New Strategies for the Detection of <i>Fusarium</i> Infection and Mycotoxin Contamination of Cereals and Maize

Phytopathogene Fusarium spp.treten weltweit in landwirtschaftlichen Kulturen auf und führen häufig zur Ertragsreduktion, Verschlechterung der Produktqualität sowie Kontaminationen der Erntegüter mit toxischen Sekundärmetaboliten, sog. Mykotoxinen. Die durch Fusarium spp. hervorgerufene partielle Taubährigkeit (FHB) des Weizens und anderer Getreidearten sowie die Fusarium Kolbenfäule an Mais sind aus ökonomischer Sicht von besonderer Bedeutung. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Verwendung von volatilen organischen Verbindungen (VOCs) zur Detektion von Fusariosen an Sommerweizen und Hybridmais unter Gewächshausbedingungen untersucht. Maiskolben wurden mit F. graminearum, F. verticillioides und F. subglutinans infiziert, während Weizenähren mit Sporensuspensionen von F. graminearum, F. avenaceum und F. poae inokuliert wurden. Auch Mischinfektionen wurden durchgeführt. Für die Sammlung der VOCs wurde ein statisches Verfahren (Festphasenmikroextraktion, SPME) sowie ein dynamisches Verfahren (open-loop stripping, OLS) eingesetzt. Die Analyse erfolgte in beiden Fällen mittels GC-MS. Ein nichtparametrischer Test (Kruskal-Wallis) wurde zur Identifikation von spezifischen volatilen Markern herangezogen. Auf diese Weise konnte an Mais ein Set aus 27 volatilen Biomarkern für die Infektion mit Fusarium spp. ermittelt werden. Die Kombination der VOCs ermöglichte hier die Unterscheidung zwischen Infektionen mit F. graminearum und F. verticillioides. An Weizen konnte ein Set aus 13 charakteristischen VOCs für den Fusarium Befall ermittelt werden. Die selektierten volatilen Marker beinhalteten sowohl einfache Moleküle mit 5 bis 8 Kohlenstoffatomen (C5 - C8), welche häufig von Pflanzen und Mikroorganismen emittiert werden, als auch infektionsspezifische Sesquiterpene (C15H24). In Zeitreihenversuchen konnte gezeigt werden, dass ein Großteil der relevanten VOCs bereits nach kurzer Zeit emittiert wird. So waren in Mais volatile Biomarker detektierbar, bevor Symptome am Kolben erkennbar waren (4 – 8 Tage nach der Inokulation). Ein Monitoring von VOC Profilen im Hinblick auf volatile Marker könnte eine schnelle und nicht-destruktive Detektion von Fusarium Infektionen (ggf. auch Risikoabschätzung zur Mykotoxinbelastung), z.B. im Feld oder Lager, ermöglichen. Hierfür stehen transportable Detektoren zur Verfügung. Das makrozyklische Lacton Zearalenon (ZEN) wird von mehreren Fusarium spp. produziert und besitzt eine östrogene Wirkung auf den menschlichen und tierischen Organismus. Schweine gelten diesbezüglich als besonders anfällig. ZEN wird in gemäßigten Klimazonen regelmäßig in Lebens- und Futtermitteln nachgewiesen. Bislang wurden zahlreiche Bioassays für die Detektion von ZEN beschrieben. Sie basieren meist auf den menschlichen Östrogenrezeptoren α und β und reagieren unspezifisch auf eine Vielzahl von östrogenen Substanzen (z.B. Genistein, 17β-Estradiol). Die vorliegende Arbeit beschreibt erstmalig ein Bioassay zur spezifischen Detektion von ZEN sowie dem kritischen Metabolit α-Zearalenol (α-ZOL). Das Assay basiert auf einer zes2::gfp Mutante des Mykoparasiten Gliocladium roseum und ermöglicht eine Detektion von ZEN in Feldproben (z.B. kontaminierter Mais). Schritte zur Probenvorbereitung und Extraktion, einschließlich Aufreinigung mit Immunoaffinitätssäulen, sowie die Kultur des Inditaktorstammes wurden optimiert. Das Assay eignet sich für die qualitative Detektion von ZEN in einem weiten Konzentrationsbereich sowie für eine quantitative ZEN Bestimmung in kontaminierten Mais Feldproben im Bereich zwischen 0,9 mg kg-1 und 90 mg kg-1. Neben der Detektion in Feldproben, konnte das Bioassay erfolgreich für ein Screening von Pilzstämmen zur Identifikation von ZEN-Produzenten eingesetzt werden. Das hier beschriebene G. roseum zes2::gfp Bioassay kann mit einer einfachen Laborausstattung durchgeführt werden und eignet sich möglicherweise für die Anwendung in Entwicklungsländern

