474 research outputs found

    Neue Werkzeuge fĂŒr Hydra zur Untersuchung von Rho- und PtdInsP- vermittelten Signalwegen

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    In Vorarbeiten der Arbeitsgruppe konnte gezeigt werden, dass die Inhibition unterschiedlicher Komponenten des FGFR-Rho-ROCK-Myosin II- Signalweges jeweils den gleichen PhĂ€notyp bei Hydra erzeugt und das Ablösen der Knospe verhindert. Dabei konnte deutlich gemacht werden, dass die Knospung ein komplexer, zeitlich exakt abgestimmter Prozess ist, der final in einer Akkumulation des Aktins an der Knospenbasis resultiert, die mit der Phosphorylierung von Myosin II korreliert (Holz et al., 2017; Holz et al., 2020). Ein Hauptregulator der Aktindynamik und der Aktomyosin-Kontraktion sind die kleinen Rho- GTPasen (Fagotto, 2014; Fagotto et al., 2013; Menke und Giehl, 2012). Durch eine Datenbankanalyse mittels BLAST der humanen RhoA- GTPase konnten vier homologe Rho- GTPasen in Hydra identifiziert werden. Phylogenetische Untersuchungen zeigten, dass sich Hv_Rho1-3 deutlich innerhalb der RhoABC- Subfamilie gruppieren, wĂ€hrend sich Hv_Rho4 basal zu der Subfamilie einordnet. In-situ-Hybridisierungen zeigten, dass die vier Rho- GTPasen in Hydra an morphogenetisch aktiven Geweberegionen exprimiert werden, wobei vor allem Hv_Rho1 und Hv_Rho2 vermutlich an zellulĂ€ren Prozessen an der Knospenbasis beteiligt sind. Um aktives RhoA nachzuweisen kann neben der immunhistochemischen AntikörperfĂ€rbung das Fusionsprotein RBD-GFP genutzt werden, welches durch die Rho-Binde-DomĂ€ne (RBD) spezifisch an aktives RhoA bindet (Berger et al., 2009). Das exprimierte und aufgereinigte Fusionsprotein RBD-GFP konnte als neue Methode zur Detektion von aktiven RhoA- homologen Rho- GTPasen in fixiertem Hydra-Gewebe etabliert werden. Dadurch konnten aktive RhoA- homologe Rho- GTPasen in evaginierenden- (Knospe oder Tentakel) und kontrahierenden Geweben (Knospenbasis und Regeneration) nachgewiesen werden. Die in-silico Analyse der Rho- GEFs Kalirin und Trio verdeutlichte eine komplexe und evolutionĂ€r interessante Entwicklung der Rho- GEFs, bezĂŒglicher dynamischer Verluste und Gewinne von spezifischen ProteindomĂ€nen. In Hydra konnte interessanterweise lediglich eine Kalirin- homologe Sequenz identifiziert werden, welches möglicherweise die Verbindung zwischen membranstĂ€ndigen Lipiden und Rho- GTPasen vermittelt. Neben dem Rho-ROCK-Myosin II- Signalweg wurde die Beteiligung der Phosphatidylinositolphosphate (PtdInsP) an morphogenetischen Prozessen in Hydra untersucht. Erzeugte transgene Hydra- Linien dienen als wertvolles Werkzeug, um die AktivitĂ€t der Phopholipase C (PLC) und der PI3- Kinase live und in vivo beobachten zu können. So konnte die AktivitĂ€t der PLC an der Knospenbasis wĂ€hrend des Knospungsprozesses sowie die AktivitĂ€t der PI3- Kinase an der Schnittstelle wĂ€hrend der Regeneration nachgewiesen werden. Weiterhin konnte mit erzeugten PtdInsP-GFP- Sensor Transgenen die apikale Lokalisation des PtdIns(4,5)P2 sowie die basale Lokalisation des PtdIns(3,4,5)P3 nachgewiesen werden. Zur detaillierten in vivo Beobachtung und vor allem zur in vivo Mikroskopie der zellulĂ€ren Lokalisation der PtdInsP-GFP- Sensoren wurden unterschiedliche Relaxantien getestet, wobei lediglich Linalool und Benzocain eine effektive Immobilisierung bei Hydra erzielten. Beide Relaxantien hatten keinen signifikanten Einfluss auf den Prozess der Knospung oder auf den Prozess des Wundverschlusses nach einem Einschnitt. Die Analyse der Aktinfasern verdeutlichte jedoch, dass Linalool im Gegensatz zu Benzocain, das Aktinzytoskelett des Polypen störte, indem es die FaserlĂ€nge deutlich verkĂŒrzte und zu einer fehlerhaften Faserorientierung fĂŒhrte. Die Daten der vorliegenden Arbeit zeigen, dass mit dem Fusionsprotein RBD-GFP und mit den PtdInsP-GFP- Sensor transgenen Hydren basierend auf existierenden Werkzeugen fĂŒr die Analyse der Morhphogenese bei Vertebrata und Fliege, zwei interessante methodische Werkzeuge fĂŒr Hydra etabliert werden konnten. Erstmals konnte dadurch die AktivitĂ€t der Rho- GTPasen an der Knospenbasis wĂ€hrend der Knospung sowie die zellulĂ€re Lokalisation von PtdIns(4,5)P2 und PtdIns(3,4,5)P3 in den ektodermalen Epithelmuskelzellen nachgewiesen werden. Die etablierten Methoden können zukĂŒnftig weiterhin der detaillierten Untersuchung der Rho- GTPasen, sowie der PLC- und PI3- Kinase- Signalwege und deren Funktionen wĂ€hrend morphogenetischer Prozesse in Hydra dienen. ZusĂ€tzlich konnte fĂŒr das Relaxans Benzocain ein Protokoll zur effektiven und Aktinfaser- schonenden Immobilisierung und Relaxierung von Hydra erarbeitet werden. Dieses kann zukĂŒnftig zur in vivo Mikroskopie, aber beispielsweise auch als Relaxans zur mechanischen Manipulation, wie dem gezielten Einschneiden des Polypen zur Regeneration, genutzt werden

