezeptor-Fraktion konnte in Hämocyten-Membranen identifiziert werden. Das Vorkommen von dHDL war aus eigenen Befunden bisher ausschließlich in Astacus leptodactylus bekannt, doch konnte in dieser Arbeit ein mit dem dHDL-Antikörper reagierendes Protein erstmalig auch in anderen Arthropoden-Spezies nachgewiesen werden. Die discoidale Form und das Untereinheiten-Muster (240 + 85 kDa) sind typisch für die bei Vertretern ursprünglicher Tiergruppen gefundenen Lipoproteine (z.B. beim Cheliceraten Limulus und beim Polychaeten Nereis). Eventuell handelt es sich bei dHDL also um einen ‚Prototypen’ in der Lipoprotein-Evolution. Obwohl die Sequenz des dHDL auf Nukleotid-Ebene unbekannt ist, wurden die Sequenzen einiger dHDL-Peptide aus massenspektroskopischen Analysen gewonnen. Überraschenderweise befinden sich diese Sequenzen in der Aminosäuresequenz des BGBP. Dabei liegen alle Peptide am N- und/oder am C-Terminus der abgeleiteten BGBP-Aminosäure-Sequenz, und zwar in den Bereichen, die vermutlich durch das erwähnte Furin vom BGBP abgeschnitten werden, im reifen BGBP also gar nicht mehr vorkommen. Deshalb ist zu vermuten, dass BGBP und dHDL ein gemeinsames Vorläuferprotein haben und durch Genduplikation entstanden sind, oder dass es sich beim dHDL- und beim BGBP-Gen um ein und dasselbe Gen handelt. Das Genprodukt wird dann auf unterschiedliche Weise prozessiert und es entstehen die beiden Proteine dHDL und BGBP. Die Funktion von dHDL ist noch nicht eindeutig geklärt, es ließen sich aber dHDL-bindende Rezeptor-Fraktionen mit einer molekularen Masse von 160 kDa in somatischen Geweben (Muskel, Darm, Hepatopankreas, Kiemen und Samenleiter) sowie in Oocyten und Hämocyten nachweisen. Deshalb wird vermutet, dass dHDL als Energielieferant in Stoffwechsel-aktiven Organen und als Speicherprotein in Oocyten dient. Eine endocytotische Aufnahme konnte gezeigt werden.

The experimentally pathogenesis of Aeromonas hydrophila in Astacus leptodactylus with emphasis on temperature in bacterial pathogenesis

In this study, four hundred freshwater Crayfish (A. leptodactylus) with average weight of 25-40g were purchased from Aras dam reservoirs in west Azerbayjan province and transported to Iranian Artemia Research Center of Uromya province in September 2010. (One hundred crayfish extra purchased for probably mortality). Before implement of experiment the Crayfish were acclimated for ten days. These experiments was designed in four group treatments (Number, 1,2,3,4) and one control group (Number 5) in triplicate with 20 Crayfish in each repetition prepared of glass aquarium with size (50x40x30cm). Many of infected Crayfish were used for isolation of bacteria. Haemolymph sample had been gathered from infected Crayfish with cutting their antennules and transferred to TSA medium (tryptic soy agar) and then A. hydrophila were determined in order to biochemical test. The treatments and repetitions has exposed to A. hydrophila. The concentrations of the bacteria in 4 treatments were respectively 3 x 108 (T=10-15°C), 3x106 (T=25°C), 3 x 106 and 3 x 104 Cfu mL-1 (T=10- i5oc) (4, 2, 3 and 1) that were prepared in individual containers for exposure of treatments. The control (5) prepared without any bacteria and disinfected by oxytetracycline antibiotic with concentration 100 ppm for 24 hours. The hemolymph samples were withdrawn from abdominal second segments of Crayfish for measuring of THC and TPC in interval hours (2, 6, 12, 24, 48, 96, 144, 240 and 336). For histopatological studies the crayfish samples fixed in Davidson fixative. The results indicated that interval 2 hours after experiment the difference of THC value between treatment 4 with control and treatments 1,2, and 3 was significant (P< 0.05). After 48 hours of experiment the difference of THC value between control group with treatment 1 ,2 and 3 was significant (P< 0.05). The interval 336 hours after experiment also the difference of THC value between treatment 2 with treatments 1, 3 and 4 was significant (P< 0.05). The finding of TPP value showed that the last time after challenge (336 h) there was significant difference between treatment 2 with treatment 4 and control group (P< 0.05). In histopathology studying, in hepatopancreas observed hemocyte aggregated and necrosis withof peknosis nucleus that with increased concentration of bacteria and temperature, The value of hemocyte has increased. Gill revealed necrosis and cell death especially with increased concentration of bacteria and temperature. In lower concentration of bacteria in heart no difference observed, but with increased concentration of bacteria (3 x 108) the low aggregation of hemocyte observed in heart. In treatment 3 x 106 with high temperature also distributed of high hemocyte in heart was observed. In digestive system didn't appear any difference in treatments land 3 but in concentration of 3 x 108 Cfu m1-1 and 3 x 106 (T=25°C) in digestive system was revealed the low aggregation of hemocyte.

