Diversity of the Ohio River Bacterial Communities Using Next-generation Sequencing Techniques

The ability to sequence bacterial genetic material directly from environmental samples has unlocked the field of metagenomics. Next-generation sequencing techniques, such as pyrosequencing, have been instrumental in providing knowledge about bacterial communities. This study focused on identifying the bacterial diversity of the Ohio River via pyrosequencing and compared the diversity of cultivable bacteria versus the entire river community. To ensure the maximum number of cultivable bacteria was obtained, cultures were grown on nonselective media and incubated at river temperature. Bacterial DNA was extracted, sequenced, and classified. The dominant phyla for the Ohio River included Cyanobacteria (38-66% of the total), Actinobacteria (18-33%), and Proteobacteria (14-25%). In contrast, Proteobacteria was the dominant phylum (80-93%) of the cultivable bacteria, with Actinobacteria and Cyanobacteria accounting for less than 1% or uncultivable. Based on the results from this study, pyrosequencing is a highly useful technique for identifying large bacterial communities accurately from environmental samples

Regulation of PI3K/AKT Signaling by the Exocyst Complex

The exocyst is a conserved hetero-octameric protein complex responsible for tethering secretory vesicles to the plasma membrane prior to vesicle fusion. The exocyst associates with various factors on both the vesicular and plasma membranes throughout the process of tethering, including small GTPases and the SNARE proteins themselves. As such, these interactions influence not only where the exocyst tethers the vesicle on the plasma membrane, but also how the vesicle ultimately fuses. This theme of conferring spatial control to exocytosis has been central to decades of exocyst research, which over time has implicated the exocyst in myriad cellular processes. Consequently, genetic depletion of the exocyst is often cytotoxic or lethal, and exocyst dysfunction has been linked to various human diseases and cancers. While it is clear that proper exocyst function is essential for cellular life from yeast to mammal, it remains poorly understood how the exocyst regulates or otherwise participates in these processes. The main obstacle to such understanding is methodological in nature: conventional experimental manipulations that impair exocyst function (e.g., genetic mutation, RNAi-mediated interference) require a long time to take hold, leading to chronic or indirect effects that obscure what the exocyst actually does. In this dissertation, we surmount this obstacle primarily through two technical approaches. First, we use sensitive, two-color total internal reflection microscopy (TIRFM) to image exocyst-mediated vesicle fusion, in living cells and in real time. Second, we employ complementary acute manipulations of exocyst function— namely, plasma membrane recruitment through an optogenetic heterodimerization system, or blocking such recruitment with the small-molecule inhibitor Endosidin2 (Es2). Both manipulations take effect within minutes rather than hours, potentially revealing which processes most directly rely on the exocyst. Based on such approaches, the work presented in this thesis uncovers a direct, novel role of the exocyst in the regulation of receptor tyrosine kinase (RTK)-dependent signaling, namely the EGFR/PI3K/AKT pathway. Specifically, our imaging experiments in HeLa cells show that full fusion of exocyst-associated vesicles is spatiotemporally correlated with PIP3 production, indicating localized PI3K activation near the site of fusion. Optogenetic recruitment of the exocyst triggers PIP3 production on the plasma membrane, whereas pharmacological inhibition with Es2 impairs both basal levels and EGF-stimulated generation of PIP3. Then, through various biochemical experiments in cancer epithelial cell lines (e.g., A431 and MCF7), we show that these acute manipulations similarly affect the activation of the signaling kinase AKT, which is a downstream effector of PIP3. Further experiments show that exocyst function is required to activate AKT upon stimulation with other growth factors, while others confirm that Es2 does not disrupt total levels or activation of upstream EGFR. Together, these findings place the exocyst at a signaling node closely downstream of various RTKs. Finally, preliminary experiments that feature dual treatments with Es2 and established EGFR tyrosine kinase inhibitors (TKIs) suggest possible drug synergy and reversal of acquired TKI resistance. As such, pharmacologically targeting the exocyst to enhance the efficacy of other cancer treatments may be of clinical interest