    What lies beneath: Hydra provides cnidarian perspectives into the evolution of FGFR docking proteins

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    Across the Bilateria, FGF/FGFR signaling is critical for normal development, and in both Drosophila and vertebrates, docking proteins are required to connect activated FGFRs with downstream pathways. While vertebrates use Frs2 to dock FGFR to the RAS/MAPK or PI3K pathways, the unrelated protein, downstream of FGFR (Dof/stumps/heartbroken), fulfills the corresponding function in Drosophila. To better understand the evolution of the signaling pathway downstream of FGFR, the available sequence databases were screened to identify Frs2, Dof, and other key pathway components in phyla that diverged early in animal evolution. While Frs2 homologues were detected only in members of the Bilateria, canonical Dof sequences (containing Dof, ankyrin, and SH2/SH3 domains) were present in cnidarians as well as bilaterians (but not in other animals or holozoans), correlating with the appearance of FGFR. Although these data suggested that Dof coupling might be ancestral, gene expression analysis in the cnidarian Hydra revealed that Dof is not upregulated in the zone of strong FGFRa and FGFRb expression at the bud base, where FGFR signaling controls detachment. In contrast, transcripts encoding other, known elements of FGFR signaling in Bilateria, namely the FGFR adaptors Grb2 and Crkl, which are acting downstream of Dof (and Frs2), as well as the guanyl nucleotide exchange factor Sos, and the tyrosine phosphatase Csw/Shp2, were strongly upregulated at the bud base. Our expression analysis, thus, identified transcriptional upregulation of known elements of FGFR signaling at the Hydra bud base indicating a highly conserved toolkit. Lack of transcriptional Dof upregulation raises the interesting question, whether Hydra FGFR signaling requires either of the docking proteins known from Bilateria

    Cooperative Extension and Sustainability Outreach: Programmatic Successes, Administrative Support, and Areas for Improvement

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    According to the 2018 Intergovernmental Panel on Climate Change, without urgent global changes, climate catastrophe caused by warming of greater than 1.5°C will occur by 2030, endangering the planet\u27s capacity to sustain human populations and livelihoods. The National Network for Sustainable Living Education administered a national survey in January 2017 to assess how well-positioned Extension is to address sustainability in the communities the organization serves. Educators from 40 states responded, and 1,395 usable surveys were received. Survey results will help Extension employees discover opportunities for innovation and relevancy in their programming

    Atmospheric Acetaldehyde: Importance of Air-Sea Exchange and a Missing Source in the Remote Troposphere.