Intra- and extracellular osmotic regulation in the hololimnetic Caridea and Anomura: a phylogenetic perspective on the conquest of fresh water by the decapod Crustacea

We investigate extra- and intracellular osmoregulatory capability in two species of hololimnetic Caridea and Anomura: Macrobrachium brasiliense, a palaemonid shrimp, and Aegla franca, an aeglid anomuran, both restricted to continental waters. We also appraise the sharing of physiological characteristics by the hololimnetic Decapoda, and their origins and role in the conquest of fresh water. Both species survive salinity exposure well. While overall hyperosmoregulatory capability is weak in A. franca and moderate in M. brasiliense, both species strongly hyporegulate hemolymph [Cl(-)] but not osmolality. Muscle total free amino acids (FAA) increase slowly but markedly in response to the rapid rise in hemolymph osmolality consequent to hyperosmotic challenge: 3.5-fold in A. franca and 1.9-fold in M. brasiliense. Glycine, taurine, arginine, alanine and proline constitute a parts per thousand 85% of muscle FAA pools in fresh water; taurine, arginine, alanine each contribute a parts per thousand 22% in A. franca, while glycine predominates (70%) in M. brasiliense. These FAA also show the greatest increases on salinity challenge. Muscle FAA titers correlate strongly (R = 0.82) with hemolymph osmolalities across the main decapod sub/infraorders, revealing that marine species with high hemolymph osmolalities achieve isosmoticity of the intra- and extracellular fluids partly through elevated intracellular FAA concentrations; freshwater species show low hemolymph osmolalities and exhibit reduced intracellular FAA titers, consistent with isosmoticity at a far lower external osmolality. Given the decapod phylogeny adopted here and their multiple, independent invasions of fresh water, particularly by the Caridea and Anomura, our findings suggest that homoplastic strategies underlie osmotic and ionic homeostasis in the extant freshwater Decapoda.

Eradication d'une population d'écrevisses de Louisiane, Procambarus clarkii, à l'étang de Vidy et situation des populations d'écrevisses à Lausanne, Suisse.

En juillet 2007, des écrevisses de Louisiane, Procambarus clarkii, ont été observées, pour la première fois en Suisse romande, dans l'étang artificiel de Vidy à Lausanne. Au printemps 2008, l'étang a été asséché pendant 2 mois pour tenter d'éradiquer les écrevisses. En juillet 2008, et au printemps 2009, des écrevisses de Louisiane furent à nouveau observées dans l'étang: des individus avaient survécu au traitement et/ou des écrevisses avaient à nouveau été introduites. En 2010, une nouvelle campagne d'éradication a été mise en place: l'étang fut asséché, son lit chaulé et les interstices entre les enrochements bétonnés. Lors du suivi 2011, plus aucune écrevisse ne fut capturée. L'opération semble donc finalement avoir été un succès. Les observations effectuées sur 20 plans d'eau dans un rayon de 4.5 km autour de l'étang de Vidy n'ont pas mis en évidence d'autres populations d'écrevisses de Louisiane. Plusieurs populations d'écrevisses américaines, orconectes limosus, et signal ̧ Pacifastacus lenuisculus, ont été localisées, ainsi qu'une population d'écrevisses à pattes rouges, Astacus astacus.