Genetik der Sprachlateralisierung

Studienziel war es, eine potentielle Genetik der Sprachlateralisierung zu untersuchen. Mittels fTCD wurde am Beispiel der starken Linkslateralität eine familiäre Häufung hinsichtlich des Grads, am Beispiel der Rechtsdominanz hinsichtlich der Richtung der Sprachlateralisierung untersucht. Bei 25 Verwandten 1. Grades von 9 stark linkslateralisierten Personen war die Prävalenz starker Linkslateralität gegenüber einer Kontrollpopulation von 188 Gesunden signifikant erhöht. Weiter bestand zwischen 10 Elternpaaren und ihren 20 Kindern eine positive Assoziation bezüglich der Häufigkeit dieses Merkmals. Diese Ergebnisse weisen erstmals auf eine Genetik des Sprachlateralisierungsgrads hin. Rechtsdominanz trat bei keinem von 13 Verwandten 4 rechtdominanter Personen auf. Dies schließt eine Genetik der Sprachlateralisierungsrichtung wegen der geringen Fallzahl zwar nicht aus, legt aber nahe, daß sie hinsichtlich ihres Einflusses auf die Ausbildung sprachlicher Rechtsdominanz nicht sehr stark ist

Anomaliedetektion in räumlich-zeitlichen Datensätzen

Die Unterstützung des Menschen bei Überwachungsaufgaben ist aufgrund der überwältigenden Menge an Sensordaten von entscheidender Bedeutung. Diese Arbeit konzentriert sich auf die Entwicklung von Datenfusionsmethoden am Beispiel des maritimen Raums. Es werden verschiedene Anomalien untersucht, anhand realer Schiffsverkehrsdaten bewertet und mit Experten erprobt. Dazu werden Situationen von Interesse und Anomalien basierend auf verschiedenen maschinellen Lernverfahren modelliert und evaluiert

Anomaliedetektion in räumlich-zeitlichen Datensätzen

Eine Unterstützung des Menschen in Überwachungsaufgaben spielt eine immer wichtigere Rolle, da die schiere Menge der anfallenden Daten von heterogenen Sensoren eine Überforderung des Menschen zur Folge hat. Hierfür müssen dem Menschen in kritischen Entscheidungen die wichtigsten Informationen transparent dargebracht werden, um so das Situationsbewusstsein zu stärken. In dieser Arbeit wird der maritime Raum als Beispiel für die Entwicklung verschiedener Datenfusionsverfahren zu ebendiesem Zweck herangezogen. Der maritime Raum als Anwendungsszenario bietet durch seine enorme wirtschaftliche Bedeutung für den Welthandel, das Auftreten verschiedenster Anomalien und krimineller Handlungen wie Piraterie und illegaler Fischerei und die Verfügbarkeit von Datenquellen ein gut für die Erprobung der Verfahren geeignetes Umfeld. Die entwickelten und untersuchten Verfahren decken hierbei die gesamte Bandbreite von einfachen Positions- und kinematischen Anomalien, über kontextuelle Anomalien bis zu komplexen Anomalien ab. Für die Untersuchung werden verschiedene Datensätze mit realen Schiffsverkehrsinformationen genutzt. Außerdem werden die Verfahren teilweise in Live Trials mit Küstenwachen erprobt. Zur Entwicklung der Verfahren wird als Grundlage zunächst das objektorientierte Weltmodell um Verhaltensmodelle erweitert sowie das EUCISE-Datenmodell als Basis für die Modellierung des verfügbaren Hintergrundwissens identifiziert. Die ersten untersuchten Verfahren detektieren Anomalien in der Position und der Kinematik basierend auf einzelnen Datenpunkten oder ganzen Trajektorien. Hierbei wurde festgestellt, dass zwar Anomalien erkannt werden, die Korrektklassifikationsrate für einen tatsächlichen Einsatz aber deutlich zu hoch ausfällt sowie bestimmte Anomalien ohne Kontext nicht bestimmbar sind. Im nächsten Schritt wird ein Multiagentensystem aufgestellt, welches das Verhalten der beobachteten Objekte durch spieltheoretische Modelle simuliert. Die hierzu notwendigen Nutzenfunktionen werden sowohl wissensbasiert als auch datengetrieben hergeleitet. Mit den integrierten Kontextinformationen können echte Anomalien deutlich besser von normalem Verhalten abgegrenzt werden. Des Weiteren wird gezeigt, wie mit Hilfe von Merkmalen, die aus georeferenzierten Informationen abgeleitet werden, Kontextinformationen zur Klassifikation von Schiffstypen in neuronalen Netzen integriert werden können. Im letzten Schritt werden komplexe Anomalien in Form von spezifischen Situationen basierend auf dynamischen Bayes’schen Netzen modelliert und in Live Trials erprobt. Hierbei werden Kontextinformationen, wie das Wetter, sowie Datenquellen mit unterschiedlicher Zuverlässigkeit integriert, um Situationen in verschiedenen durch Endanwender/-innen mitgestalteten Anwendungsszenarien zu erkennen. Insgesamt wird gezeigt, dass mit automatischen Verfahren Anomalien unterschiedlicher Art erkannt werden können. Die Verfahren werden jeweils mit realen Daten evaluiert, um die Möglichkeit des tatsächlichen Einsatzes als Entscheidungsunterstützung für Menschen in realen Anwendungsszenarien aufzuzeigen