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    We report airborne measurements of acetaldehyde (CH3CHO) during the first and second deployments of the National Aeronautics and Space Administration (NASA) Atmospheric Tomography Mission (ATom). The budget of CH3CHO is examined using the Community Atmospheric Model with chemistry (CAM-chem), with a newly-developed online air-sea exchange module. The upper limit of the global ocean net emission of CH3CHO is estimated to be 34 Tg a-1 (42 Tg a-1 if considering bubble-mediated transfer), and the ocean impacts on tropospheric CH3CHO are mostly confined to the marine boundary layer. Our analysis suggests that there is an unaccounted CH3CHO source in the remote troposphere and that organic aerosols can only provide a fraction of this missing source. We propose that peroxyacetic acid (PAA) is an ideal indicator of the rapid CH3CHO production in the remote troposphere. The higher-than-expected CH3CHO measurements represent a missing sink of hydroxyl radicals (and halogen radical) in current chemistry-climate models

    Transgressive segregation reveals mechanisms of Arabidopsis immunity to Brassica-infecting races of white rust (Albugo candida)

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    Arabidopsis thaliana accessions are universally resistant at the adult leaf stage to white rust (Albugo candida) races that infect the crop species Brassica juncea and Brassica oleracea. We used transgressive segregation in recombinant inbred lines to test if this apparent species-wide (nonhost) resistance in A. thaliana is due to natural pyramiding of multiple Resistance (R) genes. We screened 593 inbred lines from an Arabidopsis multiparent advanced generation intercross (MAGIC) mapping population, derived from 19 resistant parental accessions, and identified two transgressive segregants that are susceptible to the pathogen. These were crossed to each MAGIC parent, and analysis of resulting F2 progeny followed by positional cloning showed that resistance to an isolate of A. candida race 2 (Ac2V) can be explained in each accession by at least one of four genes encoding nucleotide-binding, leucine-rich repeat (NLR) immune receptors. An additional gene was identified that confers resistance to an isolate of A. candida race 9 (AcBoT) that infects B. oleracea. Thus, effector-triggered immunity conferred by distinct NLR-encoding genes in multiple A. thaliana accessions provides species-wide resistance to these crop pathogens

    Transgressive segregation reveals mechanisms of Arabidopsis immunity to Brassica-infecting races of white rust (Albugo candida)

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    Arabidopsis thaliana accessions are universally resistant at the adult leaf stage to white rust (Albugo candida) races that infect the crop species Brassica juncea and Brassica oleracea. We used transgressive segregation in recombinant inbred lines to test if this apparent species-wide (nonhost) resistance in A. thaliana is due to natural pyramiding of multiple Resistance (R) genes. We screened 593 inbred lines from an Arabidopsis multiparent advanced generation intercross (MAGIC) mapping population, derived from 19 resistant parental accessions, and identified two transgressive segregants that are susceptible to the pathogen. These were crossed to each MAGIC parent, and analysis of resulting F 2 progeny followed by positional cloning showed that resistance to an isolate of A. candida race 2 (Ac2V) can be explained in each accession by at least one of four genes encoding nucleotide-binding, leucine-rich repeat (NLR) immune receptors. An additional gene was identified that confers resistance to an isolate of A. candida race 9 (AcBoT) that infects B. oleracea. Thus, effector-triggered immunity conferred by distinct NLR-encoding genes in multiple A. thaliana accessions provides species-wide resistance to these crop pathogens
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