Integrative Taxonomie mit DNA-Barcoding - Bericht: Einsatzmöglichkeiten molekularbiologischer Verfahren zur Ermittlung des ökologischen Zustandes nach EG-Wasserrahmenrichtlinie: Erste Erfahrungen aus der Praxis

Taxonomie - die Determination von Arten - ermöglicht ein grundlegendes Verständnis ökologischer Zusammenhänge und der Evolution. Heutzutage ist sie aufgrund innovativer Forschung, evolutiver Fragestellungen und politisch relevanter Ziele zur Erhaltung der globalen Biodiversität in viele Disziplinen eingebunden (LOHRMANN et al. 2012). „Beispiele sind die Identifikation invasiver Arten, die nachhaltige Bewirtschaftung mariner Ressourcen oder die Entwicklung neuer Medikamente. Zudem ist die Kenntnis der Arten und ihrer Interaktionen nötig, um im politischen Raum die Erreichung - oder auch Nichteinhaltung - von Biodiversitäts- und Nachhaltigkeitszielen zu dokumentieren“ (LOHRMANN et al. 2012). Daher sind aussagekräftige Monitorings und Modelle zur Entwicklung unserer Ökosysteme nur mit der nötigen Artenkenntnis und mit Hilfe taxonomischer Methoden möglich

Das Data-Mining-Konzept

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Identifikation von potenziellen Transkriptionsfaktorbindestellen in Nukleotidsequenzen basierend auf einem Data-Warehouse-System

Hippe K. Identifikation von potenziellen Transkriptionsfaktorbindestellen in Nukleotidsequenzen basierend auf einem Data-Warehouse-System. Bielefeld: Bielefeld University; 2014

Earwigs-online: Vor- und Nachteile einer selbst entwickelten Internetdatenbank.

Die Website www.earwigs-online.de widmet sich ausschließlich den Dermaptera (Ohrwürmer) und basiert auf einer Reihe von Datenbanken, die über die letzten 10 Jahre entwickelt wurden. Die Vernetzung und Programmierung erfolgte entsprechend den Kenntnissen und Bedürfnissen des alleinigen Nutzers, d.h. des Autors. Als weitere wichtige Elemente wurden automatische Verschlagwortung und eine digitale Bibliothek aufgenommen. Derzeit umfassen die Datenbanken rund 16.000 Einträge zur Verbreitung, 4.000 Literaturstellen, 7.200 Schlagworte, 5.000 Taxonnamen und eine digitale Bibliothek mit 1.000 Zusammenfassungen und Artikeln. Bei der Arbeit mit den Datenbanken kristallisierten sich eine Reihe von Vor- und Nachteilen heraus. Nachteilig an einem vereinzelten Projekt sind die Belastungen durch die Programmierung, Datensicherung und Internetanbindung, geringere bzw. keine (finanzielle) Unterstützung durch Projektträger und Arbeitgeber, sowie die Nichtverfügbarkeit der Daten in größeren Portalen. Als vorteilig erwiesen sich die Verfügbarkeit aller Daten zu jeder Zeit, die schnelle Veröffentlichbarkeit und die freie Kombinierbarkeit der Daten. Der gewichtigste Vorteil ist sicher die reine Existenz dieser Datenbank: Da Dermapteren in Wissenschaft, Medizin und Landwirtschaft nicht im Focus des Interesses stehen, ist es unwahrscheinlich, dass größere Projekte und Institutionen den Aufbau dieser Datenbanken betrieben hätten. Die Fülle der jetzt verfügbaren Daten wäre sicher nicht zugänglich.StichwörterDermaptera, Ohrwurm, Datenbank, Earwigs-online, Internetdatenbank, Digitale Bibliothek.The website www.earwigs-online.de is dedicated exclusively to the Dermaptera (earwigs) and is based on a series of databases developed during the last ten years. The programming and integration of the databases proceeded together with the developing knowledge and requirements of the sole user, namely the author. Important incorporated features are an automatic facility for selecting key words and a digital library with 1,000 abstracts and articles. At present the databases contain approximately 16,000 entries on distribution, 4,000 literature citations, 7,200 key words and 5,000 names of taxa. As work proceeded, a number of advantages and disadvantages became clear. Disadvantages in a single project are the burdens of programming, safeguarding data and providing a link with the internet, together with small or absent financial support by sponsors and employers, as well as the non-availability of the data in larger portals. It proved advantageous to have the data constantly available, and to be able to publish these quickly in a freely combined form. The most important advantage is certainly the very existence of this database. Earwigs are not the focus of interest in zoology, medicine or agriculture. It is therefore unlikely that larger projects and institutions would have created these databases. A wealth of data would have remained unavailable.KeywordsDermaptera, Ohrwurm, Datenbank, Earwigs-online, Internetdatenbank, Digitale Bibliothek

beta-Alanin- und Pantothenattransport in Zusammenhang mit der Pantothenatproduktion in Corynebacterium glutamicum