Hormonelle Regulation der QT-Zeit - Rolle weiblicher Geschlechtshormone unter physiologischen und pathologischen Bedingungen

Hintergrund: Geschlechtsunterschiede in der kardialen Repolarisation und der korrigierten QT-Zeit sind seit der Beschreibung von Bazett in den 1920er Jahren bekannt. Gesunde Frauen haben längere QT-Zeiten und werden öfter durch medikamenteninduzierte Arrhythmien betroffen als Männer. Patientinnen, die unter der erblichen Form des Langen QT-Syndroms (LQTS) leiden, weisen ein niedrigeres Risiko für kardiale Ereignisse während der Schwangerschaft auf. Dies ist nach einer Schwangerschaft deutlich erhöht. Weibliche Geschlechtshormone könnten eine wichtige Rolle spielen; ihr Einfluss ist aber noch unklar. Hypothese: Veränderungen von Östrogen, Progesteron und dem Östrogen/Progesteron Quotienten sind mit einer Veränderung der QTc-Zeit assoziiert. Methoden: Diese Studie gliedert sich in einen klinischen und einen experimentellen Teil. Im klinischen Teil wurden die Geschlechtshormone und die QTc-Zeiten von insgesamt 21 Frauen untersucht. Drei LQTS2-Patientinnen (heterozygote Trägerinnen der HERG-Mutante R752P) und zwei Genotyp negativen weiblichen Familienmitgliedern wurden während des Menstruationszyklus gemessen (inklusive Elektrolytbestimmung). Die zweite Gruppe bestand aus elf gesunden Frauen, die während einer hormonalen Stimulationstherapie gemessen wurden. Eine letzte Gruppe bestand aus fünf gesunden Frauen, die vor, während und nach einer Schwangerschaft untersucht wurden. Im experimentellen Teil wurde die Wirkung von Östradiol (E2) auf Zellkulturen, die mit HERG-DNA (Wildtyp oder R752P), Östrogenrezeptor-DNA (ERalpha oder ERbeta) oder beidem transfiziert waren, mittels konfokaler Mikroskopie untersucht. Ergebnisse: Im klinischen Teil der Studie zeigte sich, dass E2 mit steigender Serum-Konzentration (in allen drei Gruppen) die QTc-Zeit verkürzte (p <= 0,001). Dieser Effekt ist als elektrolyt-unabhängig zu werten. Einen signifikanten Effekt von Progesteron oder dem E2/Progesteron Quotienten konnten wir nicht nachweisen. Als zugrunde liegender zellulärer Mechanismus zeigte sich eine ERalpha-abhängige Zunahme von HERG-Kaliumkanälen an der Plasmamembran. Dieser Effekt war bei der Mutante (R752P) nicht nachweisbar und konnte für ERbeta oder ohne ER nicht gezeigt werden. Ob die Zunahme durch vermehrtes "Trafficking", eine vermehrte Transkription oder einen anderen Mechanismus bedingt ist, kann noch nicht abschließend beurteilt werden. Schlussfolgerung: Eine Zunahme der E2-Serumkonzentration führt in Abhängigkeit von ERalpha zu vermehrter HERG-Lokalisation an der äußeren Zellmembran und erklärt so die Verkürzung der QTc-Zeit. Für die Zukunft könnte man erwägen, LQTS-Patientinnen in der Postpartal-Periode mit E2 zu behandeln, um so möglichen kardialen Ereignissen durch tachykarde Rhythmusstörungen vorzubeugen. Weiterhin wäre zu erwägen, Patientinnen mit erworbenem LQTS ebenso zu behandeln.Background: Gender differences in cardiac repolarization and corrected QT interval have been noticed since Bazett´s description in the 1920s. Healthy women have longer QT intervals and are more often affected by drug-induced arrhythmias compared to men. It has been shown, that patients suffering from the hereditary long QT Syndrome (LQTS) had a lower risk for cardiac events during pregnancy. This is clearly increased after a pregnancy. Female gonadal hormones might play an important role but their influence is not clear yet. Hypothesis: Changes of estrogen, progesterone and the estrogen/progresterone quotient are associated with a change of the QTc interval. Methods: This study was structured in two parts; a clinical and an experimental part. In the clinical part we measured the gonadal hormones and the QT interval of 21 women. Three LQTS2 patients (heterozygote carriers of HERG-mutation R752P) and two genotype negative female family members were studied during the menstrual cycle (including determination of electrolyte levels). The second group contained eleven healthy females which were studied during a hormonal stimulation therapy. The last group consisted of five healthy pregnant women who were studied before, during and after pregnancy. In the experimental part we examined the effect of estradiol (E2) on cell cultures which were transfected with HERG-DNA (wild type or R752P-DNA), estrogen receptor-DNA (ERalpha or ERbeta) or both via confocal laser scanning microscopy. Results: Our clinical data showed that E2 shortened QTc intervals with rising serum levels (p <= 0,001). This effect was electrolyte-independent. We had no significant findings for a role of progesterone or the E2/progesterone quotient in QTc changes. As an underlying cellular mechanism we documented an ERalpha depending increase of HERG potassium channel localization at the outer membrane due to E2-stimulation in cell cultures. This effect was absent with the mutant (R752P) and there was no such an effect for ERbeta or without ER. It is not clear if this increase in membrane localization was caused by increased trafficking or increased DNA transcription or another unknown mechanism. Conclusion: Elevated serum levels of E2 lead to shorter QTc intervals potentially due to an ERalpha depending increase of HERG potassium channels at the outer cell membrane. Nevertheless we should consider a treatment with female gonadal hormones for LQTS patients after giving birth to prevent life-threatening arrhythmias or sudden cardiac death. Furthermore, such a treatment could also be considered for patients with acquired LQTS