3D-Elektronenmikroskopie dreier respiratorischer Proteine unter Verbesserung der bioinformatischen Abläufe

Die Transmissionselektronenmikroskopie gepaart mit bioinformatischen Methoden zur digitalen Bildverarbeitung ist ein schneller Weg zur Erstellung dreidimensionaler Rekonstruktionen großer Proteinkomplexe. Durch die Kombination der 3D-Elektronenmikroskopie mit der Röntgenstruktur von Untereinheiten erhält man ein pseudoatomares Modell der Quartärstruktur.rnIn dieser Arbeit wurden auf diese Weise die Quartärstrukturen von drei unterschiedlichen respiratorischen Proteinen analysiert (einem Hämoglobin und zwei Hämocyaninen). Zudem wurden spezielle Software-Tools entwickelt, um vorhandene Softwarepakete besser miteinander kombinieren zu können.rnDie ca. 15Å 3D-Rekonstruktion des Hämoglobins vom Wasserfloh Daphnia pulex klärt die umstrittene Frage, wie viele Untereinheiten die Quartärstruktur aufbauen: Es sind 16 (mit je zwei Häm-Domänen), angeordnet in zwei Schichten als D4-symmetrisches Sandwich. Die ca. 15 Å 3D-Rekonstruktion des 2x6meren Hämocyanins des Flusskrebses Astacus leptodactylus gibt neue Einblicke in die Kontaktstelle zwischen den beiden Hexameren; sie liegt im Bereich der Domäne 3. Bei dem aus 48 Untereinheiten bestehenden Hämocyanin des Pfeilschwanzes Limulus polyphemus wurde eine Auflösung von ca. 7 Å erreicht. Die Homologiemodelle der Untereinheiten wurden flexibel gefittet. An einer der Kontaktstellen zwischen den beiden Halbmolekülen wurden Molekulardynamik (MD)-Simulationen durchgeführt, um mehr über die Art der chemischen Bindung an dieser Kontaktstelle zu erfahren.rnSpeziell für die Kombination von 3D-Elektronenmikroskopie und MD-Simulation wurden verschiedene bioinformatische Werkzeuge und eine leicht zu erweiternde universelle grafische Benutzeroberfläche (GUI) entwickelt.

Macroinvertebrate abundance and proportion of trait categories in river biotopes across England and Wales

There is a long tradition of river monitoring using macroinvertebrate communities to assess environmental quality in Europe. A promising alternative is the use of species life-history traits. Both methods, however, have relied on the time-consuming identification of taxa. River biotopes, 1-100 m**2 'habitats' with associated species assemblages, have long been seen as a useful and meaningful way of linking the ecology of macroinvertebrates and river hydro-morphology and can be used to assess hydro-morphological degradation in rivers. Taxonomic differences, however, between different rivers had prevented a general test of this concept until now. The species trait approach may overcome this obstacle across broad geographical areas, using biotopes as the hydro-morphological units which have characteristic species trait assemblages. We collected macroinvertebrate data from 512 discrete patches, comprising 13 river biotopes, from seven rivers in England and Wales. The aim was to test whether river biotopes were better predictors of macroinvertebrate trait profiles than taxonomic composition (genera, families, orders) in rivers, independently of the phylogenetic effects and catchment scale characteristics (i.e. hydrology, geography and land cover). We also tested whether species richness and diversity were better related to biotopes than to rivers. River biotopes explained 40% of the variance in macroinvertebrate trait profiles across the rivers, largely independently of catchment characteristics. There was a strong phylogenetic signature, however. River biotopes were about 50% better at predicting macroinvertebrate trait profiles than taxonomic composition across rivers, no matter which taxonomic resolution was used. River biotopes were better than river identity at explaining the variability in taxonomic richness and diversity (40% and <=10%, respectively). Detailed trait-biotope associations agreed with independent a priori predictions relating trait categories to near river bed flows. Hence, species traits provided a much needed mechanistic understanding and predictive ability across a broad geographical area. We show that integration of the multiple biological trait approach with river biotopes at the interface between ecology and hydro-morphology provides a wealth of new information and potential applications for river science and management.

Monograph of the North American Astacidae / by Dr. Hermann A. Hagen

no.3 (1870)

A revision of the Astacidæ / by Walter Faxon.

v.10:no.4 (1885)