Zusammenfassung Stämme des Gram-positiven Bakteriums Corynebacterium glutamicum stellen heutzutage die wichtigsten Organismen zur biotechnologischen Herstellung von Aminosäuren dar. Da C. glutamicum ein genetisch und physiologisch gut untersuchtes Bakterium ist und für dessen Manipulation gut funktionierende Transformationsmethoden und Vektorsysteme zur Verfügung stehen, gibt es Bestrebungen, auch Pantothensäure mit Hilfe dieses Organismus herzustellen. Der Weltjahresbedarf dieses ökonomisch wichtigen Vitamins wird heute durch chemische Verfahren gedeckt. Bei der Konstruktion eines Produktionsstammes für Pantothensäure sind nicht nur Manipulationen des Stoffwechsels, sondern auch der Transmembranflüsse von Produkt (Pantothenat) und Substrat (b-Alanin) wichtig, da diese Flüsse die Produktion ebenfalls beeinflussen können. Die am Transport von Pantothenat und b-Alanin beteiligten Systeme waren in C. glutamicum bisher noch nicht bekannt. Ziel dieser Arbeit war deshalb deren Charakterisation und Identifikation. Es konnte gezeigt werden, dass der Import von b-Alanin durch einen sekundär aktiven, Membranpotential-abhängigen Carrier mit einem Km-Wert von 5 mM und einer maximalen Geschwindigkeit Vmax von 1,66 nmol (mg TG)-1min-1 katalysiert wird. Die Identifikation des b-Alaninaufnahmesystems ist durch Homologiestudien nicht gelungen, jedoch konnte durch eine heterologe Expression des Gens für den b-Alanin Carrier aus Escherichia coli die b-Alaninaufnahmerate in C. glutamicum bis um das 16-fache gesteigert werden. Im Gegensatz zu b-Alanin wird Pantothenat durch ein primär aktives, ATP-abhängiges und hoch-affines System in die Zelle transportiert, welches sich durch einen Km-Wert von 0,9 µM und einer maximalen Geschwindigkeit von 26,6 pmol (mg TG)-1min-1 auszeichnet. Das Aufnahmesystem konnte durch Homologiestudien nicht gefunden werden, da ein ABC-Transportsystem für Pantothenat in Bakterien oder Säugern noch nicht bekannt ist. Für die Identifikation des Pantothenat-Exkretionssystems konnten in einem Screening von Transposonmutanten zwei Gene identifiziert werden, deren Deletion jeweils zu einem fast vollständigen Verlust der Pantothenatexkretion führte. Die Überexpression eines dieser Gene führte zu einer Verdoppelung des exkretierten Pantothenats

Design und additive Fertigung von individualisierten biofunktionellen Implantaten in klinisch relevanten Dimensionen

Neue Technologien der additiven Fertigung läuten auch im Bereich der Medizin, Medizintechnik und der biomedizinischen Forschung eine neue Ära ein: Über verschiedene Fertigungsverfahren wie lithographische Techniken oder Laser-Sintering ist es bereits jetzt möglich, aus biokompatiblen Materialien entsprechend eines spezifischen Designs und ohne zusätzlich nötige Fertigungsmasken dreidimensionale Implantate in anatomischer oder patienten-individueller Geometrie herzustellen. Großes Potential ergibt sich daraus beispielsweise für Lösungen zu orthopädischen Fragestellungen: Hierzu gehören u.a. die potentielle Korrektur von Fehlbildungen im mund-, kiefer- und gesichtschirurgischen Bereich, der Ersatz größerer Knochendefekte sowie der Ausgleich von kleineren Gelenkdefekten. Letztere beschreiben die Anwendung am Gelenkknorpel-Knochen-Übergang, um Eingriffen zur Implantation einer Totalendoprothese zu entgehen oder diese ggf. hinauszuzögern. Aus diesem Grund finden für entsprechende zukünftige, klinische Konzepte, sowie in den entsprechenden Forschungsbereichen unterschiedlichste Fertigungsmethoden Anwendung. Die additive Fertigung hat nicht nur das Design und die aufbauende Fabrikation von patientenindividuellen Titanimplantaten (Gander et al. 2015) durch Spritzgussverfahren revolutioniert, sondern auch den schnellen Aufbau von Strukturen aus thermoplastischen Polymeren (Probst et al. 2010) und weicheren Materialien durch extrusionsbasierte Techniken ermöglicht. Diese über Rapid Prototyping erhaltenen, individuellen Objekte können im Vergleich zu konventionellen Verfahren sehr schnell und ohne Materialausschuss auch in Kleinserien und Einzelanfertigungen individuell gefertigt werden. Die essentielle Aufgabe für den klinischen Einsatz liegt hier in der Herstellung patientenindividueller Implantate. Allerdings sind die Technologien ebenso hinsichtlich spezifischer Gewebemodelle für forschungsrelevante Fragestellungen, die mittel- bis langfristig zu Erfolgen für die biomedizinische Patientenversorgung beitragen können, von großer Bedeutung. Um hierbei eine Lücke zwischen den individualisierten, bezüglich ihrer äußeren Geometrie spezifisch designten Implantaten und einer intrinsischen Funktionalität zu schaffen, greift die biomedizinische Forschung auf die Kombination von Ansätzen aus dem Tissue Engineering (Langer & Vacanti, 1993) und den Vorteilen der additiven Fertigung sowie der damit verbundenen Konstruktion von anatomischen Geometrien zurück. Das Forschungsfeld und die Methoden der sog. Biofabrikation (Groll et al. 2016; Moroni et al. 2018) bringen die Vorteile und Konzepte dieser doch unterschiedlichen Wissenschaftsfelder zusammen, indem sie biologische Komponenten in den Fabrikationsprozess einbeziehen. [... aus der Einleitung