Glycerolysis of Fats and Methyl Esters.

The glycerolysis of methyl esters and triglycerides with crude glycerol. a coproduct from the transesterification of triglycerides, was studied. Three procedures were followed ior this conversion. The first procedure was a one-step glycerolysis with methyl esters. The second procedure was a two-step process. This proced~~irnev olved an initial partial glycerolysis with methyl esters, followed by fat glycerolysis. The third procedure u,as a simultaneous glycerolysis n,ith methyl esters and triglycerides. In the glycerolysis with methyl esters, the removal of methanol is vital to the production of mono- and diglycerides. Methanol was removed either by drawing vacuum on the reactor or by stripping methanol out by means of an inert carrier gas (nitrogen]. Different molar ratios of methyl esters to glycerol were tested in the first two processes. At low concentration of methyi esters, total conversion oi methyl esters to mono- and diglycerides was achieved. As the concentration oi methyl esters was increased, the conversion of methyl esters to mono and diglvcerides was decreased. Furthermore, the ratio of mono- to diglycerides was also higher at lower roncentrations of methyl esters. The conversion of triglycerides in the two-step process with crude glycerol was similar to a one-step fat glycerolysis with pure glycerol. The composition of different coniponents and the ratio of mono to diglycerides were also comparabl

Kool suhtluskeskkonnana: õpetajate suhtlemistavad

Tiigrihüppe Sihtasutuse uuringu “Õpetajate suhtlemistavad” lõpparuanne.Uuringu põhieesmärk on kaardistada õpetajate suhtlustavasid, nende suhtlusvõrgustikke ja suhtlemiseks kasutatavaid tehnoloogilisi võimalusi. Uuring keskendub kolmele aspektile: 1) õpetajate õppe- ja kasvatustöö alase suhtlemise ja teabehankimise eesmärgid (temaatika), suhtlemise vormid ja suhtlusvõrgustikud (õpilaste, kolleegide jt partneritega suhtlemisel, enesetäiendamisel, õppematerjalide loomisel ja õpilasteni viimisel jms, sealhulgas IKT roll nendes); 2) uue meedia asend ja võimalused muude suhtlemisviiside kontekstis ning roll olemasolevate suhtlemisvõrgustike toimimises; 3) kuidas näevad õpetajate erinevaid suhtlemisviise ja -formaate õpilased.http://www.innovatsioonikeskus.ee/sites/default/files/tekstifailid/opetajate_suhtlemistavade_uuring_2008.pd