Medicinal Chemistry of Oligonucleotide Drugs - Milestones of the Past and Visions for the Future

The oligonucleotide therapeutics field has blossomed in recent years, with thirteen approved drugs today and the promise of accelerated growth in coming years. Much of the progress in this field is due to advances in the medicinal chemistry of oligonucleotides,combined with a judicious choice of molecular targets and disease areas. In this perspective, we describe the growth of this new class of drugs highlighting selected milestones in oligonucleotide medicinal chemistry

An inhaled sGC modulator can lower PH in COPD patients without deteriorating oxygenation

This study uses a highly fidelity computational simulator of pulmonary physiology to evaluate the impact of a soluble guanylate cyclase (sGC) modulator on gas exchange in patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD) and pulmonary hypertension (PH) as a complication. Three virtual COPD patients were configured in the simulator based on clinical data. In agreement with previous clinical studies, modeling systemic application of a soluble guanylate cyclase (sGC) modulator results in reduced partial pressure of oxygen (PaO2) and increased partial pressure of carbon dioxide (PaCO2) in arterial blood, if a drug-induced reduction of pulmonary vascular resistance (PVR) equal to that observed experimentally is assumed. In contrast, for administration via dry powder inhalation (DPI), our simulations suggest that the treatment results in no deterioration in oxygenation. For patients under exercise, DPI administration lowers PH while oxygenation is improved with respect to baseline values

NO-independent regulatory site of direct sGC stimulators like YC-1 and BAY 41-2272

BACKGROUND: The most important receptor for nitic oxide is the soluble guanylate cyclase (sGC), a heme containing heterodimer. Recently, a pyrazolopyridine derivative BAY 41-2272, structurally related to YC-1, was identified stimulating soluble guanylate cyclase in an NO-independent manner, which results in vasodilatation and antiplatelet activity. The study described here addresses the identification of the NO-independent site on soluble guanylate cyclase. RESULTS: We developed a photoaffinity label ((3)H-meta-PAL) for the direct and NO-independent soluble guanylate cyclase (sGC) stimulator BAY 41-2272 by introducing an azido-group into the tritium labeled compound. The synthesized photoaffinitylabel directly stimulates the purified sGC and shows in combination with NO a synergistic effect on sGC activity. Irradiation with UV light of (3)H-meta-PAL together with the highly purified sGC leads to a covalent binding to the α(1)-subunit of the enzyme. This binding is blocked by unlabeled meta-PAL, YC-1 and BAY 41-2272. For further identification of the NO-independent regulatory site the (3)H-meta-PAL labeled sGC was fragmented by CNBr digest. The (3)H-meta-PAL binds to a CNBr fragment, consisting of the amino acids 236–290 of the α(1)-subunit. Determination of radioactivity of the single PTH-cycles from the sequencing of this CNBr fragment detected the cysteines 238 and 243 as binding residues of the (3)H-meta-PAL. CONCLUSIONS: Our data demonstrate that the region surrounding the cysteines 238 and 243 in the α(1)-subunit of the sGC could play an important role in regulation of sGC activity and could be the target of this new type of sGC stimulators

Pikachu und Co: soziologische Perspektiven auf Pokémon Go

Das Trendspiel Pokémon Go erreichte im Sommer 2016 hohe Downloadzahlen und eine breite mediale Aufmerksamkeit. In der vorliegenden explorativen Studie wird der von Pokémon Go angesprochene Personenkreis charakterisiert und die Gründe für den großen Erfolg des Spiels untersucht. Zudem leistet dieses Paper eine kritische Prüfung der Nachhaltigkeit des Phänomens Pokémon Go. Die Autorengruppe zeigt, dass Pokémon Go überwiegend die jüngere Generation anspricht, was wiederum mit dem zentralen Motiv für das Spielen von Pokémon Go zusammenhängt: nostalgische Kindheitserinnerungen an Pokémon. Die Probandinnen und Probanden benennen abgesehen von dem klar identifizierten Nostalgieaspekt eine unübersichtliche Gemengelage aus Augmented Reality, Mobilitätsanreiz, Alltagsintegration und Gemeinschaftsfaktor, üben aber auch Kritik an der Spielmechanik. Der Medienhype und der erfolgreich gewählte Veröffentlichungszeitraum des Spiels verstärkten den Erfolg

Strategies for sustainable socio-economic development and mechanisms their implementation in the global dimension

The authors of the book have come to the conclusion that it is necessary to effectively use modern approaches to developing and implementation strategies of sustainable socio-economic development in order to increase efficiency and competitiveness of economic entities. Basic research focuses on economic diagnostics of socio-economic potential and financial results of economic entities, transition period in the economy of individual countries and ensuring their competitiveness, assessment of educational processes and knowledge management. The research results have been implemented in the different models and strategies of supply and logistics management, development of non-profit organizations, competitiveness of tourism and transport, financing strategies for small and medium-sized enterprises, cross-border cooperation. The results of the study can be used in decision-making at the level the economic entities in different areas of activity and organizational-legal forms of ownership, ministries and departments that promote of development the economic entities on the basis of models and strategies for sustainable socio-economic development. The results can also be used by students and young scientists in modern concepts and mechanisms for management of sustainable socio-economic development of economic entities in the condition of global economic transformations and challenges

Oscillations and interactions of dark and dark-bright solitons in Bose-Einstein condensates

Solitons are among the most distinguishing fundamental excitations in a wide range of non-linear systems such as water in narrow channels, high speed optical communication, molecular biology and astrophysics. Stabilized by a balance between spreading and focusing, solitons are wavepackets, which share some exceptional generic features like form-stability and particle-like properties. Ultra-cold quantum gases represent very pure and well-controlled non-linear systems, therefore offering unique possibilities to study soliton dynamics. Here we report on the first observation of long-lived dark and dark-bright solitons with lifetimes of up to several seconds as well as their dynamics in highly stable optically trapped $^{87}$Rb Bose-Einstein condensates. In particular, our detailed studies of dark and dark-bright soliton oscillations reveal the particle-like nature of these collective excitations for the first time. In addition, we discuss the collision between these two types of solitary excitations in Bose-Einstein condensates.Comment: 9 pages, 4 figure

A presynaptic phosphosignaling hub for lasting homeostatic plasticity

Stable function of networks requires that synapses adapt their strength to levels of neuronal activity, and failure to do so results in cognitive disorders. How such homeostatic regulation may be implemented in mammalian synapses remains poorly understood. Here we show that the phosphorylation status of several positions of the active-zone (AZ) protein RIM1 are relevant for synaptic glutamate release. Position RIMS1045 is necessary and sufficient for expression of silencing-induced homeostatic plasticity and is kept phosphorylated by serine arginine protein kinase 2 (SRPK2). SRPK2-induced upscaling of synaptic release leads to additional RIM1 nanoclusters and docked vesicles at the AZ and is not observed in the absence of RIM1 and occluded by RIMS1045E. Our data suggest that SRPK2 and RIM1 represent a presynaptic phosphosignaling hub that is involved in the homeostatic balance of synaptic coupling of neuronal networks